Электрических подстанций
 Скачать 1.6 Mb.
|
|
Марка кабеля состоит из заглавных и строчных букв, после которых обычно указывается число и сечение жил в квадратных миллиметрах (мм2). У всех кабелей, кроме маслонаполненных, на первом месте стоит обозначение материала жилы: А – алюминий; отсутствие обозначения – медь. Второе место – обозначение изоляции: В – поливинилхлоридная; Псш – изоляция из сшитого полиэтилена; Пп – полипропиленовая; отсутствие обозначения – бумажная пропитанная изоляция (если бумага пропитана нестекающим составом, то марка кабеля начинается с буквы Ц, а если пропитка обедненная, то на последнем месте через дефис ставится буква В). Третье место – обозначение оболочки: А – алюминиевая; С – свинцовая; В – поливинилхлоридная; Н – негорючая резиновая; П – полиэтиленовая.Если кабель имеет отдельные для каждой жилы свинцовые оболочки, то перед обозначением материала оболочки стоит буква О. На следующем месте стоит обозначение брони и защитных покровов. На-пример, Б – броня из стальных лент, П – броня из плоских проволок, К – броня из круглых проволок; Г – отсутствие защитных покровов; Шв и Шп – оболочка кабеля заключена соответственно в поливинилхлоридный или в полиэтиленовый шланг; У – усовершенствованный. Марки маслонаполненных кабелей низкого давления начинаются с букв МН, а кабелей высокого давления – с МВД. Примеры маркировки: СБ 3×95 – кабель с медными жилами в бумажной пропитанной изоляции со свинцовой оболочкой и броней из стальных лент, трехжильный, общее сечение жил – 95мм2. ААШв 3×120 – кабель с алюминиевыми жилами,с бумажной пропитанной изоляцией, с алюминиевой оболочкой и в поливинилхлоридном шланге, трехжильный, общее сечение жил – 120 мм2. АВВГ 1×35– кабель с алюминиевой жилой, с поливинилхлоридной изоляцией, в оболочке из поливинилхлорида, без наружного покрова, одножильный, сечение жилы – 35 мм2. 2.4.Электрические машины Промышленные предприятия потребляют более 70 % вырабатываемой в стране электроэнергии. В зависимости от вида потребляемого тока все потребители электрической энергии могут быть трехфазного переменного тока напряжением до тысячи вольт, частотой 50 Гц; трехфазного переменного тока напряжением свыше тысячи вольт, частотой 50 Гц; однофазного переменного тока напряжением до тысячи вольт, частотой 50 Гц; однофазногопеременного тока напряжением свыше тысячи вольт, частотой 50 Гц.Все приемники электрической энергии условно можно разделить на следующие основные группы: электрические двигатели; электротехнологические установки; электротермическое оборудование; электрический транспорт; электрическая сварка; электрическое освещение. Рассмотрим одну из наиболее важных и распространенных групп – электрические машины. Электрические машины– это электромеханические преобразователи, вкоторых механическая энергия превращается в электрическую или,наоборот, электрическая – вмеханическую. Те электрические машины, в которых происходит преобразование механической энергии в электрическую, называются электрическими генераторами, а машины, в которых совершается обратное преобразование, называются электрическими двигателями. Электрические машины классифицируются по родутокаипринципудействия. По роду тока они подразделяются на машины постоянного тока и машины переменного тока. Особенностью большинства машинпостоянноготокаявляетсяналичиеунихспециальногомеханическогопереключающегоустройства – коллектора. Машиныпеременноготокаподразделяютсянасинхронныеи асинхронные.Втехидругихмашинахвозникаетвращающееся магнитноеполе.Электрическиемашиныприменяютсядляпреобразованияродатока,частоты, числафазпеременноготокаит.д. Электрическиемашинывыпускаютсянаразличныемощности отдолейваттадонесколькихдесятковисотентысячкиловатт. Ихобычноподразделяютнамикромашины, машинымалоймощности, машинысреднеймощностиимашиныбольшоймощности. Внастоящеевремянетстрогихграницразделенияэлектрических машинпомощности. Условно можнопринять:микромашины– до500 Вт;машинымалоймощности – от 0,5 до 10 кВт;машинысреднеймощности – от 10 до 200 кВт; машиныбольшоймощности– от200 кВтивыше. 2.4.1.Машины постоянного тока Машиныпостоянноготокаподключаютсяксетипостоянноготока.Вавтономныхсистемахмашинапостоянноготокаявляется источникомпостоянноготокавгенераторномрежиме, аврежимедвигателяпотребляетэнергию отисточникапостоянноготока. Вмашинахпостоянноготокапреобразованиепостоянноготока вмногофазныйпеременныйтокосуществляетсямеханическим преобразователемчастоты – коллектором. Собственно, кмашинам постоянноготокаиотносятсяколлекторныемашиныпостоянного тока. Двигателипостоянноготокаобеспечиваютбольшиепределырегулированиячастотывращенияпривысокихэнергетических показателяхимеханическиххарактеристиках, удовлетворяющих требованиямбольшинствамеханизмов. Двигателипостоянноготокаиспользуютсянатранспорте (электровозы, тепловозы, трамваи, троллейбусы, станки, прокатные станы, краныит.д.).Двигателипостоянноготокаширокоприменяютсятакжевавиации,автомобилях, космическойтехнике. Онимогутполучатьпитаниеотаккумуляторныхбатарейисолнечныхэлементов. Многиеавтономныеэнергетическиесистемы – системыпостоянноготока. Генераторыпостоянноготокаприменяютсядляпитанияэлектролизных игальваническихустановокипитанияобмотоквозбуждениясинхронныхмашин.Вомногихавтономныхустановках генераторыпостоянноготокавырабатываютбольшуючастьмощности,необходимуюдляобеспеченияэлектродвижениясудов, тепловозовидругихпередвижныхустановок. В настоящее время электрические машины общего назначения выпускаютсясериями, охватывающимиопределенныйдиапазонмощностей, частотвращенийинапряжений. Для широко регулируемых электроприводов с диапазономрегулированиячастоты вращения до 1 : 2000 выпускаются двигатели серии ПБС (без встроенного тахогенератора) и ПБСТ (с тахогенератором). Двигатели предназначены для станкостроения. Они выпускаются в закрытом исполнении (IP44) с естественным охлаждением. Электродвигатели серии ПГ (без тахогенератора) и ПТГ (стахогенератором) предназначеныдля работы в быстродействующихследящих и широкорегулируемых электроприводах металлорежущихстанковидругихрабочихмашин. Режим работы – продолжительный, возбуждение – независимое. Номинальные мощности – от 1 до 9 кВт. Частота вращения – 3000 об/мин. Двигатели серий ПВ, ДК1, ДП, ДПУ, ПЯ-250Ф с возбуждением от постоянных магнитов предназначены для работы в широкорегулируемых приводах подач металообратывающих станков. Двигатели допускают большие перегрузки по моменту. Машины серийПВиДК1выполняютсяспазовымякорем, машинысерии ДП – сполымякорем,машинысерийДПУиПЯ-250Ф– сдисковымякорем. Существуют также сериидвигателей дляэлектрическоготранспорта,крановыхдвигателей,мощныхдвигателейдляпрокатныхстанов,длясудовидр. Внастоящеевремя осваиваетсяноваясериямашинпостоянноготока 4П,онаимеет улучшенныемассогабаритныепоказатели. Увсехмашинсерии4П имеетсяраспределеннаякомпенсационнаяобмотка,амагнитопроводыстатора иякоряунихвыполняютсяшихтованными. Основной серией машин постоянного тока общего назначения, которые выпускает в настоящее время отечественная промышленность, является серия 2П (диапазон мощностей от 0,37 до 200 кВт) с независимым, параллельным и смешанным возбуждением. Электродвигатели с независимым возбуждениемнашли наибольшее применение, так как у них наиболее просто регулируется частота вращения, а высокая жесткость механической характеристики обеспечивает устойчивую работу при колебаниях момента нагрузки. Шкала номинальных частот вращения серии двигателей базируется на синхронных частотах вращения двигателей переменного тока причастоте сети 50 Гц – 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин. Кроме того, введена частота вращения 2200 об/мин для уменьшения разрыва между частотами 3000 и 1500об/мин. Частота вращения электродвигателей может регулироваться какизменением напряжения якорной цепи, так и уменьшением тока возбуждения. По степени защиты от воздействия окружающей среды двигатели серии 2П имеют два исполнения: IP 22 и IP 44. Первое из них соответствует защищенному исполнению, а второе – закрытому. Двигатели в защищенном исполнении выполняются с самовентиляцией(2ПН) и с независимой вентиляцией от постороннего вентилятора (2ПФ). При закрытом исполнении применяют естественное охлаждение (2ПБ) и охлаждение с наружным обдувом (2ПО). В машинах серии 2П применяется аксиальная система вентиляции. Машины со степенью защитыIP 22 имеют внутри центробежный реверсивный вентилятор, посаженный на вал якоря со стороны, противоположной коллектору. В современных сериях размером, определяющим габарит машины, является высота оси вращения. За высоту оси вращения принимается расстояние от оси вращения до опорной плоскости машины. С этим размером жестко связаны установочные и присоединительные размеры машины. Для каждой серии существует увязкамощности с высотой оси вращения, установочными и присоединительными размерами. Машины серии 2П выполняются с высотой оси вращения от 80 до 315 мм.Условно длина корпуса машины обозначается буквами: S – малая, М – средняя,L – длинная. Генераторы постоянного тока серии 2П изготовляются только в защищенном исполнении с самовентиляцией. Возбуждение генераторов–смешанное, параллельное или независимое. Номинальное напряжение генераторов – 115, 230, 460 В, частота вращения – 1000, 1500 и 3000 об/мин. Генераторы выполняются с направлением вращения против часовой стрелки со стороны коллектора. Длязарядки аккумуляторных батарей предусмотрено исполнение генераторов с регулированием напряжения в пределах 110–160 и 220–320 В. Режим работы машин серии 2П – продолжительный. Средний срок службы – 12 лет, средний ресурс – 30 000 ч. Структураобозначений,применяемыхдлямашинсерии: 2ПX ХХХ Х ХХХХХ, 123456 где 1 – наименованиесерии(2П); 2 – исполнениепоспособузащитыивентиляции (Н,Ф,Б,О); 3 – высотаосивращения; 4 – условнаядлина(М,L); 5 – наличие встроенного тахогенератора (Г – наличие тахогенератора, при отсутствии буква Г не ставится); 6 – климатическое исполнение и категория размещения (поГОСТ 15150–69). Например, обозначение 2ПН280МГУХЛ4 содержит информацию о том, что это двигатели серии 2П защищенного исполнения с самовентиляцией, имеют высоту оси вращения280мм, условную длину М и встроенный тахогенератор, предназначены для работы в зонах с умеренным и холодным климатом и имеют категорию размещения4. 2.4.2.Машины переменного тока Асинхронные машины Асинхронные машины наибольшее распространение получили как двигатели. Это основной двигатель, применяемый в промышленности, сельском хозяйстве и в быту. Только асинхронных двигателей единых серий мощностью от 0,6 до 400кВт в нашей стране ежегодно выпускается около 10 миллионов. Асинхронных микродвигателей мощностью от 0,6 кВт изготовляется несколько десятков миллионов в год. Электромеханическая промышленность выпускает асинхронные двигатели в большом диапазоне мощностей. Предельная мощность асинхронного двигателя – несколько десятков мегаватт. Частота вращения электродвигателей общего назначения – от 3000 до 500 об/мин. В генераторном режиме асинхронные машины применяются редко. При электромеханическом преобразовании энергии в асинхронных машинах, как и в других, происходит преобразование энергии в тепло. В настоящее время синхронные двигатели потребляют около 50 % электрической энергии, вырабатываемой электрическими станциями страны. Асинхронные двигатели изготовляются для работы от однофазных, двухфазных и трехфазных сетей переменного тока, но главным образом от трехфазных сетей. Асинхронныедвигателисостоятиздвухчастей:неподвижной – статора ивращающейся–ротора. Трехфазные асинхронные двигатели получили в станкостроении наиболь-шее распространение. Принцип работы асинхронного двигателя основанна взаимодействии вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, с токами, наводимыми в обмотке ротора при пересечении ее проводников вращающимся полем. Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором технологичны, компактны, надежны и неприхотливы в эксплуатации. В настоящее время электротехническая промышленность выпускает асинхронныедвигатели единой серии 4А, которая содержит все необходимые для станкостроения модификации исполнения асинхронных двигателей по конструкции, мощности и напряжению. Двигатели мощностью от 0,06 до 0,37 кВт изготовляют на номинальное напряжение 220 и 380 В;мощностью от 0,55 до 11 кВт – 220, 380 и 660 В; от 15 до 110 кВт – 220/380 и 380/660 В; от 132 до 400 кВт – 380/660 В. Двигатели до 11 кВт выпускаются с тремя и по отдельному заказу с шестью выводными концами, более мощные – с шестью выводами, позволяющими производить переключение обмоток с «треугольника» на «звезду». Серия 4А является в настоящее время массовой серией асинхронных двигателей, применяемых в различных областях промышленности. Серия включает основное исполнение, ряд модификаций и специализированные машины. Основноеисполнениеимеетследующуюсистемуобозначений: 4АХХХХХХХ, 1 2 3 4 5678 где 1 – серия4А; 2 – исполнение асинхронного двигателя по материалу станины: А – станина и щетки алюминиевые, Х – станина алюминиевая, щетки чугунные (илинаоборот), нет буквы – станина и щетки стальные или чугунные; 3 – исполнение асинхронного двигателя по способу защиты: Н – исполнение IP 23, нет буквы – исполнениеIP 44; 4 – высота оси вращения (две или три цифры), миллиметр (мм); 5 – установочный размер по длине станины: S, М, L – меньший, средний, больший; 6 – длина сердечника: А – меньшая, В – большая, нет буквы – выпускаетсятолько одна длина; 7 – число полюсов двигателя (одна или две цифры); 8 – климатическое исполнение по ГОСТ 15150–69. Кроме основного исполнения, серия 4А имеет ряд модификаций: – Двигатели с повышенным пусковым моментом (4АР). Такие двигатели имеют высоту оси вращения 160–250 мм и частоту вращения 1500, 1000 и 750 об/мин. Повышение пускового момента в этих двигателях достигается за счет увеличения магнитного потока в среднем на 10 % по сравнению с потоком у базовых машин основного исполнения. – Двигатели с повышенным скольжением (4АС). Эти двигатели изготовляются с высотами оси вращения 71–250 мм и частотами вращения 3000, 1500, 1000, 750 об/мин. Они рассчитаны для работы в повторно-кратковременном режиме по ГОСТ 183–74. Номинальное скольжение двигателей 4АС находится в пределах 5–14 %, а критическое скольжение составляет не менее 40 %. – Двигатели с фазным ротором (4ЛК). Такие двигатели выпускаются с высотой оси вращения 160–250 мм и со степенью защиты IP 44, а также с высотами оси вращения 160–355 мм и со степенью защиты IP 23. Охлаждение двигателей со степенью защиты IP 44 осуществляется вентилятором наружного обдува. Двигатели со степенью защиты IP 23 выполняются с двумя системами вентиляции: с аксиальной при высотах оси вращения 160–200 мм и с симметричной радиальной при высотах оси вращения 225–355 мм. – Многоскоростные двигатели. Такие двигатели выпускаются на две-четыре частоты вращения. Они выполняются со степенью защиты IP 44. Двухскоростные двигатели имеют одну обмотку на статоре, а трех- и четырехскоростные – две обмотки. Другиемодификации: 4А... В – встраиваемые; 4А... Х – химически стойкоеисполнение; 4А... С (СХ) – сельскохозяйственногоназначения; А... УП – пылезащитноеисполнение; А... РН – рудничноеисполнение; А... П2 – высокочастотныедвигатели; А... НЛБ – лифтовыедвигатели; А... Б2П... ПБ – длястанковсчисловымпрограммнымуправлением; АХД – длядеревообрабатывающихстанковиряддругих. Кромесерии4А,имеютсядвигателисерии4АМ(модернизированные),серии АИ (унифицированная серия, разработанная совместно со странами Интерэлектро). «Исполнениепоспособузащиты»обозначаетсялатинскимибуквами I,Pспоследующимидвумяцифрами.ПоГОСТ14254–80 перваяцифрахарактеризуетстепеньзащитыобслуживающего персоналаотсоприкосновениясвращающимисяилитоковедущимичастями, вторая – степеньзащитыотпроникновениявнутрьмашиныводы.Наиболеераспространенныемашинысостепенью защитыIP 23иIP44. Вданномслучаеперваяцифраобозначает: 2 – защита от проникновения внутрь оболочки пальцев или предметов не более 80 мм и от проникновения твердых тел размером свыше 12 мм; 4 – защита от проникновения внутрь оболочки проволоки и твердых тел размеромболееодногомиллиметра. Втораяцифрапоказываетстепеньзащитыотводы: 3 – защита от дождя (припадениидождянаоболочку под углом 60 каплине попадают внутрь); 4 – защита от брызг (брызги воды в любом направлении непопадают внутрь). Климатическое исполнение УЗ означает возможность эксплуатации электрической машины в зоне умеренного климата в закрытых помещениях. Например,4А112МА8УЗ–электродвигательпеременноготока серии4А,закрытогообдуваемогоисполнениясвысотойосивращения112 мм; М – установочныйразмерподлинестанины; А – длинасердечникастатора; 8 – числополюсов; У – климатическоеисполнение; З – категорияразмещения. Отрицательной стороной асинхронных двигателей является их сильнаячувствительность к колебаниям напряжения питающей сети, так как вращающиймоментпропорционаленквадрату напряжения. Синхронные машины Синхронные машины– это бесколлекторные машины переменного тока, у которых в установившемся режиме отношение частоты вращения ротора кчастоте тока в цепи, подключенной к обмотке якоря, не зависит от нагрузки в области допустимых нагрузок. Проще определение синхронных машин можно сформулировать так: синхронныемашины – это такие электрические машины переменного тока, вкоторых ротор и поле токов статора вращаются с одной и той же скоростью (синхронно). Трехфазные синхронные машины – самые крупные по мощности электрические машины. Самые мощные электродвигатели синхронные: до 60 кВт – длямощных воздуходувок, насосов и т.д. Синхронная машина состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора. Синхронные машины, как и любые электрические машины, обладают свойством обратимости, т. е. они могут работать как в генераторном, так и в двигательном режимах. Синхронные двигатели получили меньшее распространение. Они используются там, где требуется постоянство частоты вращения ротора при изменении нагрузки, чеготрудно достичь с помощью асинхронныхдвигателей. Синхронные двигатели изготовляются серийно мощностью от нескольких десятков киловатт до 10 МВт и более на различные частоты вращения. Наряду с мощными двигателями широко выпускаются синхронные микродвигатели различных типов мощностью от долей ватта до нескольких сотенватт. По сравнению с асинхронными, синхронные двигатели не только преобразуют электрическую энергию в механическую, но и могут генерировать реактивную мощность. Обозначение типов электродвигателей выполняется следующим образом:  Существует ряд серий синхронных двигателей общего назначения, основныеизкоторых:СД2, СДН2иСДН3-2. Конструктивно машины указанных серий выполнены с различными степенями защиты персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями и от попадания внутрь машины посторонних тел и воды. Машины серии СД2 имеют степень защиты IP 23. Основное исполнение серии СДН2 имеет степень защиты IP 11, но также имеется модификация со степенью защиты IP 43. Машины серии СДН3-2 имеют закрытое исполнение со степенью защиты IP 44. Машины различаются по способу крепления и конструкции подшипниковых узлов. Высотаоси вращения для всех машин серий СДН2 и СДН3-2 равна 630 мм, а для машин серии СД2 – 450 или 500 мм. В двигателях всех серий применяется воздушное охлаждение с самовентиляцией. На всех электрических станциях в качестве источников переменного тока используются синхронные генераторы. Их мощность колеблется от нескольких киловатт для автономных установок до 1000–1200 МВт для мощных электростанций. По конструктивному выполнению ротора машины подразделяются на яв-нополюсные и неявнополюсные. Явнополюсные роторы применяют в машинах большой мощности с относительно низкой частотой вращения, т.е.имеющихбольшоечислополюсов.Синхронныемашинысявнополюснымроторомигоризонтальнымваломшироко используютвкачестведвигателейигенераторов. Неявнополюсные роторы используются главным образом в качестве синхронных генераторов и предназначены для непосредственного соединения с паровыми турбинами. Такие машины называют турбогенераторами.Турбогенераторы для тепловых электрических станций имеют частоту вращения 3000 об/минидваполюса,адляатомныхстанций – 1500 об/мин и четыре полюса. Ротор турбогенераторов выполняют массивным из цельной стальнойпоковки.Поусловияммеханическойпрочности диаметр роторапричастотевращения 3000 об/мин не должен превышать 1,2–1,25 м. Чтобы обеспечить необходимую механическую жесткость, активная длина ротора должна быть не больше 6,5 м. Существуетрядсерий,каждаяизкоторыхохватываетопределенный вид машин. Турбогенераторы различаются системами охлаждения. Принебольших мощностях турбогенераторов применяется косвенное воздушноеохлаждение (серииТиТ2). У машин большей мощности используетсякосвенное и непосредственное водородное охлаждение (серииТВ, ТВ2идр.).Принепосредственномохлаждениивместовоздухавнутреннийобъемзаполняетсягазом, состоящим, главнымобразом,изводорода (97 %водорода и 3 %воздуха). Вентиляцияосуществляется по замкнутому циклу. Смесь водородас воздухомстановитсявзрывоопаснойприсодержанииводородавсмеси от 7 до 70 %.Дляустранения проникновениявоздуха в корпус машиныдавлениегазавнутримашинывыбирают вышеатмосферного – не менее0,103–0,107 МПа. Недостатком водородного охлаждения является необходимость иметьспециальнуюустановкудляснабжениямашиныводородом, атакжепотребностьвуплотненияхкорпусамашины.Вмощных турбогенераторах применяется непосредственное охлаждение. Для непосредственного охлаждения обмоток используетсяводород при избыточном давлении, а также жидкости (вода, трансформа-торноемасло). В мощных турбогенераторах, выпускаемых отечественной промышленностью, применяются следующие системынепосредственногоохлаждения: 1) аксиальная система охлаждения обмоток и сердечника статора водородом повышенного давления (турбогенераторы серии ТГВ); 2) многоструйная радиальная система охлаждения водородомповышенного давления, в которой обмотка ротора имеет непосредственное охлаждение, а обмотка статора – косвенное охлаждение (турбогенераторы серии ТВФ); 3) многоструйнаярадиальнаясистемаохлаждениясердечника статора и обмотки ротора водородом при давлении 300 кПа, а обмотки статора водой (турбогенераторысерииТВВ); 4) система охлаждения обмоток статораиротора жидкостью, а сердечников – воздухом или водородом (турбогенераторы серии ТГВ при охлаждении обмоток водой и ТВМ – при охлаждении ротора маслом, а обмотки ротора – водой). Обозначение типов турбогенераторов выполняется следующим образом: ТВВХХХХ, 123 где 1 – сериятурбогенератора; 2 – активнаямощностьтурбогенератора; 3 – числополюсовмашины. Например,обозначениеТВВ-800-2содержит информацию отурбогенераторе серииТВВ(смногоструйнойрадиальнойсистемойохлаждения сердечникастатораиобмоткиротораводородомпридавлении 300 кПа,аобмотки статора водой) мощностью 800 МВт и с числом полюсов – 2. Существует специальный класс синхронных явнополюсных генераторов с вертикальным валом, предназначенных для непосредственного соединения с гидравлическими турбинами. Такие генераторы называются гидрогенера-торами. В зависимости от мощности турбины и напора воды частота вращениягидрогенераторовколеблется от 50 до 600 об/мин. Для того чтобы при таких частотах вращения получить переменное напряжение частотой 50 Гц, гидрогенераторы должны иметь несколько десятков полюсов. Гидрогенераторы выполняются на большие мощности. Самые мощные генераторы в настоящее время построены для Саяно-Шушенской ГЭС. Они имеют мощность 715 МВАпричастотевращения143об/мин.Внешнийдиаметргидрогенераторовсоставляетоколо15 м, диаметрегоротораоколо12 м, длинамагнитопроводаста- тора2,75 м,числополюсов – 42. Вгидрогенераторахотносительнонебольшоймощностиприменяетсякосвенноевоздушноеохлаждение.Длягидрогенераторовмалой мощностидопускаетсяприменениеразомкнутойсистемывентиляции,авболеемощныхмашинахвентиляцияосуществляетсяпо замкнутомуциклу. Вмашинахпредельноймощностииспользуется непосредственноеохлаждение, гдевкачествеохлаждающейсреды применяется дистиллированная вода. Водороддляохлаждениягидрогенераторовнеприменяетсяиз-за трудностейвыполнения уплотнений. Ниже приведены некоторые из серий гидрогенераторов, выпускаемыхпромышленностью: СВ, ВГС – синхронные вертикальные гидрогенераторы с непосредственным охлаждением обмотки роторавоздухом. Типгидрогенератораобозначаетсяследующимобразом: ХХ/ХХ, 123 где 1 – типгидрогенератора; 2 – дробноечисло, числителькоторогоуказываетвнешнийдиаметр, знаменатель – длинуактивнойстали, в сантиметрах (см). 3 – числополюсов. Например,обозначениеСВ 1190/250-48содержит информацию о том,чтогидрогенераторотноситсяксерииСВиимеетвнешнийдиаметрстатора 1190 см, длину250 смичислополюсов – 48. Иногдасинхронныедвигатели, работающиебезнагрузкинавалу, используются в качестве источников и потребителей реактивной мощности.Такие синхронные машины называют синхронными компенсаторами. Синхронные компенсаторы серии КС выполняются закрытыми с косвеннымвоздушнымохлаждением. Компенсаторы серии КСВБ (или КСВБО) имеют водородное охлаждениеприизбыточномдавлении0,1–0,2МПа. КС – компенсаторсинхронный,В – сводороднымохлаждением, Б–возбуждениебесщеточноенереверсивное,БО–возбуждение бесщеточноереверсивное. Обозначениетиповсинхронныхкомпенсаторов: КСВБХХ, 123 где 1 – сериякомпенсатора; 2 – номинальнаямощность,МВА; 3 – номинальноенапряжение,кВ. Например, обозначение КСВБ100-11 содержит информацию о том, что синхронныйкомпенсатор с водородным охлаждением и бесщеточным нереверсивным возбуждением имеет мощность 100 МВА, а его номинальное напряжение 11 кВ. Для правильности изображения системы электроснабжения со всем многообразием составляющих ее элементов используются общепринятые условные обозначения, позволяющие наглядно изобразить структуру электроэнергетической системы и взаимосвязь ее отдельных узлов. При выполнении задания рекомендуются следующие размеры условных обозначений: диаметры статора и ротора электрических машин соответственно 20 и 10 мм,высота подвижных контактов коммутационных аппаратов (короткозамыкатели, разъединители, отделители) –6 мм; диаметры измерительных приборов и обмоток трансформаторов –10 мм; длина малойэлектрической линии –5 мм, большой –10 мм; прямоугольники для обозначения предохранителей – 104 мм; диаметры полуокружностей трансформаторов тока –5 мм и части окружности реакторов –5 мм. 3. ВЫБОР ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 3.1. Выбор электрических аппаратов Электрическое оборудование надежно и долговечно выполняет свое функциональное назначение, если оно правильно выбрано применительно к конкретным условиям эксплуатации. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) разделяют все электроустановки на две группы: электроустановки напряжением до 1кВ и электроустановки напряжением выше 1 кВ. Такое разделение обусловлено различием конструкции и условиями их эксплуатации. Для низковольтных электроустановок применяются следующие номинальные напряжения (в числителе указаны линейные напряжения, в знаменателе – фазные): 0,22/0,127; 0,38/0,22; 0,66/0,38 кВ, а для высоковольтных (линейные напряжения): 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1 150 кВ. Высоковольтные электрические аппараты (напряжение свыше 1000 В) выбирают по условиям длительного режима работы и проверяют по условиям КЗ. Для большинства электрических аппаратов производится: 1) выбор по напряжению; 2) выбор по нагреву при длительных токах; 3) проверка на электродинамическую стойкость; 4) проверка на термическую стойкость; 5) выбор по форме исполнения. Продолжительным (длительным) режимом работы электротехнического устройства называется режим, продолжающийся не менее, чем необходимо для достижения установившейся температуры его частей при неизменной температуре окружающей среды. Продолжительный режим подразделяется на нормальный, ремонтный и послеаварийный. В нормальном режиме участвуют в работе все элементы любой электроустановки без вынужденных отключений и без перегрузок. В зависимости от изменения нагрузки (потребности в электроэнергии подключенных потребителей) ток, протекающий через электроустановку (ток нагрузки), может изменяться. Однако при выборе аппаратов, токоведущих частей и другого электротехнического оборудования следует исходить из наибольшего тока нормального ре-жима Iнорм. Ремонтный режим – это режим работы электроустановки в случае плановых, профилактических и капитальных ремонтов. Характерной особенностью данного режима является то, что часть элементов электроустановки отключена, а на оставшиеся в работе элементы ложится повышенная нагрузка Iрем.max. Послеаварийным называется режим, при котором часть элементов электроустановки вследствие аварии вышла из строя, а продолжающие работать элементы несут повышенную нагрузку Imax.ПАР. Таким образом, при выборе электрооборудования по условиям продолжительного режима следует исходить из максимальных значений расчетных токов Iрасч:Iнорм– наибольшего тока нормального режима; Imax– наибольшего тока ремонтного и послеаварийного режимов (режимов с перегрузками и утяжеленных режимов), причем Imax Iнорм. Основными параметрами электрических аппаратов, которые должны соответствовать условиям длительного режима, являются номинальное напряжение Uном и номинальный ток Iном. Номинальное напряжение – напряжение, на которое рассчитан электрический аппарат (либо другое электротехническое оборудование) для работы в номинальном режиме. Для трехфазных цепей Uном– номинальное линейное напряжение трехфазной сети. Номинальный ток – это ток (действующее значение), протекающий через электрический аппарат в номинальном режиме, при заданных напряжении, частотеи других параметрах. Номинальным режимом электротехнического оборудования называется режим, для эксплуатации в котором оно предназначено заводом-изготовителем. Рекомендуется также учитывать род установки электрооборудования, которое по этому признаку подразделяется на оборудованиедля закрытых (ЗРУ) и открытых (ОРУ) распределительных устройств. Род установки электротехнического оборудования дается в маркировке. Из экономических соображений принято применять ЗРУ до 35 кВ включительно, а также для агрессивных сред до 220 кВ. Распределительные устройства 110 кВ и выше, как правило, открытого типа. Для ОРУ необходимо использовать оборудование, предназначенное для наружной установки. При выборе аппаратов по номинальному напряжению Uном должно выполняться условие Uном Uуст,(3.1) где Uуст– номинальное напряжение электротехнического оборудования (установки), для которого выбирается электрический аппарат. Напряжение Uуст можно трактоватьи как линейное напряжение участка сети,где предусмотрена установка аппарата. Номинальный ток электрического аппарата должен быть не ниже тока продолжительного режима оборудования, для которого он предназначен, а сам аппарат не должен отключаться при предусмотренных эксплуатационных (технологических) перегрузках. Таким образом, расчетный токIрасч продолжительного режима цепи, для которой предусмотрен электрический аппарат, должен удовлетворять условию IрасчIном,(3.2) где Iном– длительный номинальный ток электрического аппарата. Величина Iрасч определяется из наиболее тяжелых (неблагоприятных) условий эксплуатации, и егоможно трактовать как рабочий максимальный ток цепи, где предусмотрена установка аппарата, т.е. Iрасч=Iрм=Imax. Например, если система электроснабжения включает две параллельные линии, то при выходе из строя одной из них Iрасч определится из условия, что оставшаяся линия должна обеспечить надежное электроснабжение всех приемников, т.е. Iрасч=2·Iраб=2·Iнорм, (3.3) где Iраб–длительный рабочий ток одной линии в нормальном режиме. Вынужденный (утяжеленный) режим эксплуатации может также возникать и в цепях трансформаторов – для подстанций с двумя трансформаторами при отключении одного из них (авария, ремонт) и работе оставшегося трансформатора с допустимой эксплуатационной перегрузкой. Как правило, эта возможная перегрузка составляет 50 %, т.е. Iрасч=1,5·Iраб, где Iраб– длительный рабочий ток, протекающий через один трансформатор при нормальной работе подстанции с двумя действующими трансформаторами. Указанная перегрузка трансформатора на 50 %принята для приближенных расчетов. При более точном определении возможной перегрузки трансформатора необходимо учитывать целый ряд факторов (среднегодовую температуру, первоначальную нагрузку трансформатора,длительныеперегрузки,видсистемыохлаждения и т. д.). Для цепей секционных и многосоединительных выключателей, а также сборных шин с учетом ремонтных условий ток Iрасч принимается равным длительному рабочему току самого генератора или трансформатора, подключенного к этим шинам. 3.2. Выбор силовых трансформаторов систем электроснабжения При выборе силовых трансформаторов необходимо, чтобы выполнялись условия: Uв.ном Uуст.в,(3.4) Uн.ном Uуст.н,(3.5) Sном.тр Sуст.max,(3.6) где Uв.ном– номинальное напряжение обмотки высокого напряжения трансформатора (Uвн); Uн.ном– номинальное напряжение обмотки низкого напряжения трансформатора (Uнн); Sном.тр– номинальная полная мощность трансформатора (мощность, для работы с которой предназначен трансформатор заводом-изготовителем в номинальном режиме работы); Uуст.в– высокое и низкое напряжение сети в месте установки трансфор-матора; Sуст.max– полная мощность, протекающая по сети через трансформатор в рабочем максимальном режиме. Если в послеаварийном режиме выполняется условие Sном.ПАР>Sном.тр, то необходимо проверить трансформатор по перегрузочной способности, что обеспечивается при справедливости неравенства Sном.ПАР/Sном.тр 1,5,(3.7) где Sном.ПАР/Sном.тр= kп– коэффициентдопустимойперегрузки; Sном.ПАР– полная мощность, передаваемая по сети через трансформатор в послеаварийном режиме. В том случае, когда kп>1,5, следует по справочнику выбрать другой трансформатор ближайшей большей мощности. 3.3. Выбор кабелей Под действием протекающего тока провода и кабели нагреваются. По закону Джоуля – Ленца количество теплоты, выделенной током в проводнике, определяется по формуле Q=r·I2·t,(3.8) где r– активное сопротивление проводника; I– действующее значение переменного тока; t – время прохождения тока. Часть выделенной теплоты идет на повышение температуры кабеля, а часть рассеивается в окружающую среду. Тепловое действие тока при определенных условиях может привести к негативным последствиям: 1) обрыву цепи за счет расплавления проводов или нарушению контакта от окисления в местах соединений; 2) пожару при загорании изоляции; 3) уменьшению срока службы кабелей, обусловленному старением их изоляции, которая от чрезмерного повышения температуры теряет электрические и механические свойства, возникновению коротких замыканий из-за теплового нарушения изоляции. Наибольшая температура, при которой проводник или кабель сохраняет свои электрические и механические свойства, называется допустимой температурой. Значения допустимой температуры зависят от материала проводника, вида изоляции, номинального напряжения и ряда других факторов, но, как правило, не превышают 60–80°С. Электрический ток, при котором кабель нагревается до допустимой температуры, называется допустимым током Iдоп. Номинальные значения допустимых токов Iном.доп для различных видов кабелей в зависимости от их сечения приведены в справочнике. В связи с тем что сопротивление проводника r обратно пропорционально его сечению, правильный выбор проводов и кабелей сводится, прежде всего, к определению таких сечений, которые должны обеспечить: – нагрев, не превышающий допустимой температуры; – потерю напряжения не более 5%для силовых и 2,5% для осветительных цепей. Кроме этого, рациональный выбор сечений проводов и кабелей должен удовлетворять достаточной механической прочности линии и надежной безопасности обслуживающего персонала. Выбранное сечение кабелей должно быть проверено по экономической плотности тока jэк. Экономически целесообразная площадь сечения кабелейqэк определяется из соотношения qэк = I/jэк,(3.9) где I =Iрасч– расчетный (рабочий) ток нормального режима без учета увеличения тока в послеаварийных и ремонтных режимах работы;jэк– нормированная плотность тока, А/мм2 (табл. 3.1). Сечение qэк, найденное по (3.9), округляется до ближайшего значения из стандартного ряда. Для нормального режима работы выбор кабелей заключается в выполнении следующих условий: Uуст Uном, (3.10) Imax Iдоп, (3.11) qэк.с qэк , (3.12) где Uуст– номинальное напряжение участка цепи, на котором необходимо проложить кабель; Uном – номинальное напряжение кабеля; Imax = Iрем – максимальное значение тока при эксплуатации кабеля (ток утяжеленного режима – послеаварийного или ремонтного); qэк.с – ближайшее к qэк сечение из стандартного ряда сечений. Таблица 3.1 |