Теория(30 вопросов). 1. Понятие главной схемы электрических соединений, основное назначение, требования

• Название: 1. Понятие главной схемы электрических соединений, основное назначение, требования
• Анкор: Теория(30 вопросов).pdf
• Дата: 10.05.2018
• Размер: 1.82 Mb.
• Имя файла: Теория(30 вопросов).pdf
• Тип: Документы; #19092
• страница: 4 из 5

27. Назначение и принципы организации различных видов заземлений. Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения. Заземлений предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки, называется рабочим заземлением. К нему относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнить своих функций или нарушается режим работы электроустановки. Для защиты оборудования от повреждения ударом молнии применяется грозозащита с помощью разрядников, искровых промежутков, стержневых и тросовых молниеотводов, которые присоединяются к заземлителям. Такое заземление называется грозозащитным. Шаговое напряжение и напряжение прикосновения. Способы снижения и выравнивания разности потенциалов. Напряжение прикосновения - напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного. При пробое изоляции в каком-либо аппарате его корпус и заземляющий контур окажутся под некоторым потенциалом U
з
=I
з
*r з . Растекание тока с электродов заземления приводит к постепенному уменьшению потенциала почвы вокруг них. Внутри контура заземления потенциалы выравниваются, поэтому, прикасаясь к поврежденному оборудованию, человек попадает под небольшую разность потенциалов U
пр
(напряжение прикосновения, которая составляет некоторую долю потенциала на заземлителе U
пр
=k*U
з
, где k- коэффициент напряжения прикосновения, значение которого зависит от условий растекания тока с заземлителя и человека. Напряжение шага - напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 модна от другой, которое принимается равным длине шага человека.
Шаговое напряжение, те. разность потенциалов между двумя точками поверхности, расположенными на расстоянии 0,8 м, внутри контура невелико(U
шаг1
). За пределами контура кривая распределения потенциалов более крутая, поэтому шаговое напряжение увеличивается(U
шаг2
). При больших токах замыкания на землю для уменьшения шаг по краям контура у входов и выходов укладывают дополнительные стальные полосы. Задачей защитного заземления является снижение до безопасной величины напряжений з, пр, шаг Заземлители, контур заземления, сетка выравнивания потенциалов. Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители. В качестве естественных заземлителей применяют водопроводные трубы, металлические трубопроводы, обсадные трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции зданий, находящиеся в соприкосновении с землей, рельсовые подъездные пути при наличии перемычек между рельсами. Естественные заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками в разных точках. В качестве искусственных заземлителей применяют прутковую круглую сталь диаметром не менее 10 мм, полосовую сталь толщиной не менее 4 мм. Количество заземлителей определяется расчетом в зависимости от необходимого сопротивления заземляющего устройства или допустимого напряжения прикосновения. Размещение искусственных заземлителей производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием. Для этой целина территории ОРУ прокладывают заземляющие полосы на глубине 0,5-0,7 м вдоль рядов оборудования ив поперечном направлении,т.е. образуется заземляющая сетка, к которой присоединяется заземляемое оборудование.
Особенности расчета заземляющих устройств в сетях с изолированной нейтралью. Изолированная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.
В электроустановках напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно быть

R ≤ 250 / I ноне более 10 Ом, где I - расчетный ток замыкания на землю, А. В качестве расчетного тока принимается
1) в сетях без компенсации емкостных токов - ток замыкания на землю
2) в сетях с компенсацией емкостных токов для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты, - ток, равный 125 % номинального тока наиболее мощного из этих аппаратов для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, - ток замыкания на землю, проходящий в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов. Расчетный ток замыкания на землю должен быть определен для той из возможных в эксплуатации схем сети, при которой этот ток имеет наибольшее значение. Особенности расчета заземляющих устройств в сетях с глухозаземленной нейтралью. Глухозаземленная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.
Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2,
4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или
380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях
660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом·м допускается увеличивать указанные нормы враз, ноне более десятикратного. Особенности общей системы заземления электроэнергетического объекта.
Токоведущие части электроустановки не должны быть доступны для случайного прикосновения, а доступные прикосновению открытые и сторонние проводящие части не должны находиться под напряжением, представляющим опасность поражения электрическим током как в нормальном режиме работы электроустановки, таки при повреждении изоляции. Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения основная изоляция токоведущих частей ограждения и оболочки установка барьеров размещение вне зоны досягаемости применение сверхнизкого (малого) напряжения. Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ, следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА. Для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители.
Для заземления в электроустановках разных назначений и напряжений, территориально сближенных, следует, как правило, применять одно общее заземляющее устройство.
Заземляющие устройства должны быть механически прочными, термически и динамически стойкими к токам замыкания на землю. Требуемые значения напряжений прикосновения и сопротивления заземляющих устройств при стекании с них токов замыкания на землю и токов утечки должны быть обеспечены при наиболее неблагоприятных условиях в любое время года. При применении защитного автоматического отключения питания должна быть выполнена основная система уравнивания потенциалов. В электроустановках напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью и изолированной нейтралью для защиты от поражения электрическим током должно быть выполнено защитное заземление открытых проводящих частей.

- расстояние между молниеотводами, м
-стрела провеса троса в середине пролетам. Грозозащита. Молниеотводы. Зона защиты отдельно стоящего молниеотвода. Расчет зоны защиты молниеотводов на высоте защищаемого объекта. Защита от прямого удара молнии Железобетонные молниеотводы и Стальные молниеотводы . Зоны защиты молниеотводов А. Одиночный стержневой молниеотвод Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода Б. Двойной стержневой молниеотвод Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода Ширина зоны защиты двух стержневых молниеотводов В. Тросовый молниеотвод Зона защиты
- радиус защиты на высоте- высота молнтеотвода
- высота защищаемого объекта- активная высота молниеотвода

ФD
Зоны защиты ПС По полученным данным строится сечение зоны защиты. Для построения зоны защиты трех- и четырехстержневых молниеотводов строят зоны защиты всех соседних, взятых попарно единичных молниеотводов, рассчитываемые как двойные стержневые молниеотводы. Зона защиты молниеотводов где D: для трехстержневых молниеотводов – диаметр окружности, проходящей через точки их установки
-для четырехстержневых молниеотводов
- длина наибольшей диагонали четырехугольника. стрела провеса троса в середине пролетам (определяется по кривым провеса троса)
-высота точки подвеса тросам. Выбор аккумуляторных батарей
Аккумуляторные батареи для систем бесперебойного питания должны отвечать жестким требованиям. Прежде всего, это должны быть так называемые батареи глубокого цикла, способные выдерживать множество циклов разрядки/зарядки. Обычные батареи стартерного типа, которые продаются в автомобильных магазинах, не предназначены для оснащения систем бесперебойного питания. При длительных циклах разрядки они быстро выйдут из строя. Аккумуляторные батареи (АКБ) имеют следующие параметры:

Напряжение, измеряется в вольтах, В

Ёмкость, измеряется в ампер- часах, А·ч. Подбор типа и количества АКБ можно осуществлять. путём прямого расчета
ёмкости системы в зависимости от планируемого количества АКБ в системе
2. путём обратного расчета
—
расчета количества АКБ в зависимости от планируемого времени работы системы от
АКБ при влючении всех нагрузок.
2.1. Прямой расчет
Прямым расчетом назовём расчёт запаса энергии исходя из известного количества аккумуляторных батарей и их параметров Исходные данные

Средняя нагрузка в час = 1900, Вт (конкретная суммарная нагрузка в час, снимаемая с инвертора)

Ёмкость одной АКБ = 200, А·ч Количество АКБ = 8, шт Номинальное напряжение АКБ = 12 В Коэффициент потерь = 0,7 Полная ёмкость системы в таком случае составит:
Идеальная: Q
ид
= 12В·200А·ч·10 = 24000 Вт·ч,
Реальная (с учётом потерь реал = Q
ид
·k = 24000·0,7 = 16800 Вт·ч
Оценочное время работы системы Время, ч = 16800 Вт·ч / 1900 Вт = 8,8 ч
Если время работы системы меньше необходимого, то следует увеличить число АКБ.
2.2. Обратный расчет
Обратным расчетом назовём расчёт необходимого количества аккумуляторных батарей для обеспечения питания нагрузки в течение установленного времени:
Исходные данные

Средняя нагрузка в час = 1900, Вт.

Ёмкость одной АКБ = 200, А·ч. Номинальное напряжение АКБ = 12 (6, 12 или 24), В. Коэффициент потерь = 0,7. Необходимое время работы системы от АКБ = 0,5 ч.
Потреблённая энергия при полной нагрузке в таком случае составит:
Идеальная: Q
ид
= 1900 Вт ч = 950 Вт*ч, Реальная (с учётом потерь реал = W
ид
/k = 950Вт·ч /0,7 = 1357 Вт·ч Оценочное количество АКБ:
Количество АКБ = 1357/ (200·12) = 0,56 При получении дробного числа АКБ необходимо округлять в большую сторону. Таким образом, для обеспечения работы нагрузки 1900 Вт от АКБ в течение получаса необходима одна батарея ёмкостью 200 А·ч и напряжением В

Выбор числа и мощности трансформаторов на ПС. Нагрузочная способность. Наиболее часто на подстанциях устанавливают два трансформатора или автотрансформатора. В этом случае при правильном выборе мощности трансформаторов обеспечивается надежное электроснабжение потребителей даже при аварийном отключении одного из них. На двухтрансформаторных подстанциях впервые годы эксплуатации когда нагрузка не достигла расчетной, возможна установка одного трансформатора. В течение этого периода необходимо обеспечить резервирование электроснабжения потребителей по сетям среднего или низшего напряжения. В дальнейшем при увеличении нагрузки до расчетной устанавливается второй трансформатор. Если при установке одного трансформатора обеспечить резервирование по сетям СН и НН нельзя или полная расчетная нагрузка подстанции ожидается раньше чем через 3 года после ввода ее в эксплуатацию, то подстанция сооружается по конечной схеме, тес двумя трансформаторами.
Однотрансформаторные подстанции могут сооружаться для питания неответственных потребителей III категории, если замена поврежденного трансформатора или ремонт его производится в течение не более одних суток. Сооружение однотрансформаторных подстанций для потребителей II категории допускается при наличии централизованного передвижного трансформаторного резерва или при наличии другого резервного источника питания от сети СН или НН, включаемого вручную или автоматически. Централизованный трансформаторный резерв широко используется в схемах электроснабжения промышленных предприятий. В этом случаев цехах сооружаются однотрансформаторные подстанции и предусматривается один резервный трансформатор, который при необходимости может быть установлен на любой цеховой подстанции. Тоже самое может быть предусмотрено для сетевого района, объединяющего несколько подстанций, связанных подъездными дорогами, состояние которых позволяет в любое время года перевезти резервный трансформатор на любую подстанцию. Сооружение однотрансформаторных подстанций обеспечивает значительную экономию капитальных затратно не исключает возможности перерыва электроснабжения, поэтому рекомендуемая предельная мощность таких подстанций при наличии передвижного трансформаторного резерва 16-25 МВ.А при 110 кВ, до 6,3 МВ.А при 35 кВ 2,5-6,3 МВ.А при 110 кВ, до 2,5—4,0 А при
35 кВ при отсутствии передвижного резерва Установка четырех трансформаторов возможна на подстанциях с двумя средними напряжениями
(220/110/35/10 кВ, 500/220/35/10 кВ и др. Мощность трансформаторов выбирается по условиям при установке одного трансформатора
(5.7;5.8;5.9) где Sтах

наибольшая нагрузка подстанции на расчетный период 5 лет. Трансформаторы, выбранные по условиями, обеспечивают питание всех потребителей в нормальном режиме при оптимальной загрузке трансформаторов 0,6-0,7 нома в аварийном режиме оставшийся в работе один трансформатор обеспечивает питание потребителей с учетом допустимой аварийной или систематической перегрузки трансформаторов. При выборе мощности автотрансформаторов, к обмотке НН которых присоединены синхронные компенсаторы, необходимо проверить загрузку общей обмотки автотрансформатора . Трансформаторы и автотрансформаторы с ВН до 500 кВ включительно по возможности выбираются трехфазными. Группы из однофазных трансформаторов устанавливаются при отсутствии трехфазных трансформаторов соответствующей мощности. При установке одной группы однофазных трансформаторов предусматривается одна резервная фаза. В ряде случаев может оказаться экономичнее применить спаренные трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы) Выбор трансформаторов собственных нужд.

Мощность и состав потребителей собственных нужд подстанции зависит от мощности главных трансформаторов, наличия синхронных компенсаторов, класса напряжения, типа подстанции, способа обслуживания, типа оборудования и вида оперативного тока. Наиболее ответственными потребителями СН подстанции являются оперативные цепи, система связи, телемеханики, система охлаждения трансформаторов, аварийное освещение, система пожаротушения и т.д. Мощность потребителей СН невелика, поэтому они присоединяются к сети 380/220 В, которая получает питание от понижающих трансформаторов. Мощность трансформаторов СН выбирается по нагрузке
СН с учётом коэффициентов загрузки и одновременности, при этом отдельно учитывается летняя и зимняя нагрузка. В соответствии с 'нормами технологического проектирования подстанций' на всех двутрансформаторных подстанциях 35 – 750 кВ устанавливают по два трансформатора собственных нужд. Схема подключения трансформаторов собственных нужд выбирается из условия надёжного обеспечения питанием ответственных потребителей. Мощность трансформаторов собственных нужд выбирается по нагрузкам собственных нужд с учётом коэффициентов загрузки и одновременности Выбираем трансформатор собственных нужд
S
расч
= К
с
Р
полн
2
+ полн
, где К
с
= 0,8
– коэффициент спроса, учитывающий коэффициенты одновременности и загрузки. Мощность трансформаторов собственных нужд при двух трансформаторах с.н. на подстанции с постоянным дежурством выбирается
п
расч
т
К
S
S

где К
п
= 1,4
– коэффициент допустимой аварийной перегрузки.

30. Потребители с.н. электрических станций. Схемы питания и резервирования с.н.
ТЭС При рассмотрении технологических схем ТЭС можно отметить, что производство тепловой и электрической энергии полностью механизировано. Большое количество механизмов обеспечивает работу основных агрегатов электростанции – питательных насосов, дутьевых вентиляторов, дымососов, конденсатных насосов, дробилок, мельниц, циркуляционных насосов и др. Для привода большинства рабочих механизмов используют трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Для очень мощных механизмов могут использоваться синхронные электродвигатели. Для механизмов, требующих регулирования частоты вращения, применяют электродвигатели постоянного тока. Нормальная работа электростанции возможна только при надёжной работе всех механизмов с.н., что возможно лишь при надёжном электроснабжении их. Потребители с.н. относятся к потребителям I категории. Основными напряжениями, применяемыми в настоящее время в системе с.н., являются 6 кВ (для электродвигателей мощностью более 200 кВт) и 0,38/0,23 кВ для остальных электродвигателей и освещения. Для мощных блочных ТЭС возможно применение напряжения 0,66 кВ для электродвигателей 16-630 кВт и напряжения 10 кВ для крупных электродвигателей. Рис. 1. Структурные схемы рабочего питания собственных нужд Если на электростанции предусматривается ГРУ 6-10 кВ, то распределительное устройство собственных нужд (РУСН) получает питание непосредственно с шин ГРУ реактированными линиями или через понижающий трансформатор с. н. Т (риса. Если генераторы электростанции соединены в энергоблоки, то питание с. н. осуществляется отпайкой от энергоблока (рис. 1, б С увеличением мощности энергоблоков растет потребление на собственные нужды, следовательно, увеличивается и мощность трансформатора с. н. Чем больше мощность, тем больше токи КЗ в системе с. н, тем тяжелее установленное оборудование. Для ограничения токов КЗ можно применять трансформаторы с повышенным напряжением б а

КЗ или трансформаторы с расщепленными обмотками 6 кВ, которые применяются при мощности трансформаторов 25 Аи более. Значительного уменьшения токов КЗ в системе с. н. можно добиться, применив вспомогательный турбоагрегат, пар для которого поступает от отбора главной турбины рис. 1, в, а генератор не имеет электрической связи с основными генераторами электростанции. Однако установка турбины малой мощности неэкономична, и такая система может оправдать себя только в сочетании со схемой питания отпайкой от энергоблока. В этом случае часть потребителей с. н. присоединяют к трансформаторам сна часть — к вспомогательному турбоагрегату. Приуменьшении нагрузки энергоблока уменьшают частоту вспомогательного генератора, чем осуществляется плавное регулирование производительности подключенных механизмов питательных, циркуляционных, конденсатных насосов, дымососов, вентиляторов. Такое частотное групповое регулирование позволяет снизить расход энергии нас. н, что может оправдать увеличение затратна установку вспомогательного турбоагрегата. Все рассмотренные схемы не могут обеспечить надежного питания с.н., так как при повреждениях в генераторах, на шинах ГРУ или в тепломеханической части нарушается питание РУСН. Поэтому кроме рабочих источников с. н. должны предусматриваться резервные источники питания. Такими источниками могут быть трансформаторы, присоединенные к шинам повышенного напряжения, имеющим связь с энергосистемой. Даже при отключении всех генераторов электростанции питание с. н. будет осуществляться от энергосистемы. На тот редкий случай, когда авария на электростанции совпадает с аварией в энергосистеме и напряжение с. н. не может быть подано от резервного трансформатора, для наиболее ответственных потребителей, которые обеспечивают сохранность оборудования в работоспособном состоянии (масляные насосы смазки, уплотнений вала, валоповоротные устройства и др, предусматриваются аккумуляторные батареи и дизель генераторы. Наряде зарубежных электростанций в качестве аварийных источников питания с. н. установлены газовые турбины, которые подхватывают питание с. н. энергоблока при снижении частоты в энергосистеме. Рабочие трансформаторы с. н. блочных ТЭС присоединяются отпайкой от энергоблока (рис. 1,6). Распределительное устройство с. н. выполняется с одной секционированной системой шин. Количество секций 6-10 к для блочных ТЭС принимается две на каждый энергоблок при мощности энергоблока более 160 МВт. Каждая секция или секции попарно присоединяются к рабочему трансформатору с. н.

рис. 2. схема питания с. н. части блочной КЭС стремя энергоблоками по 300 МВт Рабочие трансформаторы с.н. неблочной части ТЭЦ присоединяются к шинам генераторного напряжения. Число секций с.н. 6 кВ выбирается равным числу котлов. В некоторых случаях выделяют секции для питания общестанционных потребителей. Резервный ТСН присоединяется к шинам ГРУ (при схеме с двумя системами шин) или отпайкой к трансформатору связи при схеме с одной системой шин. На риса показано присоединение рабочего и резервного трансформаторов с.н. к двойной системе шин ГРУ: рабочий трансформатор Т присоединен к первой системе шин А, а резервный РТ ко второй системе шин. Шиносоединительный выключатель