Схемы электроснабжения потребителей в сельской местности

К электрическим сетям сельскохозяйственного назначения принято относить сети напряжением 0,4–110 кВ, от которых снабжаются электроэнергией преимущественно (более 50 % расчетной нагрузки) сельскохозяйственные потребители (включая производственные нужды, мелиорацию, коммунально-бытовые потребности и культурное обслуживание).

Электрификация сельского хозяйства России, начиная с 50-х годов, осуществлялась высокими темпами.

Общая протяженность электрической сети 0,4–35 кВ на начало 2000 г. составила около 2 млн км, в том числе: около 160 тыс. км ВЛ 35 кВ, 1 млн 70 тыс. км ЛЭП 6–10 кВ (в том числе 13,5 тыс. км КЛ), 770 тыс. км линий 0,4 кВ (из них около 5 тыс. км КЛ), более 7130 ТП сельскохозяйственного назначения 35 / 6–10 кВ суммарной установленной мощностью около 40 млн кВ⋅А и 515 тысяч ТП 6–35 / 0,4 кВ общей мощностью трансформаторов около 90 млн кВ⋅А.

Основной особенностью электроснабжения сельскохозяйственных потребителей является необходимость охвата сетями большой территории с малыми плотностями нагрузок (5–15 кВт / км2). Это предопределяет значительные затраты на сооружение распределительных сетей 0,4 и 10 кВ, которые составляют 70 % общих затрат на сельское электроснабжение.

Массовое строительство электрических сетей за период 1960 –1985 гг. позволило электрифицировать практически всех сельских потребителей. Почти все они обеспечены централизованным электроснабжением от энергосистем. Лишь незначительное количество мелких удаленных от сетей энергосистем потребителей снабжается электроэнергией от изолированных, мелких, в основном дизельных электростанций. Достигнутый уровень централизованного электроснабжения позволил довести годовое потребление электроэнергии сельским хозяйством в течение последнего десятилетия до 5–7 % общего электропотребления по стране.

Можно считать завершенным первый этап электрификации сельских потребителей – охват электроснабжения «вширь». Начата реализация второго этапа – электрификации «вглубь», характеризующегося более интенсивным внедрением электроэнергии в сельскохозяйственное производство в результате комплексной электромеханизации и автоматизации стационарных процессов, более высоким уровнем электрификации бытовых нужд сельского населения, а также более качественным и надежным электроснабжением сельских потребителей.

Основной системой напряжения для электроснабжения сельских потребителей является 110 / 35 / 10 / 0,4 кВ с подсистемами 110 / 10 / 0,4 кВ и 110 / 35 / 0,4 кВ. Напряжение 6 кВ для электроснабжения сельского хозяйства не рекомендуется; действующие сети этого напряжения переводятся на 10 кВ.

По мере роста плотности сельскохозяйственных нагрузок система напряжений 110 / 10 / 0,4 кВ должна получить преимущественное развитие, что позволит отказаться от одной ступени трансформации и, следовательно, существенно снизить расход электроэнергии на ее транспорт.

Система централизованного электроснабжения сельских потребителей состоит из двух типов сетей:

- питающих (ВЛ 110 и 35 кВ и ПС 110 / 35 / 10, 110 / 10 или 35 / 10 кВ);

- распределительных (ВЛ 10 кВ, потребительские ПС 10 / 0,4 и 35 / 0,4 кВ и линии 380 / 220 В).

Основным направлением развития электрических сетей сельскохозяйственного назначения является преимущественное развитие сетей 35–110 кВ.

На первом этапе развития сельской электрификации при незначительных нагрузках сельских потребителей схемы электрических сетей как питающих, так и распределительных, строились по радиальному принципу. Подстанции 35 / 10 кВ выполнялись однотрансформаторными, малой мощности, на каждую из них приходилось 200–300 км ВЛ 10 кВ, а радиусы действия этих ВЛ достигали 40–50 км. Сети 35 и 10 кВ выполнялись, как правило, без секционирования и без применения АПВ. На этом этапе основной задачей являлся максимальный охват сельской местности централизованным электроснабжением при минимальных капитальных затратах.

Уровень эксплуатации сельских электрических сетей и особенно сетей напряжением 0,4–10 кВ не соответствует современным требованиям, предъявляемым к надежности электроснабжения сельских потребителей. В целом состояние электрических сетей 0,4 и 6–10 кВ характеризуется данными табл. 1

Таблица 1 – Техническое состояние электрических сетей в сельской местности

Уровень потерь электроэнергии в сетях сельскохозяйственного назначения напряжением 35 кВ и ниже составляет около 12 %, что примерно в 2 раза выше уровня потерь электроэнергии в промышленных и городских сетях того же класса напряжения.

Структура потерь электроэнергии в сетях сельскохозяйственного назначения в последние годы характеризуется данными табл. 2.

Таблица 2 – Структура электроэнергии в сетях сельскохозяйственного назначения

Ликвидация отмеченных «узких» мест является первоочередной задачей сельской энергетики. При этом на современном этапе электрификации сельского хозяйства стоят новые задачи: повышение пропускной способности существующей сети, так как рост нагрузок приводит к повышению потерь электроэнергии и снижению ее качества, и повышение надежности электроснабжения.

Эти задачи решаются путем внедрения в питающих и распределительных сельских сетях следующих мероприятий:

- сооружение разукрупняющих питающих ПС 110 / 35 / 10 и 110 (35) / 10 кВ для сокращения радиусов действия сети 10 кВ и протяженности ВЛ 10 кВ, отходящих от одной ПС. За последние годы удельная протяженность ВЛ 10 кВ на одну ПС снизилась в 2 раза (до 100–150 км), а средний радиус действия уменьшился до 15 км;

- увеличение количества двухтрансформаторных ПС 110 (35) / 10 кВ. В настоящее время удельный вес двухтрансформаторных ПС 110 кВ составляет более 70 %, а 35 кВ – более 50 %; увеличение количества ПС с двухсторонним питанием. Основным типом конфигурации сети становится одноцепная ВЛ с двухсторонним питанием от разных источников. Новые подстанции 35–110 кВ подключаются, как правило, в рассечку таких ВЛ либо двумя ответвлениями от двух соседних одноцепных или двухцепной ВЛ. В настоящее время более половины сельскохозяйственных ПС 110 (35) / 10 кВ имеют двухстороннее питание;

- постепенный переход к системе 110 / 10 кВ путем: сооружения ПС 110 / 10 кВ вместо ВЛ 35 кВ, следующих параллельно существующим ВЛ 110 кВ;

- сооружения ВЛ 35 кВ в габаритах 110 кВ, если продолжительность их использования на низшем напряжении не превысит 5 лет.