Способы повышения надежности электроснабжения потребителей в сельской местности

Рассмотрены проблемы низкой надежности распределительных электрических сетей 10 кВ в сельских районах, приведены главные характеристики надежности, в качестве примера построены реальные графики количества отключений и времени отсутствия электрической энергии на примере ВЛ 10 кВ Чучковского РЭС за 2017 год. Рассмотрены различные пути увеличения надежности и безотказной работы оборудования.

Ключевые слова: надежность электроснабжения, трансформаторная подстанция, распределительная электрическая сеть, электроэнергетическая система.

Всем известно, что значительная часть распределительных электрических сетей, которые находятся в сельских районах, нуждаются в усовершенствовании и реконструкции потому, что оборудование на физическом уровне изношено и морально устарело. На них возникают 85–90 % регистрируемых в сетях отказов [1]. Положение дел в экономике государства в последние годы привело к заметному снижению темпов переобустройства, технического перевооружения и нового строительства. В связи с этим увеличивается уровень износа объектов электросетевого хозяйства, что, со своей стороны, приводит к понижению характеристик надежности электроснабжения, повышению числа отключений в распределительных сетях напряжением 6–20 кВ. Воздушные линии (ВЛ) 10 кВ построены, обычно, по радиальному принципу с алюминиевыми неизолированными проводами на деревянных и железобетонных опор. Трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ подключены к сетям, по тупиковой схеме в одно и двух трансформаторном исполнении. Автоматическое секционирование и резервирование распределительных электрических сетей 10 кВ, обычно не употребляется [3]. Вследствие этого сельские электрические сети имеют более низкую надежность электроснабжения потребителей по соотношению с сетями остальных уровней напряжения. Отличительная черта сельских сетей, заключается в слабой оснащенности этих сетей коммутационными аппаратами. Что нельзя сказать о городских, в которых фактически любой узел нагрузки обустроен коммутационными аппаратами. Это дает возможность отделять поврежденный участок в короткий срок. В сельской ВЛ 10 кВ, как правило установлено лишь небольшое количество разъединителей. Таким образом при повреждениеи участка линии приводит к долговременному обесточению всех присоединенных ТП 10/0,4 кВ. Главной задачей в образовавшейся ситуации, является наращивание надежности распределительных сетей 10 кВ с минимизацией потерь на реализацию данных мероприятий. При этом надо принимать во внимание, что высокая надежность может достигаться не только внедрением передовых конструктивных решений, к примеру, высоконадежных самонесущих изолированных проводов СИП-3 [4], но и возможностями управления в различных режимах работы, что может быть достигнуто с использованием секционирования и резервирования ВЛ 10 кВ.

Повреждаемость ВЛ распределяется равномерно по длиннее на основании сведений статистики. Удельную частоту отказов, отнесенных к одному километру линии, определяют на основании статистических данных. Частоту отказов линии длиной L определяют по формуле:

, (1)

где ω₀ — удельная частота отказов на одном километре линии. В качестве примера приведем график количества отключений за 2017 год, на примере ВЛ 10 кВ Чучковского РЭС.

Рис. 1. Количество отключений за 2017 год, на примере ВЛ 10 кВ Чучковского РЭС

Одной из нередко применяемых характеристик при технико-экономических расчетах является среднегодовой недоотпуск электрической энергии потребителям (△W, кВт·ч/год) в результате аварийных и плановых отключений сети, который, в свою очередь определяет-ся последующим выражением:

, (2)

Еще один не мало важный показатель-времени восстановления τ_д определяется:

, (3)

где t_инф — время от момента отключения линии до получения диспетчером информации об этом,t_ож — время ожидания выезда ОВБ,t_д — время этого переезда [5].

Время от момента отключения линии до получения диспетчером информации об этом зависит от множества причин. К ним относятся скорость работы защит, различных категорий потребителей, времени суток. Время выезда бригады зависит от ее загруженности, наличия ремонтный работ, аварийных или плановых, наличием различных технических и организационных издержек. В качестве примера приведем график количества отключенных часов за 2017 год, на примере ВЛ 10 кВ Чучковского РЭС.

Рис. 2. Количество отключенных часов за 2017 год, на примере ВЛ 10 кВ Чучковского РЭС

Распространение таких технических решений, как автоматическая система управления распределительными сетями позволит снизить ущерб от аварийных отключений потребителей, трудовые затраты на отыскание и ликвидацию возникающих повреждений и на работы, которые связаны с проведением испытаний средств защиты и автоматики, а также упростит работу дежурного диспетчера РЭС. В итоге, расчет надежности электроснабжения потребителей распределительной сети 10 кВ нужно вести индивидуально для каждой ВЛ, с учетов особенностей схемы, степени автоматизации и методов резервирования, расположения и мощности потребителей. Для достижения наибольшего результата от проведения мероприятий по увеличению надежности электроснабжения потребителей нужно применять комплексный подход [5]. Эти мероприятия должны учитывать конкретные условия, что позволит выбрать оптимальный комплекс технических средств.

Литература:

1. Лещинская Т. Б., Наумов И. В. Электроснабжение сельского хозяйства: Учебник для вузов. — М.: Колосс, 2008. — 655 с.
2. Прусс В. Л., Тисленко В. В. Повышение надежности сельских электрических сетей. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1989. — 208 с.
3. Васильева Т. Н. Надежность электрооборудования и систем электроснабжения. — М.: Горячая линия — Телеком, 2015. — 152 с.: ил.
4. Воропай Н. И. и др. Концепция обеспечения надежности в электроэнергетике. — М.: ООО Изд. «Энергия», 2013.
5. Алферова, Т. В.Надежность электроснабжения потребителей агропромышленного комплекса: учеб. пособие / Т. В. Алферова, О. Ю. Пухальская, А. А. Алферов; М-во образования Респ. Беларусь, Гомел. гос. техн. ун-т им. П. О. Сухого. — Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого, 2017. — 112 с.