Trīsfāzu vienfāzes tīkli

Lauksaimniecībā elektroenerģiju sadala trīsfāzu tīklos ar spriegumu, kā likums, 10 kV ar transformatoru patērētāju punktiem. Šī sadales sistēma tika pieņemta bez būtiskām izmaiņām komunālo pakalpojumu praksē elektroenerģijas piegādei mazpilsētām un priekšpilsētām ar mazstāvu ēkām. Tomēr lauku apstākļos elektriskās slodzes blīvums ir daudz mazāks nekā pilsētās, un tāpēc mūsdienu elektroenerģijas sadales sistēma daudzos gadījumos izraisa ievērojamu vadu metāla pārtēriņu.

Tā nopietnais trūkums ir smagie tīkli ar spriegumu 380 V. Transformatoru staciju salīdzinoši lielās jaudas dēļ (vidēji 63 — 100 kVA) katrs transformators apkalpo ievērojamu platību, kam nepieciešams izmantot vadus ar lielu krustu. -posms tīklos ar spriegumu 380 V. Rezultātā stieples metāls parasti tiek patērēts 2 — 3 reizes vairāk nekā 10 kV tīklos.

Vadu patēriņu zemsprieguma tīklos var samazināt, palielinot transformatoru staciju skaitu un samazinot to vidējo jaudu un apkalpošanas rādiusu. Tomēr trīsfāzu transformatoru stacija ir salīdzinoši dārga konstrukcija, kuras izmaksas nedaudz samazinās, samazinoties uzstādītā transformatora jaudai. Līdz ar to, samazinot transformatoru stacijas vidējo jaudu zem 40 vai 63 kVA trīsfāzu tīklos, tiek pārmērīgi palielinātas transformatoru staciju kopējās izmaksas. Tāpēc šāds veids, kā samazināt vadu patēriņu zemsprieguma tīklos, ne vienmēr ir ekonomisks.

Savukārt trīsfāzu elektroenerģijas sadalē mazajiem patērētājiem bieži vien ir nepieciešams piegādāt trīs 10 kV tīkla vadus. Šajā gadījumā vadu šķērsgriezumi tiek ņemti virs nepieciešamā, atkarībā no apstākļiem sprieguma zudums, jo tie ir izvēlēti kā minimālie pieļaujamie mehāniskās stiprības ziņā. Rezultātā augstsprieguma tīklā tiek patērēts lieks metāls.

Lai novērstu esošās elektroenerģijas sadales sistēmas trūkumus, jaukta trīsfāžu vienfāzes sadales sistēma.

Jauktās elektroenerģijas sadales sistēmas būtība ir šāda.

1. Tiek izmantotas jauktas trīsfāžu vienfāzes līnijas ar spriegumu 10 kV, kur galvenās līnijas ir trīsfāžu un tām ir pieslēgti visi lielie, tai skaitā jaudas patērētāji. Mazie patērētāji, galvenokārt apgaismojums un mājsaimniecības slodzes, tiek apgādāti ar vienfāzes 10 kV atzarojuma līnijām.

2. Vienfāzes patērētāju apgādei tiek izmantotas mazjaudas vienfāzes transformatoru stacijas.

Aptuvenā tīkla diagramma ar transformatoru stacijām, kas izgatavotas pēc jauktas trīsfāzes vienfāzes sistēmas, ir parādīta 1. attēlā.

Rīsi. 1. Jaukta trīsfāžu vienfāzes tīkla shēmas piemērs

Kā redzams no šīs diagrammas, lielie lietotāji pārsvarā jaudas slodze ir trīsfāžu barošanas avots, un mazos patērētājus, galvenokārt dzīvojamās ēkas, darbina vienfāzes transformatoru stacijas. Vienfāzes transformatori ietver spriegumu starp fāzēm.

Salīdzinošie aprēķini liecina, ka jauktas sistēmas izmantošana var samazināt metāla patēriņu augstsprieguma un zemsprieguma vados par 25 - 35%, salīdzinot ar parasto trīsfāzu sistēmu. Tīkla sākotnējās izmaksas pie esošajām cenām un aprīkojuma veidiem var samazināt, izmantojot jauktu sistēmu tikai līdz 5-10%.

Augstsprieguma tīklā, kas izveidots jauktā sistēmā, vienfāzes transformatori ir pieslēgti trīsstūrveida tīklam 6 vai 10 kV tīkla spriegumam, kā parādīts 1. attēlā.

Ir pierādīts, ka nevienmērīgi noslogotā trīsfāžu tīklā lineāro sprieguma zudumu summa pie šīm slodzēm paliek nemainīga neatkarīgi no slodžu sadalījuma starp fāzēm, t.i. dUab + dUbc + dUca = konst.

Praksē tīklam vienmēr ir pievienots ievērojams skaits vienfāzes slodžu. Šīs slodzes var sadalīt tā, lai fāzes uz fāzi sprieguma zudumi galapunktos būtu aptuveni vienādi viens ar otru: dUab ≈ dUbc ≈ dUca

Šajā gadījumā nevienmērīgi noslogotas līnijas veiktspēja ir tāda pati kā trīsfāzu vienmērīgi noslogotai līnijai ar tādiem pašiem parametriem. Visos citos gadījumos veiktspēja ir zemāka.

Acīmredzot, projektējot tīklu jauktai sistēmai, ir nepieciešams, attiecīgi sadalot slodzes, panākt vienlīdzības nosacījumu starp fāzu-fāzu sprieguma zudumiem. Šajā gadījumā sprieguma zudumus trīsfāzu līnijā nosaka simetriskas slodzes formulas, un tiem ir zemākā iespējamā vērtība. Aprēķins šajā gadījumā ir ievērojami vienkāršots.

Vienfāzes zariem no 10 kV tīkla ir 2-6 reizes mazāks joslas platums nekā trīsfāzu atzariem ar tādu pašu šķērsgriezumu. Taču ar mazjaudas transformatoru stacijām ļoti bieži zaru vadu šķērsgriezums tiek noteikts pēc minimālā pieļaujamā mehānisku apsvērumu dēļ. Šajā gadījumā tie ir vienfāzes, zariem ir divi vienāda šķērsgriezuma vadi, nevis trīs, un metāla stieples ekonomija ir 33%.

Vienfāzes zemsprieguma tīkls saskaņā ar jauktu sistēmu ir izgatavots trīs vadu ar vidējo vadītāju. Spriegums starp vidējo un gala vadu ir 220 V (2. att.), bet starp gala vadiem ir 440 V. Vidējais vads ir iezemēts tāpat kā neitrālais vads 380 V sistēmā ar iezemētu neitrālu, un tai pievienotas arī iekārtas metāla daļas . Apgaismojums tiek ieslēgts starp vidējo un ārējo vadu, bet jauda - starp ārējiem vadiem. Mazajiem 2 kVA transformatoriem ir divas zemsprieguma izejas - 220 vai 127 V.

Vienfāzes transformatoru stacijas tiek realizētas saskaņā ar shematisku diagrammu, kas parādīta 2. attēlā.

Rīsi. 2. Vienfāzes transformatoru stacijas shēma

Transformatori ir piekārti uz vienkārša 10 kV starpposma tīkla atbalsta.Tie ir savienoti ar augstsprieguma tīklu, izmantojot atvienotāju, kas uzstādīts uz blakus esošā atbalsta. Transformatori ir aizsargāti pret īssavienojumiem ar augstsprieguma drošinātājiem.

Zemsprieguma pusē mazā kastē ir uzstādīts ķēdes pārtraucējs un drošinātāji.

Līnijas ar spriegumu līdz 1 kV ar jauktu sistēmu tiek veiktas tāpat kā parastajos tīklos. Ja maršruti sakrīt, tos ieteicams pakārt uz tiem pašiem balstiem ar augstsprieguma līnijām.

Vairumā jaukto sistēmu gadījumu parasti izmanto trīsfāzu asinhronos motorus, kas tiek baroti no trīsfāzu līnijām. Mazjaudas vienfāzes elektromotorus izmanto vietās, kur pieejama tikai vienfāzes jauda, ​​piemēram, ventilatora motors uz pārnēsājama pavarda lauka dzirnavās, sūkņa motors uz dzelzceļa mezgla u.c. Parasti šādu motoru jauda ir 1–2 kW un reti 3–4 kW.

Vienfāzes tīklos vislabāk ir izmantot īpašus asinhronos elektromotorus ar palaišanas kondensatoriem. Ja nav īpašu motoru, varat izmantot standarta trīsfāzu elektromotorus ar spriegumu 380/220 V ar palaišanas ierīcēm kondensatoru vai pat aktīvo pretestību veidā.

Motora ar aktīvo palaišanas pretestību palaišanas griezes moments pie 440 V sprieguma ir aptuveni 0,4 no motora nominālā griezes momenta trīsfāžu režīmā, kas atbilst 0,65-1,0 no nominālā griezes momenta vienfāzes režīmā.

Ja darba mašīnai palaišanas griezes momentam jābūt lielākam par 0,5 Mn, tiek izvēlēts motors ar lielāku jaudu vai tas tiek savienots saskaņā ar jaudas ķēdi.Kad iedarbināšanas jauda ir ieslēgta, motora griezes moments ir aptuveni vienāds ar nominālo griezes momentu trīsfāzu režīmā.

Barojot no 10 kVA transformatora, var iedarbināt motorus ar nominālo jaudu trīsfāzu režīmā līdz 4,5 kW.

Vienfāzes motori, gan īpašas konstrukcijas, gan pārveidoti no trīsfāžu motoriem, ir 1,5-2 reizes dārgāki nekā tādas pašas jaudas trīsfāžu motori. Tomēr dzinēju sadārdzinājums ir niecīgs, salīdzinot ar ietaupījumiem, kas tiek iegūti, izbūvējot un ekspluatējot tīklu, izmantojot jauktu elektroenerģijas sadales sistēmu.

Attiecība starp vienfāzes un trīsfāzu jaudu augstsprieguma tīklā ir atkarīga no slodzes rakstura un tās izvietošanas apstākļiem.

Lielākajā daļā lauku apvidu vienfāzes augstsprieguma līnijas ar 10 kV spriegumu dominē galvenokārt divos gadījumos:

1) lielo ciematu nomalē, kur dominē dzīvojamās ēkas,

2) kā filiāles nelielu apdzīvotu vietu atdalīšanai, kur tuvākajā laikā nav paredzēta elektroenerģijas attīstība.

Vienfāzes jaudas izmantošana ir jāuzskata par ekonomiski pamatotu, ja tiek panākts ievērojams metāla stieples ietaupījums, nepalielinot tīkla izmaksas. Šis nosacījums, kā likums, ir iespējams gadījumos, kad vienfāzes ķēdes izmantošana būtiski nepalielina augstsprieguma tīkla garumu.

I. A. Budzko