ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Заочная форма обучения

Программа учебной дисциплины и методические указания

к выполнению контрольной работы

Рыбинск, 2014

УДК ____

Общая энергетика: Программа учебной дисциплины и методические указания к выполнению контрольной работы / Сост. О. В. Гусев РГАТУ. – Рыбинск, 2014. – 12 с. (Заочная форма обучения/РГАТУ).

Данные методические указания предназначены для выполнения контрольной работы студентами всех специальностей.

Составитель:

Кандидат физико-математических наук, доцент О. В. Гусев

Обсуждено

На заседании кафедры электроники и промышленной электроники

Рекомендовано

Методическим Советом РГАТУ им. П.А. Соловьева

цели освоения дисциплины

Цель дисциплины “Общая энергетика” состоит в формировании у студентов знаний и умений в области силовых установок электроэнергетических станций и подстанций, что позволит стимулировать их деятельность для развития этого направления техники. Студентом, в процессе изучения дисциплины, будут приобретены теоретические знания об устройстве, параметрах и работе электростанций различного типа, процессах передачи и распределения электрической и тепловой энергии, системах контроля и защиты, проблемах энергосбережения.

Основными задачами изучения дисциплины являются: овладение студентом знаниями о характеристиках и особенностях силового оборудования линий электропередач постоянного и переменного тока, перспективах развития нетрадиционной энергетики, а так же освоение методов расчёта силовых установок альтернативной энергетики и оценки их эффективности.

Содержание дисциплины

1. Основы производства электроэнергии

Современные способы получения электрической энергии. Основные стадии производства электроэнергии. Понятия о системах электроснабжения и потребителях электроэнергии. Понятие о качестве электроэнергии. Электростанция и ее основные элементы. Тепловые конденсационные электрические станции. Теплоэлектроцентрали. Газотурбинные установки. Парогазовые установки. Гидравлические электростанции.

2. Приемники электроэнергии и распределительные устройства

Основные категории приемников электроэнергии. Структура передачи электроэнергии к электроприемникам. Распределительные устройства. Распределительные устройства собственных нужд (с.н.). Классификация схем распределительных устройств. Основные требования, предъявляемые к распределительным устройствам

2. Силовое оборудование электростанций.

Конверторы, выпрямительные и инверторные установки. Компенсаторы и распределительные устройства. Основные характеристики трансформаторных подстанций. Принцип работы и устройство трансформатора Классификация трансформаторов.

3. Передача электроэнергии от источника к приемникам.

Основные составные части электрических и тепловых сетей. Передача электроэнергии по линиям постоянного и переменного тока. Основные преимущества линий постоянного тока. Основные схемы ЛЭП постоянного тока (униполярная и биполярная схемы). Провода для воздушных линий электропередач. Силовые кабели высокого среднего и низкого напряжения. Реактивная мощность в электрической сети. Типы источников реактивной мощности.

4. Системы управления и защиты электрооборудования энергетических станций и подстанций.

Релейная защита. Контакторы. Основные составные части релейной защиты.

ЛИТЕРАТУРА

а) основная литература:

1. Аметистов Е.В. Основы современной энергетики. – М.: Изд-во МЭИ, 2003. – 453 с.
2. Рожкова Л.Д., Корнеева Л.К., Чиркова Т.В. Электрооборудование электрических станций и подстанций. – Издательский центр «Академия», 2004. – 448 с.
3. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 440 с.
4. Арсеньев Г.В. Энергетические установки. – М.: Высшая школа, 1991. – 336 с.

б) дополнительная литература:

5. Энергетическая стратегия России на период до 2020. Утв. Распоряжением Правительства РФ от 26.08.2003 г. № 1234-р. – 118 с.
6. Электроэнергетика мира в начале ХХI столетия/А.Ф. Дьяков, В.Х. Ишкин, Л.Г. Мамиконянц, В.А.Семенов // НТФ – Энергопресс, Приложение к журналу – Энергетик, 2004. – Вып.4-5. – 176 с.
7. Басовский Л.Е., Протасьев В.Б. Управление качеством. – М.: Изд-во ИНФРА-М, 2002. – 212 с.
8. Литвак В.В., Маркман Г.З., Харлов Н.Н. Электроэнергия: экономия, качество. Учебное пособие, Томск, 2001. – 196 с.
9. Короткевич М.А. Основные направления совершенствования эксплуатации эксплуатации электрических сетей. – Минск: Техноперспектива, 2003. – 373 с.
10. Электротехнический справочник. Т.3., Кн.1. Производство и распределение электрической энергии (Под общей редакцией проф. МЭИ И.Н. Орлова и др.) 7-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 880 с.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ

И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Учебный материал дисциплины достаточно полно изложен в книгах

списка основной литературы. Дополнительная литература рекомендуется с целью более глубокой проработки отдельных разделов программы для

лучшего освоения материала. Кроме этого, для поиска необходимой информации рекомендуется использование сети Интернет. Изучение дисциплины рекомендуется проводить последовательно в порядке перечисления разделов рабочей программы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Определить потери мощности в трансформаторе при работе его в течении одного года. Номинальные данные трансформатора указаны в таблице 1. Число часов максимальных потерь Kэ, коэффициент мощности, тип трансформатора и продолжительность его работы, в соответствии с вариантом задания даны в таблице 2. Для выполнения данного задания рекомендуются табличные редакторы MS Excel версии 2003 или новее.

Таблица 1 – Номинальные данные трансформатора

Тип	Sном, [кВ·А]	Sm, [кВ·А]	, [кВт]	, [квар]	, [кВт]	, [квар]
ТМ1			12.2	53.6	2.45	14.0
ТМ2			12.2	53.6	2.45	14.0
ТМ3			12.2	53.6	2.45	14.0
ТМ4			12.2	53.6	2.45	14.0
ТМ5			12.2	53.6	2.45	14.0

Таблица 2 – Исходные данные для расчета и варианты задания

Основные теоретически сведения

Потери активной мощности в двухобмоточном трансформаторе рассчитывается в соответствии с формулой:

(1)

Потери реактивной мощности:

(2)

где - потери мощности короткого замыкания трансформатора (потери в обмотках) при номинальной нагрузке, кВт; - фактическая нагрузка трансформатора, кВ·А; - номинальная мощность трансформатора, кВ·А; - потери мощности холостого хода трансформатора (потери в стали), кВт; - потери реактивной мощности рассеяния в трансфор­маторе при номинальной нагрузке, квар:

(3)

где — напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

— потери реактивной мощности в трансформаторе при холостом ходе (потери на перемагничивание), квар:

(4)

- ток холостого хода трансформатора, %.

Потери электроэнергии в двухобмоточном трансформаторе:

(4)

где τ- число часов максимальных потерь (зависит от T_max по табл. 3); T - время работы трансформатора, ч.

При передаче по сети реактивной мощности во всех звеньях схемы пита­ния появляются потери активной мощности, которые принято учитывать эко­номическим эквивалентом реактивной мощности Kэ. Значения Kэ приведены в таблице 4.

Приведенные потери мощности и энергии в трансформаторе:

(5)

(6)

(7)

Таблица 3 - Зависимость времени максимальных потерь от Т

Таблица 4 - Значения экономического эквивалента реактивной мощности (Kэ)

Пример

Определить потери мощности и энергии в трансформаторе типа ТМ мощностью 1МВ·А, коэффициент трансформации меньше единицы. Трансформатор включен круглый год. Число часов максимальных потерь τ = 3500ч. Максимальная нагрузка трансформатора составляет 0,7 МВ·А при cos(φ) = 0,92.

Расчет

Для примера расчета, зададимся следующими номинальными данными:

- мощность короткого замыкания, = 12,2кВт;

- потери реактивной мощности при номинальной нагрузке, = 53,6квар;

- мощности холостого хода трансформатора, = 2,45кВт;

- потери мощности холостого хода трансформатора (потери в стали), = 14квар;

Потери активной мощности находим по формуле (1):

Потери реактивной мощности по формуле (2):

Годовые потери активной энергии определим по формуле (4):

В связи с тем, что коэффициента трансформации меньше единицы, то данный трансформатор является понижающим. Поэтому, в соответствии с данными таблицы 4 экономический эквивалент реактивной мощности для данного типа трансформаторов будет равен Кэ = 0.05.

По формулам 5-6 подсчитаем потери мощности и энергии в трансформаторе с учетом их увеличения при протекании реактивной мощности трансформатора:

кВт,

кВт.

Тогда на основании формулы (1):

кВт.

Таким образом, по формуле (7) определим потери мощности энергии за год:

кВт*ч

СПИСОК ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ ВОПРОСОВ

1. Традиционная и нетрадиционная электроэнергетика. Особенности единой энергетической системе России (ЕЭС).

2. Электрические и тепловые сети. Передача тепловой и электрической энергии.

3. Понятие качества электрической энергии. Отклонение частоты и напряжения. Баланс энергии и мощности в энергосистеме.

4. Разделительные, силовые и измерительные трансформаторы. Классификация, системы защиты и составные части.

5. Понятие энергетической установки. Принципы и цели аккумулирование энергии.

6. Электростанции и их основные элементы.

7. Атомные электростанции (АЭС). Барьерные принципы защиты АЭС.

8. Тепловые и технологические схемы тепловых электростанций (ТЭС). Способы передачи тепловой энергии на расстояния.

9. Способы передачи теплоты от аккумулятора к преобразователю энергии. Конструкция тепловых труб.

10. Тепловые аккумуляторы. Классификация схем энергоустановок с тепловыми аккумуляторами.

11. Линии электропередачи переменного тока. Недостатки и достоинства ЛЭП переменного тока. Конструкция линий электропередач (ЛЭП) переменного тока.

12. Линии электропередачи постоянного тока. Недостатки и достоинства ЛЭП постоянного тока. Конструкция линий электропередач (ЛЭП) постоянного тока.

13. Основные схемы линий электропередач постоянного тока (униполярная и биполярная схемы).

14. Понятие о топливном элементе. Энергоустановки на основе топливных элементов. Классификация топливных элементов. Низко, средне, высокотемпературные элементы.

Приложения

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П. А. Соловьева

Кафедра

электронИки и промышленной электронИки

Контрольная работа

по дисциплине «Общая энергетика»

На тему________________________________________

Выполнил (а)___________________(ФИО)

Группа_________________________

Преподаватель___________________

Оценка_________________________

Подпись преподавателя___________

Дата____________________________

Рыбинск, 2014