Схема присоединения потребителей к подстанциям энергосистемы.

Рис.2 Схема присоединения потребителей к подстанциям энергосистемы -а…..г соответственно с одной, двумя, тремя, четырьмя системами сборных шин; д – с двойной системой шин.

На рис. 2 приведены схемы присоединения потребителей к подстанциям энергосистемы, которая все оперативные переключения производит выключателем Q. Самая простая схема показана на рисунке а, обычная на рисунке – б, редкая на рисунке г. Наиболее распространенная на ответственных районных подстанциях схема с двойной секционированной и обходной системами шин, что обеспечивает высокую надежность и маневренность управления с помощью выключателя QI

21. Варианты присоединения подстанций к одинарной или двойной ВЛ

22. Выбор и использование силовых трансформаторов

При электроснабжении предприятий промышленного назначения используются силовые подстанции для понижения - главные подстанции - и вспомогательные подстанции, которые получают, преобразуют и перераспределяют электроэнергию, поступающую от систем выработки энергии. В качестве устройств, предназначенных для изменения напряжения в сетях переменного тока, используются силовые трансформаторы в разном исполнении и конструкции. Трансформаторы имеют большой диапазон мощностей и напряжений номинального значения.

При выборе силовых трансформаторов принимают во внимание различные параметры сети и потребителей, чтобы определить необходимое количество трансформаторов, их тип и значения номинального напряжения, мощности, а также схемы обмотки и объединение устройств в группы.

Цеховые или вспомогательные подстанции с трансформаторами часто организуются как комплектные, и, если есть такая возможность, устанавливаются в открытом виде. Для определения количества и мощности силовых трансформаторов на таких подстанциях необходимо учитывать степень надежности электропитания потребителей, реактивные нагрузки, компенсируемые на напряжении, не превышающем 1 кВ, способность к перегрузке трансформаторов при нормальной и аварийной работе, диапазон и шаг мощностей трансформаторов, режимы экономичной работы, которые будут зависеть от графика нагрузки подстанции и ее оборудования.

В конструктивном исполнении силовые трансформаторы могут быть масляными, сухими и наполненными жидкостями синтетического происхождения. Масляные трансформаторы хорошо отводят тепло от обмотки, не допуская перегрева, имеют диэлектрическую пропитанную изоляцию и защищены от влияния окружающей среды. В то же время, несмотря на низкую стоимость, масляные трансформаторы пожароопасны, могут взрываться и выбрасывать масло при повреждении. Масляные трансформаторы могут устанавливаться только снаружи или в специальных защищенных помещениях.

Менее опасны с точки зрения пожара сухие трансформаторы, у которых, однако, худшие условия охлаждения и снижена плотность тока в обмотке. Размеры и расход материалов, а также стоимость сухих трансформаторов выше, чем у масляных. Синтетические негорючие и не токсичные жидкости и смолы, заполняющие трансформаторы, обеспечивают их пожаробезопасность.

Выбирая силовые трансформаторы, необходимо также рассчитать их номинальную мощность в зависимости от потребителей и других параметров, а также группы их соединения.

23. Основные требования к системам электроснабжения в строительстве.

Основным документом, определяющим структуру и состав электроустановок, являются Правила устройства электроустановок, в дальнейшем кратко называемые ПУЭ. Этот документ регулярно (один раз в 10 лет) пересматривается, перерабатывается и дополняется. ПУЭ обобщают и узаконивают передовой опыт эксплуатации, учитывают перспективы развития и состояние электроэнергетики. В работе над ПУЭ принимают участие ведущие эксплуатационные, монтажные, наладочные, проектные и научно-исследовательские организации страны.

Распределительная, в том числе городская и промышленная, электрическая сеть сооружается для электроснабжения потребителей. В соответствии с ПУЭ, электроснабжение — обеспечение потребителей электрической энергией. Как более широкое понятие, энергоснабжение означает снабжение потребителей всеми видами энергии (электрической, тепловой, газом и др.). Системой электроснабжения называют совокупность электроустановок, предназначенных для электроснабжения.

К системе электроснабжения предъявляют следующие основные требования.

Обеспечение потребителей необходимым количеством электрической энергии.

Обеспечение требуемого качества электроснабжения потребителей. Под качеством электроснабжения обычно понимают требуемые уровни надежности электроснабжения, частоты и напряжений на зажимах приемников.

Экономическая целесообразность сооружения и эксплуатации, т. е. сочетание относительно невысоких стоимостей оборудования, затрат на строительство и эксплуатацию, включая потери электроэнергии.

Обеспечение возможности развития сети без ее коренного переустройства.

Удобство и безопасность обслуживания.

Сеть, наилучшим образом удовлетворяющая всем указанным требованиям, является оптимальной, т. е. наилучшей с учетом налагаемых реальной жизнью ограничений. Следует отметить, что с математической точки зрения эти требования являются критериями оптимизации, т. е. условиями, по которым судят о том, какой из вариантов сети является наилучшим. Поскольку таких критериев несколько, то говорят о многоцелевой (в данном случае с пятью целями) оптимизации. Первым по важности из них является требование номер один, так как потребитель должен получить необходимое ему количество электрической энергии.

Выполнение второго требования регламентировано Правилами устройства электроустановок, в которых по условиям надежности электроснабжения все приемники делятся на 3 категории.

К приемникам первой категории относят те, перерыв электроснабжения (перерыв питания) которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения. Из состава этих приемников выделяют особую группу приемников, бесперебойная работа которых необходима для обеспечения безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

К приемникам второй категории относятся те, перерыв питания которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Приемники третьей категории — все остальные приемники, не подходящие под определения первой и второй категорий.

Независимым источником питания (НИП) называется источник, напряжение на котором сохраняется в допустимых пределах при исчезновении его на другом или других источниках питания.

Приемники I категории должны получать питание от двух НИП. Обычно каждый приемник получает питание от одного НИП, являющегося для него рабочим источником питания. Второй НИП является резервным, и приемники подключаются к нему при исчезновении рабочего питания. Перерыв питания этих приемников допускается лишь на время автоматического восстановления питания, т. е. автоматического включения резервного НИП. В ряде случаев кроме резервирования электроснабжения используют технологическое резервирование, например, путем установки резервных технологических агрегатов. У электроприемников со сложным непрерывным технологическим процессом при этом могут быть предусмотрены дополнительные меры, определяемые особенностями технологического процесса, к примеру, переход на электропитание от резервного источника без перерыва питания (даже кратковременного, который получается при действии АВР).

Для питания приемников особой группы должно предусматриваться дополнительное питание от третьего НИП, мощность которого должна быть достаточна для безаварийного останова производства.

Приемники II категории рекомендуется обеспечивать питанием от двух НИП, один из которых также является рабочим, а другой резервным. Перерыв питания этих приемников допускается на время, необходимое для включения резервного НИП вручную (оперативным персоналом или оперативно-выездной бригадой).

Приемники III категории допускается подключать только к одному НИП, если замена или ремонт поврежденного элемента системы электроснабжения не превышает одних суток.

Построение электрической сети, помимо выполнения требования надежности, должно обеспечивать все необходимые показатели качества напряжения (отклонения напряжения, симметричность, синусоидальность и др.).

Система электроснабжения города представляет собой совокупность электрических сетей различных напряжений, обычно (исключая мегаполисы) напряжением 220— 35, 6—10 и до 1 кВ. Совокупность сетей напряжением 220—35 кВ называется электроснабжающими сетями. Они, как правило, относятся к сетевым компаниям. В состав электроснабжающих сетей входят подстанции и линии напряжением 220—35 кВ. Сборные шины подстанций этих сетей напряжением 6-10 кВ называют центрами питания (ЦП) городских сетей. Сети напряжением 6—10 кВ (в частности, 35 кВ) предназначены для распределения электроэнергии между группами потребителей или для питания отдельных потребителей. Такие сети принято называть распределительными сетями, а в городах — городскими распределительными сетями (ГРС). Эти сети в основном предназначены для питания находящихся на территории города коммунально-бытовых потребителей, или объектов жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ).

В общем случае ГРС включают в себя питающую сеть 6— 10 кВ и непосредственно распределительную сеть того же напряжения. Питающая сеть 6—10 кВ часто состоит из питающих линий, распределительных пунктов и прямых связей между последними. У малых и некоторых средних городов питающая сеть может совпадать с электроснабжающей.

Питающая линия — линия напряжением 6—10 кВ, соединяющая распределительный пункт с ЦП и не имеющая распределения энергии по своей длине.

Распределительный пункт (РП) — подстанция 6—10 кВ, предназначенная для приема электроэнергии от ЦП и распределения ее без преобразования частоты (выпрямления) и напряжения (трансформации).

Прямая связь между РП — линия 6—10 кВ, связывающая 2 РП между собой.

Распределительная сеть 6—10 кВ состоит из распределительных линий 6— 10 кВ и трансформаторных подстанций.

Распределительная линия — линия 6—10 кВ, подающая питание на трансформаторные подстанции или (и) на вводы электроустановок потребителей от РП или ЦП.

Трансформаторная подстанция (ТП) — электроустановка, осуществляющая понижение напряжения в распределительной электрической сети с 6—10 кВ на уровень до 1 кВ, чаще всего 0,4 кВ. В типовых ТП городской сети устанавливаются трансформаторы с номинальной мощностью S_H0M = (400...1250) кВА, а на промышленных предприятиях— 630...2500 кВА.

24. Соединение приемников энергии, получившее наибольшее распространение на практике. Фиг знает

25. Требования, предъявляемые к качеству электроэнергии

Качество электроэнергии - совокупность свойств электрической энергии, определяющих ее потребительские качества.

В современной жизни электроэнергия является одним из важнейших ресурсов. Она используется в самых различных сферах деятельности человека, причем в большинстве случаев ее использования заменить ее каким-либо другим источником энергии невозможно. Электроэнергия производится, продается и покупается, т.е. является товаром, и, как к любому другому товару, к его качеству предъявляются определенные требования.

o установившееся отклонение напряжения от нормального значения – т.е. отклонение от нормы усредненного за одну минуту действующего значения напряжения;

o размах изменения напряжения – амплитуда колебаний действующего значения напряжения с периодом менее минуты;

o доза фликера. Фликер – это мерцание света, воздействующее на психику человека, а доза фликера – мера этого воздействия. Поскольку реакция нервной системы на мерцание света зависит не только от амплитуды, но и от частоты мерцаний, доза фликера определяется по двум этим параметрам в соответствии с эмпирическими данными, полученными при клинических исследованиях;

o коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения – общая мера искажения синусоидальности, определяемая наличием гармоник напряжения до сорокового порядка;

o коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения – отношение действующего значения напряжения гормоники порядка n к действующему значению основной гармоники (т.е. порядка 1);

o коэффициенты несимметрии напряжений по обратной и нулевой последовательностям (только для трехфазных сетей) – определяют различия действующих напряжений между различными комбинациями фаз или между различными фазами и нулевым проводом а также отличие фазового угла между последовательными фазами от 120 градусов;

o отклонение частоты от нормального значения – т.е., для Российской Федерации, от 50 Гц;

o длительность провала напряжения – длительность интервала времени, в течение которого напряжение опускалось ниже установленного минимально допустимого значения. Применяется к изменениям напряжения длительностью от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд;

o импульсное напряжение – параметры кратковременных импульсов, возникающих в следствие воздействия грозы или переключений в электрических сетях;

o коэффициент временного перенапряжения – рассчитывается по приведенной в стандарте таблице на основании измеренных значений максимального напряжения и длительности превышения установленного предельного значения напряжения.

26. Подключение приборов учета и контроля электроэнергии

Установка и эксплуатация приборов учета электрической энергии осуществляется в соответствии с требованиями правил устройства электроустановок и инструкций заводов-изготовителей, например.

Учет активной и реактивной электроэнергии трехфазного тока должен производиться с помощью трехфазных счетчиков.

Собственник энергопринимающих устройств (объектов по производству электрической энергии (мощности), объектов электросетевого хозяйства), имеющий намерение установить в отношении таких энергопринимающих устройств (объектов по производству электрической энергии (мощности), объектов электросетевого хозяйства) систему учета или прибор учета , входящий в состав измерительного комплекса или системы учета , либо заменить ранее установленные систему учета или прибор учета , входящий в состав измерительного комплекса или системы учета , обязан направить письменный запрос о согласовании места установки прибора учета , схемы подключения прибора учета и иных компонентов измерительных комплексов и систем учета , а также метрологических характеристик прибора учета в адрес сетевой организации (гарантирующего поставщика).

27. Перечислите организационные и технические мероприятия по экономии электроэнергии.

Вопросы сбережения и экономии электроэнергии содержат организа­ционные и технические мероприятия. Организационные мероприятия включают:

• разработку планов потребления электроэнергии и удельных норм ее расходования;

• упорядочение потребления электроэнергии в электросиловых уста­новках;

• поддержание рационального режима пользования электроосвещени­ем;

• учет расхода электроэнергии;

• правильность взаиморасчетов с энергосберегающими организация­ми и сторонними потребителями;

• подведение итогов работы по экономии электроэнергии.

Технические мероприятия включают:

• снижение потерь электроэнергии в сетях и линиях электропередачи;

• реконструкцию сетей без изменения напряжений;

• перевод сетей на повышенное напряжение;

• включение под нагрузку резервных линий электропередачи;

• снижение потерь в силовых трансформаторах;

• применение экономически целесообразного режима одновременной работы трансформаторов.

Основные энергосберегающие направления в электроэнергетике:

• рациональный выбор мощности электродвигателей, приводов меха­низмов и трансформаторов, при которых обеспечиваются высокие коэффи­циенты мощности и коэффициенты полезного действия;

• автоматизация электроприводов и осветительных сетей, направлен­ных на экономное расходование электроэнергии;

• применение частотно-регулируемого электропривода на механизмах с переменной производительностью;

• разработка производственно-технологических процессов с учетом норм расхода электроэнергии.

28. Электрические цепи переменного тока и магнитные цепи.

Магнитной цепью называется часть электротехнического устройства, предназначенная для создания в его рабочем объеме магнитного поля заданной величины и конфигурации.
Магнитная цепь электрических реле, трансформаторов, электрических машин состоит из источников, возбуждающих магнитное поле, и магнитопровода, в котором магнитный поток концентрируется и практически весь замыкается.
При расчете магнитной цепи может быть поставлена задача определения намагничивающей силы (н.с.) при заданном магнитном потоке или индукции - это прямая задача. Обратная задача - определить магнитный поток по намагничивающей силе.
В обеих задачах должны быть известны размеры участков магнитной цепи и кривая намагничивания материала.

1.Период – время одного цикла изменения тока по направлению и числовому

значению (T, c).

2.Частота – это число циклов изменения тока в единицу времени.

n =1/Т (величина обратная периоду с^-1, Гц)

3.Круговая частота (w, 2p/Т радиан/с)

4.Фаза (j) – это величина, определяющая во времени взаимоотношение тока и

напряжения в электрической цепи.

5.Мгновенное значение тока и напряжения - значение этих величин в данный

момент времени (i, u).

6.Амплитудное значение тока и напряжения – это максимальное за полупериод

значение этих величин (I_m, U_m).

29. Трансформаторы и электрические машины.

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного (синусоидального) тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Первые трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом предложил в 1876 г. П. Н. Яблочков, который применял их для питания электрической «свечи». В 1885 г. венгерские ученые М. Дери, О. Блати, К. Циперновский разработали однофазные промышленные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. Трехфазные трансформаторы появились в 1889 – 1891 гг. ( М. О. Доливо-Добровольский, Н. Тесла ).

Трансформаторы широко применяются в разных областях электротехники, радиотехники, электроники, в устройствах измерения, автоматического управления и регулирования.

По особенностям конструкции и применению трансформаторы можно разделить на силовые, сварочные, измерительные и специальные. Наибольшее применение в народном хозяйстве получили силовые трансформаторы, которые являются необходимым элементом промышленной электрической сети (см. рис. 3.39).

Генераторы на электростанциях вырабатывают электрическую энергию при напряжении не более 24 кВ, так как при более высоких напряжениях возникают трудности создания достаточной изоляции в электрических машинах. Передача электрической энергии на большие расстояния при таких относительно низких напряжениях экономически невыгодна из-за больших потерь в линии. Действительно, при низких напряжениях U та же мощность (P=UIcos( )) получается при большем токе, следовательно, увеличивается мощность потерь в проводах RI², т. е. необходимо увеличивать сечение проводов.

Поэтому на электрических станциях устанавливаются силовые трансформаторы, повышающие напряжение до 110, 220, 500, 750 и до 1150 кВ. У потребителейнапряжение при по­мощи трансформаторов понижается несколькими ступенями: на районных подстанциях до 35 (10) кВ, на подстанциях предприятий до 10 (6) кВ и, наконец, на подстанциях цехов и жилых районов — до 380/220 В.

По числу фаз трансформаторы подразделяются на однофазные и трехфазные. Каждая фаза трансформатора имеет первичную обмотку (к ней энергия подводится от источника) и вторичную обмотку (с нее энергия поступает к потребителю). Вторичных обмоток у трансформатора может быть несколько — в этом случае трансформаторы называются многообмоточными. Таким образом, однофазные трансформаторы имеют как минимум две обмотки, трехфазные — шесть.

Электрические машины постоянного тока могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, т.е. обладают свойством обратимости. В режиме генератора они преобразуют механическую энергию, подводимую к их валу от внешнего двигателя, в электрическую энергию постоянного напряжения, а в режиме двигателя осуществляют обратное преобразование: электрическую энергию постоянного тока преобразуют в механическую энергию, снимаемую с их вала.

Машины постоянного тока были первыми электрическими машинами – в 1838 г. академик Б. С. Якоби применил двигатель постоянного тока для привода шлюпки. С развитием техники переменного тока (70—80 годы XIX в.) удельный вес машин постоянного тока в общем выпуске электрических машин постепенно уменьшался и в настоящее время преобладающими являются машины переменного тока. Это объясняется более сложной конструкцией машин постоянного тока за счет коллекторно-щеточного узла и, как следствие, их более высокой стоимостью и меньшей надежностью. Вместе с тем у машин постоянного тока есть преимущества и специфические качества, обусловливающие их применение в современной технике. Так, диапазон и плавность регулирования частоты вращения у двигателей постоянного тока значительно шире, чем у двигателей переменного тока.

Генераторы постоянного тока применяются для питания различного рода устройств, работающих на постоянном токе, в том числе электрических двигателей постоянного тока. Двигатели находят широкое применение в тех случаях, когда механизм, приводимый во вращение двигателем, должен иметь широкий и плавный диапазон регулирования скорости: в мощных металлорежущих станках, на электрифицированном транспорте, в автоматике и т. п. Как генераторы, так и двигатели изготовляются промышленностью серийно мощностью от нескольких ватт до сотен киловатт.

30.