Вы здесь

Электроснабжение инкубаториев

Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий, в том числе и инкубаториев, расположенных далеко от электрических станций, часто невозможно и всегда неэкономично на том напряжении, при котором электрическая энергия вырабатывается генераторами.

Это объясняется тем, что передача электроэнергии сопровождается потерями в проводах, прежде всего на нагревание проводов (джоулево тепло) в соответствии с формулой. Эта зависимость указывает на два возможных пути уменьшения тепловых потерь в проводах:

  • 1)    уменьшение сопротивления проводов;
  • 2)    передача возможно меньших токов.

Первый путь невыгоден, так как связан с увеличением сечения проводов, т. е. с их утяжелением. В практике эффективное уменьшение потерь на нагревание проводов достигается уменьшением силы тока, так как потери пропорциональны квадрату силы тока.



Чтобы значение передаваемой мощности не изменилось, нужно соответственно повысить напряжение в линии электропередачи. У потребителя напряжение снова понижают до значения, не представляющего опасности в эксплуатации.

Вследствие этого в современных схемах электроснабжения потребителей между электрическими станциями и потребителями, как правило, имеется передающее устройство, которое состоит из повышающей трансформаторной подстанции, линии электропередачи напряжением более 1000 В, понижающей трансформаторной подстанции и линий электропередачи напряжением ниже 1000 В.

Чем дальше расположены потребители от электрических станций и чем большую мощность они потребляют, тем на большее напряжение должны быть построены трансформаторные подстанции и линии электропередачи для того, чтобы обеспечивалась экономичная передача электроэнергии.

Трансформаторной подстанцией называется устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии одного рабочего напряжения в другое. Различают подстанции повышающие и понижающие. В сельском хозяйстве наиболее распространены понижающие трансформаторные подстанции ввиду того, что в основном все сельские потребители получают электроэнергию от государственных энергосистем.

Для энергоснабжения инкубаториев на их территории сооружают трансформаторные пункты или комплектные трансформаторные подстанции на 6—10/0,38—0,22 кВ.

Комплектные подстанции полностью изготовляют на заводах, а на месте установки их только монтируют на специальных железобетонных опорах или фундаментах (рис.22).

рис.22. Комплексна трансформаторная подстанция.

Эксплуатация таких трансформаторных подстанций очень проста, что обусловило их широкое распространение.

Комплектные трансформаторные подстанции выпускают как закрытого (КТП), так и открытого типа для наружной установки (КТПН). По конструкции они могут быть выполнены тупиковыми и проходными. К тупиковым относятся такие подстанции, которые устанавливаются в конце линии электропередачи. Проходные подстанции помимо электроснабжения потребителей выполняют еще функции опоры проходящей линии электропередачи.

Комплектная трансформаторная подстанция рассчитана на установку одного трансформатора, она имеет ввод от воздушной линии 10 кВ и до трех отходящих линий напряжением 0,4 кВ. Трансформатор подключается к шинам через разъединитель РЛНД-10/200 с приводом ПРИ-Юм и защищается высоковольтными предохранителями ПК-10. Шины низкого напряжения, расположенные в шкафу, подключаются к трансформатору через трех-полюсный рубильник РП-5; отходящие линии защищаются автоматическими выключателями A3124. Для защиты от перенапряжений на стороне высшего напряжения (ВН) трансформатора установлен комплект разрядников РС-10, а на стороне низшего напряжения (НН)—разрядников РВН-0,5. На вводе установлен трехфазный счетчик активной энергии, подключенный через трансформаторы тока, типа ТК. Подстанции снабжены устройствами для обогрева счетчиков и аппаратурой для включения уличного освещения (фотореле и магнитный пускатель).

Фундаменты подстанции выполнены из сборных железобетонных элементов УСО-4 и УСО-5.

Для электроснабжения инкубаториев применяются и мачтовые трансформаторные подстанции на деревянных АП-образных опорах. Эти подстанции недороги; сооружают их в короткие сроки, используя местные строительные материалы.

Схемы электрических соединений мачтовых и комплектных подстанций обычно не зависят от мощности силового трансформатора; состоят они из одинаковых элементов.

Основным элементом каждой трансформаторной подстанции является силовой трансформатор. Трансформаторы служат для преобразования переменного электрического тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Трансформатор состоит из следующих основных частей: стального замкнутого сердечника и двух или более электрически не связанных между собой обмоток.

Трансформатор называется двухобмоточным, если он содержит две обмотки — обмотку высшего напряжения (ВН), присоединяемую к сети более высокого напряжения, и обмотку низшего напряжения (НН), присоединяемую к сети более низкого напряжения.

Обмотка трансформатора, к которой подводится энергия, называется первичной обмоткой, а обмотка, от которой энергия отводится, — вторичной.

Если первичной обмоткой является обмотка ВН, а вторичной — обмотка НН, то такой трансформатор называется понижающим. В противоположном случае трансформатор называется повышающим.

В настоящее время распространены следующие типы трансформаторов: силовые — для преобразования и распределения больших количеств электрической энергии; автотрансформаторы — для преобразования напряжений в небольших пределах; измерительные трансформаторы — для использования в измерительных схемах; трансформаторы специального назначения — для сварки, питания автоматических и радиотехнических устройств и т. п.

Трансформаторы различаются также типами сердечника. Стержневые трансформаторы — такие, у которых обмотка охватывает стержень сердечника (рис.23). Броневые трансформаторы имеют обмотки, охватываемые сердечником (рис.23,б).

рис.23. Трансформаторы с различными типами сердечников.

По роду преобразуемой электрической энергии трансформаторы делятся на одно- и трехфазные. Для увеличения электрической прочности, улучшения охлаждения трансформатора его сердечник вместе с обмоткой погружают в бак, заполненный трансформаторным маслом. Часто бак имеет трубчатый радиатор. Такие трансформаторы называются масляными. Трансформаторы, не имеющие бака с маслом, называются сухими.

Однофазный трансформатор имеет магнитопровод, набранный из листовой трансформаторной стали, на котором размещены две обмотки с различным числом витков: W1 и W2. Коэффициент трансформации по напряжению показывает, во сколько раз число витков первичной обмотки W1 больше числа витков вторичной обмотки W2 (во сколько раз э.д.с. первичной обмотки больше э.д.с. вторичной обмотки), и определяют по формуле :

Основными частями трехфазного трансформатора являются (рис.24):



рис.24. Силовой трехфазный трансформатор.

магнитопровод 1, представляющий собой собранную из листовой электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм жесткую конструкцию, состоящую из связанных сверху и снизу ярмами трех вертикальных стержней, на которых установлены обмотки; листы стали ярма магнитопровода спрессованы стальными ярмовыми балками;

обмотки, намотанные на цилиндрические каркасы плоскими или круглыми изолированными проводами в один или несколько слоев; обмотка ВН расположена поверх обмотки НН;

стальной бак 5 овальной формы с гладкими, ребристыми или трубчатыми стенками;

крышка, служащая для герметизации бака, а также для установки на ней различных приборов и аппаратуры.

Силовой трансформатор с масляным охлаждением оснащают приборами, которые облегчают его обслуживание, обеспечивают защиту внутренних частей от повреждений, предотвращают быстрое старение трансформаторного масла. К ним относятся:

термометр 8, служащий для контроля за температурой верхних слоев масла в баке трансформатора;

переключатель 7, который служит для регулировки напряжения трансформатора переключением отводов обмотки ВН и изменением отношения числа витков обмоток ВН и НН, а следовательно, и коэффициента трансформации в пределах ±5%;

вводы 9, представляющие собой армированные медным стержнем проходные фарфоровые изоляторы, служащие для изоляции выводимых из бака концов обмотки и удобного присоединения к ним шин распределительного устройства;

расширитель (консерватор) 12, обеспечивающий постоянное заполнение бака трансформатора маслом и компенсирующий изменение (увеличение или уменьшение) объема масла при колебаниях температуры. Наличие расширителя уменьшает поверхность соприкосновения масла с атмосферным воздухом и таким образом защищает масло от увлажнения и окисления.

Силовые трансформаторы новой серии ТМ выпускают следующих мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 и 6300 кВ-А.

Для силовых трехфазных двухобмоточных трансформаторов установлены следующие основные схемы и группы соединения обмотки: звезда-звезда с выведенной нулевой точкой, звезда-треугольник, звезда с выведенной нулевой точкой-треугольник и треугольник-звезда с выведенной нулевой точкой.

Схема соединения обмоток звезда-звезда с выведенной нулевой точкой имеет группу 0, т. е. угол сдвига между векторами э.д.с. первичной и вторичной обмоток одной и той же фазы равен нулю. Остальные схемы принадлежат к группе II, т. е. угол сдвига между векторами э.д.с. первичной и вторичной обмоток той же фазы составляет 330°.

На трансформаторных подстанциях нагрузка в течение времени непрерывно изменяется вследствие включения и отключения потребителей электрической энергии. В отдельные периоды дня или ночи нагрузка может быть максимальной и один трансформатор может оказаться перегруженным. Чтобы этого не произошло, параллельно первому трансформатору подключают второй трансформатор, и нагрузка распределяется между ними. Параллельной работой трансформаторов называется такая работа, при которой первичные и вторичные обмотки трансформаторов соединяются параллельно, как это показано на рис. 25.

рис.25. Схема включения трансформаторов при параллельной работе.

Для нормальной параллельной работы трансформаторов необходимо, чтобы трансформаторы имели одинаковое число фаз, одинаковые номинальные напряжения у первичных и вторичных обмоток, а следовательно, и одинаковые коэффициенты трансформации по напряжению, одну и ту же группу соединений обмоток, одинаковые напряжения короткого замыкания (допускается различие не более +10%) и отношение номинальных мощностей, не выходящее за пределы 3:1.

Напряжение короткого замыкания является важным практическим параметром трансформатора: это величина, на основании которой определяются изменения вторичного напряжения трансформатора при нагрузке. Значение напряжения короткого замыкания в процентах указывается на щитке трансформатора.

При несоблюдении второго и третьего условий в обмотках параллельно включенных трансформаторов возникают уравнительные токи, нарушающие работу трансформаторов. При несоблюдении четвертого условия распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами происходит непропорционально их номинальным мощностям, что может явиться причиной перегрузки и выхода из строя одного из трансформаторов.

Передачу и распределение электрической энергии на территории инкубатория осуществляют по воздушным или кабельным линиям.

Провода воздушных линий (алюминиевые, сталеалюминиевые, стальные) подвешиваются при помощи изоляторов на деревянных или железобетонных опорах.



Количество проводов в линии напряжения 380/220 В зависит от вида нагрузки. К трехфазным двигателям подводятся три линейных провода и нулевой. Осветительная и бытовая нагрузка питаются от фазного напряжения 220 В. К таким потребителям подводят один линейный и нулевой провод. В зависимости от мощности, передаваемой однофазным потребителям, линия может быть четырех-проводной (три линейных и нулевой провод), трехпроводной (два линейных и один нулевой) и двухпроводной (линейный и нулевой провод). На опорах линии 380/220 В также подвешивают провод, служащий для централизованного включения и отключения светильников дворового (уличного) освещения.

Ввод линии до 1000 В в здание выполняется изолированными проводами от ближайшей к зданию опоры воздушной линии. Провода ввода должны быть расположены на высоте не менее 2,75 м от поверхности земли. Длина ввода должна быть не более 10 м. Над проезжей частью улицы провода ввода должны быть расположены на высоте не менее б м, а над тротуаром — не менее 3,5 м.

По условиям механической прочности для воздушных линий напряжением 380/220 В применяют голые провода с сечением не менее, мм2: алюминиевые—16, сталеалюминиевые—10, стальные многопроволочные — диаметром 4.

Для распределения электрической энергии внутри зданий служат внутренние проводки различных видов, в состав которых входят шнуры, провода и кабели, а также относящиеся к ним монтажные изделия, поддерживающие и защитные конструкции. Вид проводок определяется характером и средой помещений, маркой применяемых монтажных материалов, а также внешним видом помещения.

Применяют следующие виды внутренних проводок:

  • 1.    Открытая — по поверхностям стен, потолков, по балкам и фермам— незащищенными изолированными и голыми проводами.
  • 2.    Открытая — защищенными изолированными и голыми проводами в изолированных трубках с тонкой металлической оболочкой.
  • 3.    Скрытая (под штукатуркой) —изолированными проводами в изоляционных трубках (резиновых, полиэтиленовых, стеклянных, эбонитовых).
  • 4.    Открытая и скрытая (часть в полу) — изолированными проводами в стальных трубах.
  • 5.    Открытая и скрытая — кабелем.

Для исключения механических повреждений проводов и для устранения опасности  поражения людей электрическим током открытая проводка изолированными проводами разрешается на высоте не менее 2,5 м от пола (это требование не принимают во внимание при выполнении спусков к выключателям и штепсельным розеткам) .

Для выбора сечения провода рассчитывают ток нагрузки, который будет протекать по выбираемому проводу. Затем по справочным таблицам допустимых длительных токовых нагрузок на провода выбирают сечение, материал токоведущих жил и способ прокладки.

Эффективное применение электрической энергии в производственных процессах и быту сельского населения возможно лишь при надежном снабжении этих потребителей электрической энергией. Перерывы в подаче электрической энергии приводят к простою производственного оборудования, возникает ущерб от недоиспользования его и рабочей силы, обслуживающей это оборудование, снижают качество обрабатываемой продукции и вызывают ее порчу. Особенно опасны перерывы электроснабжения для технологических процессов, связанных с содержанием и обслуживанием сельскохозяйственных животных и птицы.

Перерывы в электроснабжении инкубаторов и инкубаториев, установок для выращивания птицы всегда нарушают нормальные условия инкубации, содержания цыплят и взрослой птицы. В инкубаторах и цыплятниках перерывы в электроснабжении вызывают прекращение обогрева, подачи кондиционированного воздуха, замерзание водопровода, охлаждение зданий и т. п., что приводит к гибели цыплят.

Снижение потребления электрической энергии потребителями во время перерывов в электроснабжении отрицательно сказывается на общих показателях работы энергосистемы и линий электропередачи из-за недоиспользования основного оборудования и его недогрузки.

Таким образом, различные сельскохозяйственные потребители по-разному реагируют на перерывы в электроснабжении, однако во всех случаях перерывы в электроснабжении приводят к значительному народнохозяйственному ущербу. Различные группы потребителей требуют определенной надежности электроснабжения.

По условиям надежности электроснабжения все сельскохозяйственные потребители делятся на следующие три категории:

  • первая категория — потребители, нарушение электроснабжения которых влечет за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб вследствие массовой порчи продукции, повреждение оборудования и расстройства технологического процесса;
  • вторая категория — потребители, перерыв в электроснабжении которых приводит к нарушению производственного процесса, снижению выхода сельскохозяйственной продукции и ее частичной порче;
  • третья категория — остальные потребители, не вошедшие в первую и вторую категории.

К потребителям первой категории относятся инкубатории, птицефабрики, помещения для выращивания бройлеров и свинарники-маточники с электрическим обогревом. Эти потребители должны обеспечиваться резервным электроснабжением от сетей энергосистем в виде двустороннего питания или автономных резервных электростанций. Наиболее ответственные потребители первой категории должны автоматически подключаться к источникам резервного питания, а остальные — не позднее чем через 30 мин после отключения основного питания.

Ко второй категории потребителей относятся электрифицированные доильные установки и установки по первичной переработке молока; хозяйства по откорму свиней и крупного рогатого скота, животноводческие и птицеводческие фермы, установки водоснабжения на них, теплицы и парники. Такие потребители допускают перерывы в электроснабжении не более 3,5 ч, в том числе и плановые. Плановые отключения электроэнергии могут повторяться не менее чем через 2 ч при неработающих доильных установках.

Для потребителей третьей категории допускаются перерывы в электроснабжении на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента сети, но не более чем на одни сутки. К этой группе относятся и бытовые потребители, т. е. дома колхозников, различные коммунально-бытовые учреждения, расположенные в сельской местности.