Trefasede enkeltfasede netværk

I landbruget fordeles elektrisk energi i trefasede net med en spænding på som udgangspunkt 10 kV med transformerforbrugspunkter. Dette distributionssystem blev vedtaget uden væsentlige ændringer fra forsyningspraksis for levering af elektricitet til små byer og forstæder med lave bygninger. Men i landlige forhold er tætheden af ​​den elektriske belastning meget lavere end i byer, og derfor fører det moderne system for eldistribution i mange tilfælde til et betydeligt overforbrug af ledningernes metal.

Dens alvorlige ulempe er de tunge netværk med en spænding på 380 V. På grund af transformatorstationernes relativt store kapacitet (i gennemsnit 63 — 100 kVA) betjener hver transformer et betydeligt område, som kræver brug af ledninger med et stort kryds -sektion i netværk med en spænding på 380 V. Som følge heraf forbruges trådmetal normalt i 2 — 3 gange mere end i 10 kV netværk.

Ledningsforbrug i lavspændingsnet kan reduceres ved at øge antallet af transformerstationer og reducere deres gennemsnitlige effekt og serviceradius. Imidlertid er den trefasede transformerstation en relativt dyr konstruktion, hvis omkostninger falder lidt med et fald i den installerede transformers effekt. Derfor fører reduktion af den gennemsnitlige effekt af en transformerstation til under 40 eller 63 kVA i trefasede netværk til en for stor stigning i de samlede omkostninger ved transformerstationer. Derfor er denne måde at reducere forbruget af ledninger i lavspændingsnetværk ikke altid økonomisk.

På den anden side er det i trefaset strømfordeling ofte nødvendigt at levere tre 10 kV netværksledere til små forbrugere. I dette tilfælde tages ledningernes tværsnit over det nødvendige, afhængigt af forholdene spændingstab, da de er valgt som det mindst tilladte med hensyn til mekanisk styrke. Som følge heraf forbruges overskydende metal i højspændingsnettet.

For at overvinde manglerne ved det eksisterende eldistributionssystem, et blandet trefaset enkeltfaset distributionssystem.

Essensen af ​​det blandede strømdistributionssystem er som følger.

1. Der anvendes blandede 3-fasede 1-fasede ledninger med en spænding på 10 kV, hvor hovedledningerne er 3-fasede og alle store inklusive strømforbrugere er tilsluttet dem. Små forbrugere, hovedsageligt belysning og husholdningsbelastninger, forsynes af enfasede 10 kV stikledninger.

2. Laveffekt enfasede transformerstationer bruges til at forsyne enfasede forbrugere.

Et omtrentligt diagram over et netværk med transformerstationer lavet i henhold til et blandet trefaset enfaset system er vist i figur 1.

Ris. 1. Eksempel på et diagram over et blandet trefaset enfaset netværk

Som det kan ses af dette diagram, store brugere med det meste strømbelastning har en trefaset strømforsyning, og små forbrugere, for det meste beboelsesejendomme, får strøm fra enfasede transformerstationer. Enfasede transformatorer omfatter spænding mellem faser.

Sammenlignende beregninger viser, at brugen af ​​et blandet system kan reducere forbruget af metal i høj- og lavspændingsledninger med 25 - 35 % sammenlignet med et konventionelt trefaset system. Startomkostningerne for netværket til eksisterende priser og typer udstyr kan reduceres ved at bruge et blandet system til kun 5-10%.

I et højspændingsnetværk lavet i et blandet system er enfasede transformatorer delta-forbundne til en netværksspænding på 6 eller 10 kV, som vist i figur 1.

Det er bevist, at i et ujævnt belastet trefaset netværk forbliver summen af ​​de lineære spændingstab ved disse belastninger uændret uanset fordelingen af ​​belastningerne mellem faserne, dvs. dUab + dUbc + dUca = konst.

I praksis er der altid et betydeligt antal enfasede belastninger forbundet til netværket. Disse belastninger kan fordeles således, at fase-til-fase spændingstabene til endepunkterne er omtrent lig med hinanden: dUab ≈ dUbc ≈ dUca

I dette tilfælde er ydeevnen af ​​en ikke-ensartet belastet linje den samme som for en trefaset ensartet belastet linje med de samme parametre. I alle andre tilfælde er ydeevnen lavere.

Når man designer et netværk til et blandet system, er det naturligvis nødvendigt, ved at fordele belastningerne i overensstemmelse hermed, at opnå betingelsen om lighed mellem fase-til-fase spændingstabene. I dette tilfælde er spændingstabene i en trefaset linje bestemt af formlerne for en symmetrisk belastning, og de har den lavest mulige værdi. Beregningen i dette tilfælde er meget forenklet.

Enfasede grene fra et 10 kV netværk har 2-6 gange mindre båndbredde end trefasede grene med samme tværsnit. Men med transformatorstationer med lav effekt er tværsnittet af grenledninger meget ofte bestemt af det tilladte minimum af mekaniske årsager. I dette tilfælde er de enfasede, grenene har to ledninger med samme tværsnit i stedet for tre, og økonomien af ​​metaltråd er 33%.

Et enkeltfaset lavspændingsnetværk ifølge et blandet system er lavet tre-leder med en gennemsnitlig leder. Spændingen mellem midter- og endeledningerne er 220 V (fig. 2), og mellem endeledningerne er 440 V. Den midterste ledning er jordet på samme måde som nulledningen i et 380 V-system med jordet nul, og metaldele af udstyret er også forbundet til det. Belysningen tændes mellem midter- og yderledninger, og strømmen mellem yderledninger. Små 2 kVA transformatorer har to lavspændingsudgange - 220 eller 127 V.

Enfasede transformerstationer er implementeret i henhold til det skematiske diagram vist i figur 2.

Ris. 2. Skema af en enfaset transformerstation

Transformatorerne er ophængt på en simpel 10 kV mellemnetunderstøttelse.De er forbundet til et højspændingsnetværk gennem en adskiller installeret på en tilstødende støtte. Transformatorer er beskyttet mod kortslutninger med højspændingssikringer.

På lavspændingssiden er der monteret en afbryder og sikringer i en lille boks.

Linjer med en spænding på op til 1 kV med et blandet system udføres som i konventionelle netværk. Hvis ruterne falder sammen, anbefales det at hænge dem på de samme understøtninger med højspændingsledninger.

I de fleste tilfælde af blandede systemer bruges trefasede induktionsmotorer, der forsynes fra trefasede ledninger, normalt. Laveffekt enfasede elmotorer anvendes på steder, hvor kun enfaset strøm er tilgængelig, for eksempel en ventilatormotor på et transportabelt ildsted i en markmølle, en pumpemotor på et jernbaneknudepunkt osv. Typisk er effekten af ​​sådanne motorer 1 - 2 kW og sjældent 3 - 4 kW.

Det er bedst at bruge specielle asynkrone elektriske motorer med startkondensatorer i enfasede netværk. I mangel af specielle motorer kan du bruge standard trefasede elektriske motorer med en spænding på 380/220 V med startanordninger i form af kondensatorer eller endda aktive modstande.

Startmomentet for en motor med en aktiv startmodstand ved en spænding på 440 V er omkring 0,4 af motorens nominelle drejningsmoment i trefaset tilstand, hvilket svarer til 0,65-1,0 af det nominelle drejningsmoment i enfaset tilstand.

Hvis startmomentet for en arbejdsmaskine skal være mere end 0,5 Mn, vælges en motor med en større effekt, eller den er forbundet i henhold til et kapacitetskredsløb.Når startkapaciteten er slået til, er motorens drejningsmoment omtrent lig med det nominelle drejningsmoment i trefaset tilstand.

Ved tilførsel fra en 10 kVA transformer kan motorer med en nominel effekt i trefaset tilstand på op til 4,5 kW startes.

Enfasede motorer, både af speciel konstruktion og ombygget fra trefasede motorer, er 1,5-2 gange dyrere end trefasede motorer med samme effekt. Stigningen i omkostningerne til motorer er dog ubetydelig sammenlignet med de besparelser, der opnås ved at bygge og drive netværket ved hjælp af et blandet strømdistributionssystem.

Forholdet mellem enfaset og trefaset strøm i et højspændingsnetværk afhænger af belastningens art og betingelserne for dens placering.

For de fleste landdistrikter er enfasede højspændingsledninger med en spænding på 10 kV fremherskende hovedsageligt i to tilfælde:

1) i udkanten af ​​store landsbyer med en overvejende belastning af beboelsesejendomme,

2) som filialer til adskillelse af små bebyggelser, hvor der ikke forudses udvikling af elektricitet i nær fremtid.

Brugen af ​​enfaset strøm bør anses for økonomisk gennemførlig, når der opnås betydelige besparelser i metaltråd uden at øge netværksomkostningerne. Denne betingelse er som regel mulig i tilfælde, hvor brugen af ​​et enfaset kredsløb ikke fører til en betydelig stigning i længden af ​​højspændingsnettet.

I. A. Budzko