реферат. Вопросы к экзамену по курсу Основы электроснабжения
 Скачать 1.05 Mb.
|
|
Вопросы к экзамену по курсу «Основы электроснабжения» Основные требования к СЭС промпредприятий. Виды подстанций и их назначение. Выбор напряжения по ступеням распределения электроэнергии. К электроснабжению предприятий предъявляется ряд требований, зависящих от потребляемой ими мощности, характера их электрической нагрузки, особенностей технологического процесса, климатических условий, факторов окружающей среды. Требования: Экономичность, Надежность, Безопасность и удобство эксплуатации, Обеспечение надлежащего качества электроэнергии, Гибкость системы для дальнейшего развития Максимальное приближение источника питания к потребителю Виды: Узловой распределительной подстанцией (УРП) называется центральная подстанция на напряжение 110... 220 кВ, получающая электроэнергию от энергосистемы и распределяющая ее (без трансформации или с частичной трансформацией) по подстанциям глубокого ввода напряжением 35...220 кВ на территории предприятия. Главной понизительной подстанцией (ГПП) называется подстанция на напряжение 35...220 кВ, получающая питание непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая электроэнергию при более низком напряжении по всему предприятию. Подстанцией глубокого ввода (ПГВ) называется подстанция на напряжение 35...220 кВ, выполненная обычно по упрощенным схемам коммутации на стороне первичного напряжения, получающая питание непосредственно от энергосистемы или центрального распределительного пункта данного предприятия и предназначенная для питания отдельного объекта или группы электроустановок предприятия. Трансформаторным пунктом (ТП) называется подстанция с первичным напряжением 6, 10 или 35 кВ, непосредственно питающая приемники электроэнергии напряжением 400 и 230 В. Преобразовательная подстанция (ПП) – используется для преобразования электричества переменного тока в электричество постоянного тока. Для этого применяются специальные агрегаты – преобразователи, к примеру, выпрямительные установки. Распределительный пункт (РП) – это распределительное устройство, которое принимает электричество от главной понизительной подстанции или районной подстанции с напряжением от 6 до 20 кВ и распределяет ее по мощным приемникам и потребительским подстанциям. Центральный распределительный пункт (ЦРП) – называется установка, получающая питание непосредственно от энергосистемы или подстанции предприятия при напряжении 6-20 кВ и распределяющая ее при этом же напряжении по всему предприятию. Напряжение по ступеням: Питание крупных, энергоемких предприятий от сетей энергосистемы следует осуществлять на напряжении 110, 220 кВ. Напряжение 110 кВ целесообразно применять при потребляемой мощности 10 - 150 МВА, напряжение 220 кВ и выше - при потребляемой мощности более 120 - 150 МВА. Напряжение 35 кВ имеет экономические преимущества при передаваемой мощности не более 10 МВА. Его применение целесообразно для удаленных насосных станций водозаборных сооружений промышленных предприятий, для распределения электроэнергии на предприятиях указанной мощности при помощи глубоких вводов в виде магистралей, к которым присоединяются трансформаторы 35/0,4 кВ или 35/6 - 10 кВ, а также для питания мощных электроприемников на предприятиях большой мощности. Напряжение 6—10 кВ может быть использовано при питании предприятия от собственной электростанции, а также при небольшой потребляемой мощности и небольших расстояниях от предприятия до подстанции энергосистемы. На низкой стороне: Напряжение 35 кВ в основном рекомендуется использовать для распределения энергии на первой ступени средних предприятий при отсутствии значительного числа электродвигателей напряжением выше 1000 В, а также для частичного распределения энергии на крупных предприятиях, где основное напряжение первой ступени равно 110-220 кВ. В частности, напряжение 35 кВ можно применять для полного или частичного внутризаводского распределения электроэнергии при наличии: мощных электроприемников на 35 кВ (сталеплавильных печей, мощных ртутно-выпрямительных установок и др.); электроприемников повышенного напряжения, значительно удаленных от источников питания; подстанций малой и средней мощности напряжением 35/0,4 кВ, включенных по схеме “глубокого ввода”. Напряжение 20 кВ следует применять для питания: - предприятий средней мощности, удаленных от источников питания и не имеющих своих электростанций; - электроприемников, удаленных от подстанций крупных предприятий (карьеров, рудников и т.п.); - небольших предприятий, населенных пунктов, железнодорожных узлов и т.п., подключаемых к ТЭЦ ближайшего предприятия. Целесообразность применения напряжения 20 кВ должна быть обоснована технико-экономическими сравнениями с напряжением 35 кВ и 10 кВ с учетом перспективного развития предприятия. В настоящее время оборудование на данный уровень напряжения не выпускается, поэтому применение напряжения 20 кВ требует дополнительных капитальных затрат, что тормозит его внедрение, хотя технически это и оправдано. Напряжение 10 кВ необходимо использовать для внутризаводского распределения энергии на предприятиях: - на предприятиях с мощными двигателями, допускающими непосредственное присоединение к сети 10 кВ; - небольшой и средней мощности при отсутствии или незначительном числе двигателей на 6 кВ; - имеющих собственную электростанцию с напряжением 10 кВ. Напряжение 6 кВ обычно применяют при наличии на предприяти большого количества электродвигателей на 6 кВ, собственной электростанции с напряжением генераторов 6 кВ. Применение напряжения 6 кВ должно обуславливаться наличием электрооборудования на напряжение 6 кВ и технико-экономическими показателями при выборе напряжения. При напряжении распределительной сети 10 кВ двигателей средней мощности (350-1000 кВт) следует применять напряжение 6 кВ с использованием в необходимых случаях схемы блока “трансформатор - двигатель” при небольшом количестве двигателей на 6 кВ. Подстанции, распределительные устройства. Системы сборных шин. Основное оборудование РУ. Подстанциями (ПС) называются электроустановки, предназначенные для преобразования и распределения ЭЭ и состоящие из трансформаторов, распределительных устройств (РУ), устройств управления и вспомогательных сооружений. Типы подстанций: а — тупиковая; б — ответвительная; в — проходная; г — узловая ПС принято подразделять по месту расположения: • пристроенные — непосредственно примыкающие к основному зданию; • встроенные — закрытые ПС, вписанные в контур основного здания; • внутрицеховые — расположенные внутри производственного здания (открыто или в отдельном закрытом помещении); • столбовые (мачтовые) — ПС, все оборудование которых устанавливается на конструкциях или опорах ЛЭП на высоте, не требующей ограждения ПС. Распределительным устройством (РУ) называется электроустановка, служащая для приема или распределения ЭЭ и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты автоматики и измерительных приборов. В РУ линии с помощью выключателей и разъединителей подключаются к токоведущим частям сборных шин. Распределительные устройства ЭС принято подразделять по уровням напряжения — на РУ генераторного (ГРУ), высшего (ВН) и среднего (СН) напряжений, а также на распредустройства собственных нужд. По способу использования РУ подразделяются на РУ открытого (ОРУ) и закрытого (ЗРУ) исполнения. Открытым называется РУ, основное оборудование которого расположено на открытом воздухе. Закрытым называется РУ, оборудование которого расположено в здании. При напряжении до 20 кВ РУ всегда выполняются закрытыми, при напряжении более 330 кВ — открытыми, при U = 35...220 кВ они могут быть как открытыми, так и закрытыми. Сборные шины являются узловым пунктом схемы соединения, через который проходит вся нагрузка станции, подстанции или распределительного устройства. Необходимость соединения подводящих и отводящих электроэнергию линий обусловливает применение сборных шин. К ним присоединяются все генераторы и трансформаторы, вводы и отходящие линии. Повреждение или разрушение сборных шин может привести к прекращению подачи электроэнергии, поэтому их проектированию, монтажу и эксплуатации уделяется серьезное внимание. Различают двойную и одиночную систему шин. На станциях и подстанциях, где установлено два и более трансформатора или генератора, в целях повышения надежности электроснабжения шины секционируют, т. е. делят на два (и более) участка. К каждой секции рекомендуется по возможности присоединять равное число генераторов или трансформаторов и отходящих линий. Секционирование, придавая гибкость системе, позволяет отключать только часть вводов и линий. Отдельные секции шин соединяются между собой разъединителями или выключателями, которые называются секционными. Двойная система шин используется только на мощных узловых подстанциях предприятий с развитой электрической сетью, с большим количеством присоединений, транзитных линий, а также в случаях, требуемых режимов эксплуатации, например, при необходимости разделения источников питание. При применении двойной системы шин одна из них обычно секционируется, а другая выполняется сплошной. Применение двойной системы шин позволяет при повреждении на рабочей системе шин переводить работу всей установки, не останавливая ее, на запасную систему шин.   Рациональное размещение подстанций на территории предприятий и цехов. Территориальное размещение подстанций зависит от нагрузки, категории электроприемников и их расположения на промплощадке. Целесообразно размещать подстанции по возможности ближе к местам, где сосредоточены нагрузки. Приближение подстанций к нагрузкам позволяет повысить надежность и экономичность системы электроснабжения, так как сокращает протяженность вторичных линий, снижает потери энергии и уменьшает отклонение напряжения. Это способствует также дальнейшему развитию системы при росте электрических нагрузок. При выборе местоположения подстанции необходимо учитывать условия окружающей среды, наличие зон загрязнения отходами производства, степень бесперебойности электроснабжения. При проектировании систем электроснабжения на генплан предприятия наносится картограмма нагрузок, представляющая собой схему размещения на этом плане окружностей, площади которых в определенном масштабе представляют участковые или цеховые расчетные нагрузки. Каждому цеху, зданию, сооружению будет соответствовать окружность, центр которой совмещен с центром нагрузок цеха, т. е. символическим центром потребления электрической энергии. Картограмма электрических нагрузок дает возможность проектировщику наглядно распределить электрические нагрузки по промплощадке. Площадь каждой окружности в определенном масштабе дает полную расчетную нагрузку предприятия:  Выбор места расположения подстанции производится после определения центра энергетических нагрузок или, точнее, зоны рассеяния центра электрических нагрузок. Однако в первую очередь определяют центр электрических нагрузок (ЦЭН), согласно выражениям   Выбор числа и мощности трансформаторов подстанций. Число трансформаторов, устанавливаемых на подстанциях, как правило, принимается не более двух. В случае установки большего числа необходимо технико-экономическое обоснование. Мощность каждого из двух установленных трансформаторов и отсутствие резервирования по сетям среднего и низшего напряжения выбирается с учетом загрузки трансформатора не более 70 % суммарной максимальной нагрузки подстанции на расчетный период. Наиболее часто на промышленных предприятиях применяются одно- и двухтрансформаторные подстанции, что упрощает их конструктивное исполнение. При складском резерве можно применять однотрансформаторные подстанции для питания потребителей 2-й и 3-й категорий. Возможно применение их и при нагрузках первой категории, если мощность последних составляет 15-20 % общей мощности, а резервирование обеспечивается при помощи перемычек на вторичном напряжении. Наличие этих перемычек экономично решает вопрос питания в периоды очень малых нагрузок (ночные смены, выходные дни) путем отюпочения части подстанций. Двухтрансформаторные подстанции применяют при преобладании потребителей первой категории и ответственных потребителей 2-й категории, бесперебойная работа которых обеспечивает основной технологический процесс; при трехсменном режиме работы, а также сосредоточенных нагрузках произведетвенных цехов. На ГПП и ПГВ число трансформаторов принимают в большинстве случаев не более двух. Это значительно упрощает схему и конструкцию подстанций и, как правило, обеспечивает надежное питание потребителей всех категорий. Однотрансформаторные ГПП и ПГВ напряжением 110--220 кВ редко применяются из-за трудности обеспечения их резерва. Они допускаются при обеспечении последовательного питания нагрузок первой категории по связям вторичного напряжения с соседней ГПП, ПГВ, с ТЭЦ или другими источниками питания. При этом должна быть предусмотрена возможность быстрой замены трансформаторов. Отсутствие связей с другими источниками исключает применение однотрансформаторных подстанций. Подстанции 35--220 кВ с числом трансформаторов более двух могут присоединяться в особых случаях, например, при наличии электроприемников особой группы; при необходимости выделения питания крупных, часто повторяющихся ударных нагрузок; на транзитных ГПП, и имеющих несколько отходящих и питающих линий и сборных шин, когда двухтрансформаторная подстанция не имеет преимуществ по условиям коммутации; по условиям дальнейшего роста нагрузок, когда технически и экономически целесообразна установка третьего трансформатора вместо замены существующих на более мощные. Установленные на ГПП и ПГВ трансформаторы обычно выбирают так, чтобы при выходе из строя одного из них остальные с допустимой перегрузкой обеспечивали нормальную работу потребителей без ущерба для работы предприятия. На двухтрансформаторных ГПП и ПГВ при отсутствии резерва по сетям вторичного напряжения мощность каждого трансформатора выбирается равной 0,65-0,7 суммарной нагрузки подстанции на расчетный уровень 5 лет, считая с года ввода первого трансформатора. Мощность цеховых трансформаторов выбирают исходя из средней нагрузки в наиболее загруженную смену. Формулы см. Курсовую. Устройство воздушных и кабельных ЛЭП. Токопроводы. Основные расчётные параметры. Воздушной линией электропередачи называется устройство для передачи электрической энергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях Основными элементами ВЛ являются провода, грозазащитные тросы для защиты от атмосферных перенапряжений, изоляторы, линейная арматура, опоры, фундаменты. Для поддержания правадов по длине ВЛ используются промежуточные опоры, а для жесткого крепления их в определенных точках – анкерные. Расстояния между промежуточными опорами называется промежуточным пролетом, а между анкерными опорами - анкерным пролетом. Участок земли, выделенный для сооружения ВЛ, называют трассой воздушной линии. Расстояния от нижней точки провода или троса до прямой, соединяющей соответствующие точки подвеса, называется стрелой провеса. Если точки подвеса находятся на одном уровне, то наибольшее значение стрелы провеса будет в середине пролета, а при разных уровнях будет две стрелы провеса. Наименьшие расстояния (6-8 м) от нижней точки проводов до земли, воды или пересекаемых инженерных сооружений устанавливается нормативно-технической документацией. Зависят они от величины напряжения, пересекаемого сооружения и характера местности (населенная, не населенная, труднодоступная, застроенная). Воздушные линии могут быть одно- и двухцепными. Одноцепной называется ВЛ с расположением на опоре одной цепи, т. е. трех проводов трехфазной ВЛ, а двухцепная содержит две цепи. Кабельной называется линия, служащая для передачи электроэнергии и состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами и крепежными деталями. КЛ прокладываются в местах, где сооружение воздушных линий затруднено или неприемлемо из-за стесненной территории, по условиям техники безопасности. Областью применения кабельных линий являются линии внешнего электроснабжения при незначительной удаленности пункта приема электроэнергии от источника питания, а также линии внутреннего электроснабжения на территории промышленных предприятий. Кабельные линии состоят из кабелей, кабельных муфт и кабельных сооружений. Кабелем называют конструкцию, состоящую из одной или нескольких токоведущих жил с изоляционными и защитными оболочками. Кабели бывают силовые и контрольные, различаются по напряжению, конструкции, сечению и числу жил. Кабельные муфты различают по виду изоляции кабеля; по назначению муфт- соединительные и концевые, ответвительные, стопорные; по роду материала - чугунные, свинцовые, эпоксидные, латунные; однофазные и трехфазные. Для прокладки кабельных линий служат специальные кабельные сооружения, в которых размещаются кабели, кабельные муфты, а также маслоподпитывающее оборудование, предназначенное для нормальной работы маслонаполненных кабелей. К кабельным сооружениям относятся кабельные туннели, каналы, короба, блоки, этажи, шахты, кабельные эстакады, галереи, камеры, подпитывающие пункты.  Прокладка кабелей до 35 кВ в траншеях (Глубина прокладки кабеля от поверхности земли должна быть не менее 0,7 м. При прокладке на меньшей глубине кабели закладывают в трубы.)  Прокладка кабелей в туннеле  Кабельная эстакада (проходная односторонняя): 1-кабельная полка; 2, 3-солнцезащитные панели Токопроводом называется устройство, служащее для передачи и распределения электроэнергии и состоящее из неизолированных проводников, изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций. Токопроводы применяют при напряжении до 35 кВ для передачи в одном направлении больших мощностей на относительно небольшие расстояния (до 2 к м при напряжении 6 кВ и 3 к м - при напряжении 1 О кВ), от 15-20 до 35 МВ· А и более. В зависимости от вида проводников токопроводы подразделяются на гибкие (при использовании проводов) и жесткие (при использовании шин), материал- алюминий. Расчёт радиальных сетей по потере напряжения (общий случай). В общем случае необходимо учитывать и продольную и поперечную составляющие, имеющую емкостной характер, обусловленный междуфазными емкостями и емкостями фаз относительно земли.     Продольная и поперечная составляющие потери напряжения. Обратная задача расчёта сети по потере напряжения. Продольная составляющая:  Поперечная составляющая:  Построим векторную диаграмму:  Вектор IZ это вектор падения напряжения – это геометрическая разность между векторами напряжения в начале и конца участка. (АС вектор)  Потери напряжения (вектор ab) – это алгебраическая разность модулей напряжений по концам участка. (Если что, точка b получается если провести окружность радиуса U1, до оси действительных чисел.) Модуль напряжения:  Рассмотрим:  Продольная здесь это ab (для сетей свыше 35 кВ) и ad ( до 35 кВ) Поперечная cd. ГЕОМЕТРИЯ:  Поперечную составляющую учитываем на ЛЭП 220 и выше, для Трансформаторов 4 МВА и выше Если ей принебречь:  Угол между напряжениями:  Обратная задача: При выборе сечений проводников в СЭ, необходимо чтобы потери напряжения в них не превышали за ранее заданную величину. Дано: Рном и Qном, Iном и cos, и Uном. Решение:  Задача решается точно если нагрузка активная, косинус фи = 1(синус = 0), или же Xл мало и может быть принято за 0:  В ситуации, когда пренебрегать индуктивным сопротивлением нельзя (косинус отличен от нуля) используется метод последовательных приближений Расчёт магистральной ЛЭП с односторонним питанием по потере напряжения. Расчёт сетей по нагреву и экономической плотности тока. 10. Виды к.з. Причины и последствия к.з. Соотношения между расчётными величинами т.к.з. |