Распределение электрической энергии среднего напряжения в Республике Ангола

Введение

На сегодняшний день обеспечение населения электрической энергией является огромной проблемой для Анголы, как в её производстве, так и в передаче и распределении.

В центре Луанды за последние два года положение с подачей электроэнергии улучшилось, это видно из того, что почти перестали происходить бывшие ранее постоянными сбои. Но ещё есть много районов, особенно в трущобах, где даже не существует электрических цепей среднего и низкого напряжения или хотя бы трансформаторных подстанций. Конечно же, есть частные трансформаторные подстанции, но их стоимость «по карману» немногим людям, поэтому со стороны государства необходимо как можно быстрее найти путь для решения данной проблемы. Именно по этим причинам и возникла данная работа, чтобы показать возможный вариант к выходу из положения, в котором большое количество людей живёт в условиях дискомфорта из-за отсутствия электрической энергии.

Актуальнее всего построить трансформаторные подстанции и электрические сети среднего напряжения.

Также, как и во многих странах мира, для производства и потребления электрической энергий в Анголе используется трёхфазный ток частотой 50 Гц.

В Анголе среднее номинальное напряжение бывает 15, 20 и 30 кВ, для установки 15 и 20 кВ оборудование имеет своё номинальное напряжение 24 кВ, а для 30 кВ – 36 кВ, чтобы строго соблюдать условие U_{ном.сети} ≤ U_{ном.обор.}

Характерные схемы электроснабжения (внешнее электроснабжение)

На рис. 1 приведены основные характерные схемы электроснабжения промышленных предприятий, питание которых производится только от энергосистем.

Рис. 1. Характерные схемы электроснабжения промышленных предприятий при питании их только от энергосистемы

На рис. 1, а представлена схема радиального питания. Здесь напряжение сети внешнего электроснабжения совпадает с высшим напряжением сети на территории внутри предприятия (система внутреннего электроснабжения), благодаря чему не требуется трансформация для предприятия в целом. Такие схемы электроснабжения характерны при питании прежде всего на напряжениях 6, 10 и 20 кВ.

На рис. 1, б приведена схема так называемого «глубокого ввода» 35 – 110 кВ и редко 220 кВ, когда напряжение от энергосистемы без трансформации вводится по схеме двойной сквозной магистрали на внутреннюю территорию предприятий. В этой схеме при напряжении 35 кВ понижающие трансформаторы устанавливаются непосредственно у зданий цехов и имеют низшее напряжение 0,69-0,4 кВ. Однако при напряжениях энергосистемы 110-220 кВ непосредственная трансформация на 0,69-0,4 кВ для цеховых сетей оказывается обычно нецелесообразной из-за сравнительно малой суммарной мощности потребителей отдельных цехов. В таких случаях может оказаться целесообразной промежуточная трансформация на напряжение 6 – 20 кВ на нескольких промежуточных понизительных подстанциях, каждая из которых должна питать свою группу цехов. В случае крупных печных или специальных преобразовательных установок большой мощности может оказаться целесообразным трансформировать напряжение 110 или 220 кВ непосредственно на технологическое напряжение (обычно отличное от 0,69 или 0,4 кВ), устанавливая специальные для этого назначения понижающие трансформаторы непосредственно у зданий цехов.

На рис.1, в приведена возможная схема электроснабжения промышленного предприятия с наличием трансформации, осуществляемой в месте перехода от схемы внешнего к схеме внутреннего электроснабжения. Схема характерна для предприятий значительной мощности и расстояний.

На рис.1, г дана схема при условии трансформации на два напряжения, что характерно для мощных предприятий или при необходимости питания других предприятий, находящихся на значительных расстояниях от данного.

С целью снижения стоимости обычно для транспортировки и распределения электрической энергии среднего напряжения в Анголе используются воздушные линии.

Основные элементы ЛЭП

Основными элементами воздушной линии являются:

• Опоры – являются одним из главных конструктивных элементов линий электропередач, отвечающим за подвеску электрических проводов на определённом уровне.
• Провода – предназначены для передачи электрической энергии на различные расстояния, по ним протекает электрический ток.
• Линейная арматура – выполняет функции крепления, соединения и защиты различных элементов воздушной линии.
• Изоляторы – применяются для электрического отделения (изолирования) токоведущих частей воздушной линии (т.е. проводов) от нетоковедущих элементов линии (опор).

Глубина закапывания опоры

Глубина закапывания опоры в Анголе не зависит от промерзания грунта. Теоретическая глубина закапывания определяется длиной проникновения опоры в землю H1, как показано в таблице:

Таблица 1

Теоретическая глубина закапывания

К примеру, чтобы установить железобетонную опору (рис. 2, а, б, в и г) для начала откапываем землю на определенную глубину, затем ставим опору и накидываем большие камни для того, чтобы зафиксировать её на месте. Далее готовим бетонный раствор и заливаем поверх камней.

Спустя три дня или чуть больше можно приступать к монтажу проводов и оборудования на опоре, как показано на рис. 3.

Рис. 2. Установка бетонной опоры

В Анголе в сетях среднего напряжения большим спросом пользуются бетонные и металлические опоры 400 daН/14 м. Бетонные опоры менее 400 daН, высотой 9-12 метров в основном используются в сетях низкого напряжения.

Рис. 3. Готовая опора ЛЭП

Главным элементом в сетях среднего напряжения является трансформаторная подстанция (ТП), которая бывает различных типов:

1. Столбового типа. Имеют большую популярность ввиду того, что такие подстанции дешевы и монтируются на опорах ЛЭП, хотя подвержены внешним факторам из-за слабой защищенности.

Ели у трансформатора мощность меньше 250 кВ·А, тогда его можно установить на одной ж/б опоре, если мощность 400 кВ·А, тогда используем две опоры, устанавливая трансформатор между ними. Если мощность 630 кВ·А и больше, тогда рекомендуем вариант ниже.

Рис. 4. ТП столбового типа

2. Мачтовая ТП – это самая компактная из группы подстанций, в отличие от столбового типа. Мачтовая трансформаторная подстанция монтируется не на опору линии электропередач.

3. ТП киоскового типа, которые являются подстанциями наружной установки. Главной их задачей является приём электрической энергии, а именно переменного тока трёх фаз. Киосковые подстанции являются сборносварочной конструкцией.

4. ТП наружной установки. Такой тип служит для приёма энергии, её преобразования и распределения. В основном применяются в газовой промышленности.

5. ТП внутренней установки. Зачастую широко применяются в народном хозяйстве в районах, которые обладают умеренным климатом. Необходимо обратить внимание на то, что данный тип подстанций является довольно важным и с ним нужно разобраться более детально.

Когда на пути воздушной ЛЭП появляются препятствия (например, дорога или мост), делают переход воздушной ЛЭП в подземную кабельную линию, провод воздушной линии соединяется с подземным кабелем, а потом кабель соединяется с воздушным проводником и линия продолжается.

Рис. 5. Переход ЛЭП в сетях СН

В ТП, как правило, следует устанавливать силовые трансформаторы с глухозаземлённой нейтралью со схемами соединения обмоток «звезда – зигзаг» при мощности 250 кВ·А и «треугольник – звезда» при мощности 400 кВ·А и более. Для включения и отключения намагничивающего тока силовых трансформаторов допускается использовать трёхполюсные разъединители. На рис. 6 а, б показан монтаж ТП.

Рис. 6. а, б - монтаж ТП, в - подготовка зажима кабеля СН

Как видно, на рис. 6, в в Анголе часто используемый кабель СН имеет самую крайнюю оболочку красного света.

Электричество является одним из важнейших товаров, поэтому должно быть рационально транспортировано, чтобы избежать большие потери на пути к главной цели – обеспечению центра питания с минимумом потерь. Поэтому рекомендую при проектировании ЛЭП использовать ниже представленную таблицу трёхмерных критериев, состоящую из величин напряжения, мощности и расстояния.

Таблица 2

Экономически целесообразные параметры ЛЭП переменного тока

В Анголе для подключения новой подстанции и присоединения её к сети необходимо сделать заявку на подключение в ENDE (Национальная компания Распределения Электроэнергии). По заявке произведут отключение участка сети, на котором будет осуществляться присоединение ТП. Когда сообщат, что участок отключен, с помощью теста нужно убедиться в отсутствии напряжения, если возникнет необходимость, использовать искусственное заземление и безопасно произвести работы по подключению ТП.

Заключение (выводы)

• Во избежание бесперебойного питания в сетях СН рекомендуется периодически делать капитальный ремонт ТП, минимум два раза в год.
• ТП в хорошем рабочем состоянии обеспечивает стабильность и гармонию в своей сети.
• Построение новых ТП, а также сетей СН даёт возможность доставлять электрическую энергию как можно ближе к населению.
• При проектировании ЛЭП надо строго и рационально выбирать уровень напряжения передачи относительно расстояния и мощности.
• Большим недостатком использования деревянных опор является опасность возникновения пожара вблизи расположения опор.
• Рекомендуется для линий электропередач с высоким рабочим напряжением использовать опоры из железобетона и металла, в то время как для линий умеренного напряжения как в городской, так и в сельской местности, наиболее рациональным является использование деревянных опор.