Wybrane problemy rozwoju wiejskich sieci elektroenergetycznych

Kierunki rozwoju wiejskiej sieci elektroenergetycznej średniego i niskiego napięcia

Aktualne zagadnienia rozwoju sieci rozdzielczych średniego i niskiego napięcia przedstawione są w pracach [4, 5] oraz dyskutowane były na IX Międzynarodowej Konferencji Naukowej „Prognozowanie w elektroenergetyce PE 2008” [6, 7].

Jerzy Marzecki w pracy [5] szczegółowo omawia przewidywane struktury terenowych (w tym wiejskich) sieci rozdzielczych SN i nn.

1. Sieci rozdzielcze SN powinny być jednostopniowe o napięciu znamionowym 20 kV lub 15 kV w zależności od lokalnych warunków. Napięcie 20 kV powinno się jednak uznawać za preferowane, tak ze względu na unifikację międzynarodową, jak i fakt, iż linie napowietrzne 15 kV (ze znikomymi wyjątkami) mają izolację na napięcie 20 kV, a także większość aparatury rozdzielczej jest nominowana tym poziomem napięcia. Napięcie sieci rozdzielczych niskiego napięcia – ze względu na unifikację międzynarodową – posiada od roku 2004 wartość 400/230 V.
2. Sieci średniego napięcia powinny pracować w układach otwartych (nie należy przewidywać pracy równoległej transformatorów w stacjach zasilających). Jako standardowe prądy zwarcia dla sieci SN uzasadnione są – występujące już od wielu lat [8] – dwa poziomy: 10 kA jako poziom podstawowy i 12,5 kA jako poziom specjalny, stosowany na wybranych obszarach (np. dla sieci miejskich).
3. W obszarach podmiejskich i małych miast typowym rozwiązaniem powinna być sieć kablowa, a w strefach wiejskich – sieć napowietrzna, z niewielkim udziałem kabli (jako fragmentów sieci napowietrznej).
4. Podstawowym układem ciągów liniowych w sieci napowietrznej SN powinien pozostać stosowany obecnie układ magistralno-odgałęźny ze stacjami na pojedynczych odczepach (rys. 1a). Wskazanym jest, by magistrala miała możliwość drugostronnego zasilania, natomiast odgałęzienia mogą nie mieć połączeń rezerwujących, chociaż celowość ich stosowania w sporadycznych przypadkach może być uzasadniona.
5. Stacje SN/nn powinny być lokalizowane możliwie w środku obciążenia oraz tak, aby możliwe było wyprowadzenie jak największej liczby linii nn.
6. Dla sieci niskiego napięcia należy przewidywać w zasadzie układy otwarte. Można jednak rozpatrywać celowość stosowania tzw. uproszczonej sieci zamkniętej, jako jednego ze sposobów poprawy warunków napięciowych w istniejącej sieci.
7. W sieciach napowietrznych nn – niezależnie od rodzaju stosowanych przewodów linii: gołe czy izolowane – należy przewidywać układ magistralno-odgałęźny z magistralą zasilaną jednostronnie (połączenia rezerwujące ewentualnie tylko dla pojedynczych odbiorców wymagających zwiększonej pewności zasilania). Przyłącza i odgałęzienia przyłączone bezpośrednio do linii bez stosowania łączników.
8. Dla obszarów wiejskich podstawowym rozwiązaniem powinno być:
   • przy odbiorcach rozproszonych – sieć przewodów izolowanych zawieszanych na słupach;
   • przy zabudowie ciągłej lub zwartej – sieć kabli ziemnych lub mieszana: kabli ziemnych i przewodów izolowanych.

Tradycyjne linie z przewodami gołymi powinny być tylko rozwiązaniem uzupełniającym, stosowanym na terenach niezadrzewionych.

Postęp techniczny w budowie sieci spowodował, że coraz powszechniejsze jest stosowanie łączników zdalnie sterowanych (ŁZS), które poprawiają pewność zasilania i umożliwiają stosowanie nowych układów rozległych sieci średniego napięcia. Wprowadzenie tych łączników wymaga zmiany modelu sieci napowietrznej (p.4) zgodnie z zaleceniami przedstawionymi w pracy [4]. Do zdalnego sterowania łączników stosuje się zestaw, w skład którego wchodzi jeden lub więcej łączników oraz sterownik i transformator zasilający, wspólne dla wszystkich łączników zainstalowanych w danym węźle sieci. Ponieważ udział kosztu sterownika i transformatora zasilającego zestaw w łącznym koszcie zestawu jest znaczny, będzie zatem występowała tendencja do tworzenia mniejszej liczby węzłów odgałęźnych, przy czym będą to węzły z większą liczbą odchodzących linii. Mniej będzie zatem sieci o strukturze jak na rysunku 1a, a przeważać będą sieci o strukturze jak na rysunku 1b. Oddzielnym zagadnieniem jest optymalny wybór liczby i lokalizacji ŁZS. Problem ten został szeroko przedstawiony i częściowo rozwiązany w pracach [9, 10].

Analizując rozwiązania konstrukcyjne  poszczególnych elementów sieciowych w aspekcie planowania rozwoju wiejskiej sieci elektroenergetycznej średniego i niskiego napięcia należy uwzględniać przede wszystkim linie  napowietrzne z przewodami izolowanymi i nowoczesne stacje transformatorowo-rozdzielcze.

Linie napowietrzne z przewodami izolowanymi:

• na średnim napięciu – to zarówno linie z przewodami w pełni izolowanymi jak i linie z przewodami w osłonach izolacyjnych,
• na niskim napięciu – to linie z izolowanymi przewodami samonośnymi.

Zastosowanie przewodów izolowanych praktycznie całkowicie eliminuje awarie linii spowodowane przez wiatr i burze, śnieg i sadź na przewodach i drzewach [5]. Zastosowanie przewodów izolowanych znacznie zmniejsza nakłady na okresowe wycinki drzew rosnących wzdłuż linii, a w przypadku linii niskiego napięcia nie wymaga stosowania poprzeczników z izolatorami i pozwala na stosowanie słupów drewnianych.