ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Учебная программа
для специальности 1-43 01 03 «Электроснабжение»
1. Цель учебной дисциплины
Цель дисциплины – формирование знаний по физическим принципам построения и
функционирования систем передачи и распределения электрической энергии, методам
расчета и анализа электрических сетей. В результате изучения дисциплины студент
должен
знать:
- терминологию по передаче и распределению электрической энергии;
- основные нормативные документы;
- физические процессы при передаче и распределении электроэнергии;
- схемы замещения элементов сетей П и РЭ;
- принципы расчета параметров линий электропередачи, трансформаторов,
компенсирующих устройств;
- методы расчета и снижения потерь мощности и электроэнергии;
- методы электрического расчета разомкнутых и замкнутых электрических сетей
передачи и распределения электроэнергии;
- типовые схемы сетей П и РЭ и области их применения;
- основные технико-экономические показатели, критерии технико-экономического
анализа и принятия решений;
- подходы к выбору площади сечений проводников;
- передовой отечественный и зарубежный опыт в области систем П и РЭ;
уметь:
- рассчитывать параметры элементов сетей П и РЭ;
- рассчитывать и анализировать режимы работы разомкнутых и простых
замкнутых электрических сетей;
- рассчитывать и снижать потери мощности и электроэнергии в электрических
сетях различными методами;
- выбирать номинальные напряжения электрических сетей, площади сечения
проводников;
- анализировать режимы систем П и РЭ, обеспечивать качество электроэнергии.
2. Виды занятий и формы контроля
Виды занятий и формы контроля
Дневное
отделение
Курс
3
Семестр
5, 6, 7
Лекции, час
64
Лабораторные занятия, час
18
Практические занятия, час
14
Курсовой проект (семестр)
7
Экзамен (семестр)
5
Самостоятельная работа, час
124
Аудиторных часов
96
Всего часов изучения дисциплины
220
Заочное
отделение
4, 5
7, 8, 9
20
16
9
7, 8
184
36
220
3 Содержание учебной дисциплины
3.1 Темы и их содержание
Тема 1. Общая характеристика систем передачи и распределения
электроэнергии
Краткий исторический обзор развития систем передачи электроэнергии. Структура
энергосистем, преимущества объединения энергосистем. Основные функции сетей П и
РЭ. Основные понятия и определения. Единство процесса производства, передачи,
распределения и потребления электрической энергии. Электрические сети П и РЭ и их
классификация. Номинальные напряжения электрических сетей. Нормативные материалы
по передаче и распределению электрической энергии: Правила и устройства
электроустановок (ПУЭ), Правила техники безопасности при эксплуатации
электроустановок (ПТБ), Правила технической эксплуатации электрических станций и
сетей (ПТЭ).
Тема 2. Характеристики и параметры элементов сетей передачи и
распределения электроэнергии
Сопротивления и проводимости воздушных и кабельных линий. Соотношения
между параметрами линий в районных и местных электрических сетях. Схемы замещения
линий. Параметры схемы замещения трансформаторов и автотрансформаторов. Основные
виды потребителей электроэнергии и их характеристики. Графики нагрузок и их
параметры. Суточные графики нагрузок. Годовые графики нагрузок по
продолжительности. Потери холостого хода и нагрузочные потери. Методы определения
потерь электроэнергии в электрических сетях.
Тема 3. Расчеты режимов разомкнутых электрических сетей с одним
источником питания
Основные задачи расчетов режимов. Зависимости между напряжениями и
мощностями начала и конца звена электрической сети. Векторная диаграмма линии
электропередачи. Расчет режима линии электропередачи. Учет трансформаторов при
расчете режима электрической сети. Расчет режима разветвленных разомкнутых сетей.
Учет статических характеристик нагрузки. Расчет режима разомкнутых сетей с
несколькими номинальными напряжениями. Особенности электрического расчета
местных электрических сетей. Расчет местных сетей с равномерно распределенной
нагрузкой. Расчет режима электрической сети 0,38 кВ.
Тема 4. Расчеты режимов электрических сетей с двумя источниками питания
Особенности расчета режимов замкнутых электрических сетей. Общая
характеристика электрических сетей с двумя источниками питания. Определение
потокораспределения в линиях с двусторонним питанием. Частные случаи расчета линий
с двусторонним питанием. Уточненный расчет потокораспределения в сети с учетом
потерь мощности. Расчет напряжений в узлах сети.
Тема 5. Физические основы методов расчета режимов замкнутых
электрических сетей
Общая характеристика методов расчета режимов замкнутых электрических сетей.
Расчет режима сети методом контурных уравнений. Метод уравнений узловых
напряжений. Метод разрезания контуров. Метод коэффициентов распределения. Анализ
методов расчета режимов замкнутых электрических сетей.
Тема 6. Основы проектирования систем передачи и распределения
электрической энергии
Принципы и критерии технико-экономического анализа. Капитальные затраты и их
определение применительно к линиям электропередачи и подстанциям. Годовые
эксплуатационные расходы. Расходы на амортизацию оборудования, текущий ремонт и
обслуживание. Стоимость и себестоимость передачи электрической энергии.
Приведенные затраты. Учет надежности электроснабжения потребителей при
проектировании. Задачи проектирования систем П и РЭ. Основное содержание
технического проекта. Последовательность расчета и принятия решений при
проектировании. Построение конфигурации сети и выбор ее номинального напряжения.
Выбор сечений проводов по нормативной плотности тока. Метод экономических
интервалов нагрузки. Выбор сечений проводов по условиям короны. Выбор сечений
проводов линий и жил кабелей по условиям нагревания и механической прочности.
Выбор сечений проводов по допустимой потере напряжения. Выбор числа и мощности
трансформаторов подстанций. Схемы питающих и распределительных сетей. Типовые
схемы подстанций. Технико-экономические показатели сети.
Тема
7.
Регулирование
частоты
и
активной
мощности
в
электроэнергетической системе
Физическая сущность баланса активных мощностей и его связь с регулированием
частоты. Влияние частоты на работу элементов системы. Статические частотные
характеристики нагрузки. Работа установок собственных нужд электростанций при
снижении частоты. Критерии оценки качества частоты. Лавина частоты. Статические
характеристики регуляторов турбин и первичное регулирование частоты. Принцип работы
регуляторов скорости турбин. Распределение нагрузки между
генераторами при
изменении частоты. Вторичное регулирование частоты. Выбор станций для
регулирования частоты. Принципы автоматического регулирования частоты.
Регулирование частоты в послеаварийных режимах. Автоматическая частотная разгрузка.
Автоматическое частотное деление.
Тема 8. Регулирование напряжения и реактивной мощности в
электроэнергетической системе
Физическая сущность баланса реактивных мощностей и его связь с регулированием
напряжения. Влияние напряжения на технико-экономические показатели элементов
электроэнергетической системы. Статические характеристики нагрузки по напряжению.
Показатели качества напряжения и их обеспечение. Средства генерации и регулирования
реактивной мощности. Средства регулирования напряжения и принципы их
использования для управления режимами. Принципы централизованного и местного
регулирования напряжения. Выбор ответвлений трансформаторов.
Тема 9. Основы расчета воздушных линий на механическую прочность
Задачи механического расчета. Климатические условия и их нормирование.
Определение механических нагрузок на провода и тросы. Уравнение кривой провисания
провода в пролете. Основное уравнение состояния провода в пролете и его применение.
Критические пролеты и их использование в расчете проводов. Расчет монтажных кривых
и их применение.
4. Информационно-методическое обеспечение
4.1 Основная литература
1. Поспелов Г.Е., Федин В.Т., Лычев П.В. Электрические системы и сети: Учебник
– Мн.: Технопринт, 2004. – 720 с.
2. Электрические системы. Электрические сети / Под ред. В.А. Веникова и
В.А.Строева: Учебник – М.: Высшая школа,1998. – 511 с.
3. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник - М.: Энергоатомиздат,
1989. с.
4. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Электрические системы и сети. Проектирование:
Учеб. пособие – Мн.: Вышэйшая школа,1988. – 308 с.
5. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Передача и энергии и электропередачи: Учеб. пособие
– Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2003. – 544 с.
6. Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Энергетические системы: Учеб. пособие – Мн.:
Вышэйшая школа,1975. – 272 с.
7. Лычев П.В., Федин В.Т. Электрические системы и сети. Решение практических
задач: Учеб. пособие - Минск: Дизайн ПРО, 1997. – 192 с.
8. Герасименко А.А., Федин В.Т. Передача и распределение электрической
энергии: Учеб. пособие – Ростов на Дону: Феникс, Красноярск: Издательские проекты,
2008. – 720 с.
4.2. Дополнительная литература
1. Лычев П.В., Федин В.Т. Электрические сети энергетических систем: Учеб.
пособие – Мн.: Унiверсiтэцкае,1999. – 255 с.
2. Блок В.М. Электрические сети и системы. - М.: Высшая школа,1986.
3. Электрические системы и сети / Под ред. Г.Н.Денисенко. – Киев: Вища
школа,1986.
4. Электрические системы. Том II. Электрические сети / Под ред. В.А. Веникова:
Учеб. пособие – М.: Высшая школа,1971. – 440 с.
5. Электрические системы. Том 6. Режимы работы электрических систем и сетей. /
Под ред. В.А. Веникова: Учеб. пособие – М.: Высшая школа,1975. – 344 с.
6. Керного В.В., Поспелов Г.Е., Федин В.Т. Местные электрические сети: Учеб.
пособие – Мн.: Вышэйшая школа,1972. – 376 с.
7. Глазунов А.А. и Глазунов А.А. Электрические системы и сети: Учеб. пособие –
М.: ГЭИ, 1960. – 368 с.
8. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях./ Под ред. В.А.
Веникова: Учеб. пособие – М.: Энергоатомиздат,.1983. – 504 с.
9. Электрические системы в примерах и иллюстрациях./ Под ред. В.А. Строева:
Учеб. пособие – М.: Высшая школа,1999. – 352 с.
10. Расчет и анализ режимов работы сетей / Под ред. В.А. Веникова: Учеб. пособие
– М.: Энергия,1975. – 336 с.
11. Сыч Н.М., Федин В.Т. Основы проектирования электрических сетей
электроэнергетических систем. – Минск: УП “Технопринт”, 2001.
12. Федин В.Т., Фадеева Г.А., Волков А.А. Электрические системы и сети.
Терминология и задачи для решения: Учеб. пособие. – Мн.: БНТУ, 2004. – 96 с.
13. Фадеева Г.А., Федин В.Т., Шиманская Т.А. Установившиеся режимы
электрических систем и сетей. Лабораторные работы. – Мн.: Технопринт, 2000. – 52 с.
14. Лабораторные работы по дисциплине “Электрические системы и сети” / Под
ред. В.Т. Федина. – Мн.: БГПА, 2000. – 167 с.
15. Фурсанов М.И. Определение и анализ потерь электроэнергии в электрических
сетях энергосистем. – Мн.: УВНЦ при УП “Белэнергосбережение”, 2005. – 207 с.
16. Федин В.Т., Корольков А.В. Многокритериальная оценка экологических
характеристик воздушных линий электропередачи: Учеб.-методич. пособие – Мн.:
Технопринт, 2002. – 104 с.
17. Фадеева Г.А. Прикладные программы для ПЭВМ: Метод. пособие. – Мн.: БГПА, 1993. – 167 с.
18. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М. Потери мощности и энергии в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1981. – 216 с.
19. Поспелов Г.Е., Сыч Н.М., Федин В.Т. Компенсирующие и регулирующие
устройства в электрических системах. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. – 112 с.
20. Справочник по проектированию электрических сетей/ Под ред. Д.А.
Файбисовича. - М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005. – 352 с.
21. Маркович И.М. Режимы энергетических систем. – М.: Энергия,1977. – 352 с.
22. Поспелов Г.Е., Керного В.В. АСУ и оптимизация режимов энергосистем: Учеб.
пособие – Мн.: Вышэйшая школа,1977. – 320 с.
23. Программы расчета установившихся режимов электрических систем с
замкнутыми и смешанными сетями: RASTR, REGUS, MUSTANG, K&T, DIS, ELECTRO.
24. Программы расчета, анализ и оптимизация режимов разомкнутых
электрических сетей. – GORSR, программы кафедры “Электрические системы”.
4.3. Примерный перечень лабораторных занятий
1. Определение параметров схем замещения элементов электрической сети по
данным измерений.
2. Изучение методов определения потерь электрической энергии.
3. Исследование режимов работы линии электропередачи.
4. Исследование режимов работы разомкнутой электрической сети.
5. Исследование режимов работы замкнутой электрической сети одного
номинального напряжения.
6. Исследование режимов работы замкнутой электрической сети с двумя
номинальными напряжениями.
7. Исследование режимов электрической сети с компенсирующими устройствами.
8. Исследование экономичных режимов работы трансформаторов на подстанции.
9.Регулирование напряжения в конце линии с помощью поперечной компенсации.
10.Регулирование напряжения в конце линии с помощью продольной компенсации.
11.Регулирование напряжения с помощью трансформаторов.
4.4. Примерный перечень практических занятий
1. Определение и анализ параметров схем замещения линий электропередачи,
трансформаторов и автотрансформаторов.
2. Определение потерь мощности и электроэнергии в линиях и трансформаторах.
3. Электрический расчет разветвленной разомкнутой сети одного номинального
напряжения.
4. Электрический расчет линий с двухсторонним питанием.
5. Расчет режима электрической сети методом узловых напряжений.
6. Выбор режима регулирования напряжения на трансформаторах.
7. Особенности расчета режимов местной электрической сети.
8. Построение и анализа монтажных кривых.
4.5. Компьютерные программы
1. Программы расчета установившихся режимов электрических сетей RASTR,
REGUS, DIS-1.
2. Программы и программные комплексы для расчета режимов распределительных
электрических сетей GORSR, программные комплекты БНТУ (разработки кафедры
“Электрические системы”).