Trefase enfasenettverk

I landbruket distribueres elektrisk energi i trefasenett med en spenning på som regel 10 kV med transformatorforbrukerpunkter. Dette distribusjonssystemet ble tatt i bruk uten vesentlige endringer fra brukspraksis for å levere strøm til små byer og forsteder med lavblokker. Men i landlige forhold er tettheten til den elektriske belastningen mye lavere enn i byer, og derfor fører det moderne systemet for elektrisitetsdistribusjon i mange tilfeller til et betydelig overforbruk av metallet i ledningene.

Dens alvorlige ulempe er de tunge nettverkene med en spenning på 380 V. På grunn av den relativt store kapasiteten til transformatorstasjonene (i gjennomsnitt 63 — 100 kVA), betjener hver transformator et betydelig område, som krever bruk av ledninger med et stort kryss -seksjon i nett med en spenning på 380 V. Som et resultat i tillegg forbrukes trådmetall vanligvis i 2 — 3 ganger mer enn i 10 kV-nett.

Ledningsforbruk i lavspentnett kan reduseres ved å øke antall transformatorstasjoner og redusere deres gjennomsnittlige effekt og serviceradius. Imidlertid er den trefasede transformatorstasjonen en relativt dyr konstruksjon, hvis kostnad reduseres litt med en reduksjon i kraften til den installerte transformatoren. Derfor vil reduksjon av gjennomsnittseffekten til en transformatorstasjon under 40 eller 63 kVA i trefasenett føre til en overdreven økning i totalkostnaden for transformatorstasjoner. Derfor er denne måten å redusere forbruket av ledninger i lavspentnett på ikke alltid økonomisk.

På den annen side, i trefase kraftdistribusjon, er det ofte nødvendig å levere tre 10 kV nettverksledere til små forbrukere. I dette tilfellet er tverrsnittene til ledningene tatt over det nødvendige, avhengig av forholdene spenningstap, da de er valgt som minimum tillatt med tanke på mekanisk styrke. Som et resultat forbrukes overflødig metall i høyspentnettet.

For å overvinne manglene ved det eksisterende kraftdistribusjonssystemet, et blandet trefaset enfaset distribusjonssystem.

Essensen av det blandede kraftdistribusjonssystemet er som følger.

1. Det brukes blandede trefasede enfaseledninger med en spenning på 10 kV, hvor hovedlinjene er trefasede og alle store, inkludert strøm, forbrukere er koblet til dem. Små forbrukere, hovedsakelig belysning og husholdningslast, forsynes av enfasede 10 kV stikkledninger.

2. Laveffekt enfase transformatorstasjoner brukes til å forsyne enfase forbrukere.

Et omtrentlig diagram av et nettverk med transformatorstasjoner laget i henhold til et blandet trefaset enfasesystem er vist i figur 1.

Ris. 1. Eksempel på et diagram over et blandet trefaset enfasenett

Som man kan se fra dette diagrammet, store brukere med det meste kraftbelastning har en trefaset strømforsyning, og små forbrukere, for det meste boligbygg, drives av enfasede transformatorstasjoner. Enfase transformatorer inkluderer spenning mellom fasene.

Sammenlignende beregninger viser at bruk av et blandet system kan redusere forbruket av metall i høy- og lavspentledninger med 25 - 35 % sammenlignet med et konvensjonelt trefasesystem. Startkostnaden for nettverket til eksisterende priser og typer utstyr kan reduseres ved å bruke et blandet system til kun 5-10%.

I et høyspentnett laget i et blandet system er enfasetransformatorer deltakoblet for en nettverksspenning på 6 eller 10 kV, som vist i figur 1.

Det er bevist at i et ujevnt belastet trefasenett forblir summen av de lineære spenningstapene ved disse lastene uendret uavhengig av fordelingen av lastene mellom fasene, dvs. dUab + dUbc + dUca = konst.

I praksis er det alltid et betydelig antall enfaselaster koblet til nettet. Disse lastene kan fordeles slik at fase-til-fase spenningstapene til endepunktene er omtrent lik hverandre: dUab ≈ dUbc ≈ dUca

I dette tilfellet er ytelsen til en ujevnt belastet linje den samme som for en trefaset jevnt belastet linje med de samme parameterne. I alle andre tilfeller er ytelsen lavere.

Åpenbart, når du designer et nettverk for et blandet system, er det nødvendig, ved å fordele belastningene tilsvarende, å oppnå betingelsen om likhet mellom fase-til-fase spenningstap. I dette tilfellet bestemmes spenningstapene i en trefaselinje av formlene for en symmetrisk belastning, og de har lavest mulig verdi. Beregningen i dette tilfellet er sterkt forenklet.

Enfasegrener fra et 10 kV-nett har 2-6 ganger mindre båndbredde enn trefasegrener med samme tverrsnitt. Men med laveffekts transformatorstasjoner bestemmes svært ofte tverrsnittet av grenledninger av det minimum som er tillatt av mekaniske årsaker. I dette tilfellet er de enfasede, grenene har to ledninger med samme tverrsnitt i stedet for tre, og økonomien til metalltråd er 33%.

Et enfaset lavspentnett i henhold til et blandet system er laget tre-leder med en gjennomsnittlig leder. Spenningen mellom midt- og endeledningen er 220 V (fig. 2), og mellom endeledningene er 440 V. Midtledningen er jordet på samme måte som nøytralledningen i et 380 V-system med jordet nøytral, og metalldeler av utstyret er også koblet til det. Belysningen tennes mellom midt- og ytterledninger, og strømmen mellom ytre ledninger. Små 2 kVA transformatorer har to lavspenningsutganger - 220 eller 127 V.

Enfasede transformatorstasjoner er implementert i henhold til det skjematiske diagrammet vist i figur 2.

Ris. 2. Opplegg av en enfaset transformatorstasjon

Transformatorene er opphengt på en enkel 10 kV mellomnettstøtte.De er koblet til et høyspenningsnettverk gjennom en frakobler installert på en tilstøtende støtte. Transformatorer er beskyttet mot kortslutning med høyspenningssikringer.

På lavspentsiden er det montert en effektbryter og sikringer i en liten boks.

Linjer med en spenning på opptil 1 kV med et blandet system utføres som i konvensjonelle nettverk. Hvis rutene faller sammen, anbefales det å henge dem på de samme støttene med høyspentlinjer.

I de fleste tilfellene med blandede system brukes vanligvis trefasede induksjonsmotorer matet fra trefaselinjer. Laveffekt enfase elektriske motorer brukes på steder der kun enfase kraft er tilgjengelig, for eksempel en viftemotor på et bærbart ildsted i en feltmølle, en pumpemotor på et jernbanekryss, etc. Vanligvis er effekten til slike motorer 1 - 2 kW og sjelden 3 - 4 kW.

Det er best å bruke spesielle asynkrone elektriske motorer med startkondensatorer i enfasenettverk. I fravær av spesielle motorer kan du bruke standard trefasede elektriske motorer med en spenning på 380/220 V med startenheter i form av kondensatorer eller til og med aktive motstander.

Startmomentet til en motor med aktiv startmotstand ved en spenning på 440 V er omtrent 0,4 av motorens nominelle dreiemoment i trefasemodus, som tilsvarer 0,65-1,0 av det nominelle dreiemomentet i enfasemodus.

Hvis startmomentet for en arbeidsmaskin skal være mer enn 0,5 Mn, velges en motor med større effekt eller den kobles til i henhold til en kapasitetskrets.Når startkapasiteten er slått på, er motormomentet omtrent lik det nominelle dreiemomentet i trefasemodus.

Når de mates fra en 10 kVA transformator, kan motorer med merkeeffekt i trefasemodus opp til 4,5 kW startes.

Enfasemotorer, både av spesiell konstruksjon og konvertert fra trefasemotorer, er 1,5-2 ganger dyrere enn trefasemotorer med samme effekt. Økningen i kostnadene for motorer er imidlertid ubetydelig sammenlignet med besparelsene som oppnås ved å bygge og drive nettverket ved bruk av et blandet kraftdistribusjonssystem.

Forholdet mellom enfaset og trefaset kraft i et høyspentnett avhenger av belastningens art og forholdene for dens plassering.

For de fleste landlige områder råder enfase høyspentlinjer med en spenning på 10 kV hovedsakelig i to tilfeller:

1) i utkanten av store landsbyer med en overveiende belastning av boligbygg,

2) som grener for utskillelse av små tettsteder der utbygging av elektrisitet ikke er forutsett i nær fremtid.

Bruk av enfasestrøm bør anses som økonomisk gjennomførbart når betydelige besparelser i metalltråd oppnås uten å øke nettverkskostnadene. Denne tilstanden er som regel mulig i tilfeller der bruken av en enfasekrets ikke fører til en betydelig økning i lengden på høyspentnettet.

I. A. Budzko