Дисциплина «Системы электроснабжения» Перечень экзаменационных вопросов 1. Понятия об электроснабжении и системах электроснабжения. 2. Основные элементы системы электроснабжения. 3. Понятие об электрическом хозяйстве промышленного предприятия. 4. Подсистемы электрического хозяйства производственного объекта. 5. Основные показатели электрического хозяйства промышленного предприятия. 6. Функционально определяемые показатели электрического хозяйства. 7. Определение расчетных нагрузок на шинах до 1кВ цеховых трансформаторных подстанций. 8. Определение расчетных нагрузок кабельных линий электропередачи напряжением 6-10кВ. 9. Определение расчетных нагрузок на шинах 6-10кВ распределительных пунктов и понижающих подстанции. 10. Реактивная мощность в электрических сетях. 11. Активная и реактивная мощность в электрических сетях. 12. Понятие о компенсации реактивной мощности. 13. Обеспечение баланса реактивной мощности. 14. Потребители реактивной мощности на промышленных предприятиях и в энергосистемах. 15. Мероприятия по повышению коэффициента мощности, не требующие компенсирующих устройств. 16. Снижение потерь активной мощности в линиях электропередачи при установке компенсирующих устройств. 17. Снижение потерь активной мощности в силовых трансформаторах при установке компенсирующих устройств. 18. Снижение потерь реактивной мощности в линиях и трансформаторах при установке компенсирующих устройств. 19. Снижение потерь напряжения при компенсации реактивной мощности. 20. Источники реактивной мощности: статические конденсаторы. 21. Источники реактивной мощности:синхронные генераторы, двигатели и компенсаторы. 22. Статические источники реактивной мощности. 23. Источники реактивной мощности:компенсационные преобразователи. 24. Средства компенсации реактивной мощности, применяемые на промышленных предприятиях. 25. Электрические схемы подстанций с короткозамыкателями и разъединителями на напряжении 35кВ и выше. 26. Электрические схемы подстанций с короткозамыкателями и отделителями на напряжении 35кВ и выше. 27. Электрические схемы подстанций с выключателями на напряжении 35кВ и выше. 28. Цеховые трансформаторные подстанции с одним трансформатором. 29. Цеховые трансформаторные подстанции сдвумя трансформаторами. 30. Цеховые трансформаторные подстанции с тремя трансформаторами 31. Применение цеховых ТП с одним, двумя и тремя трансформаторами. 32. Компоновки ТП напряжением (6-10)/0,4 кВ. 33. Распределительные пунктынапряжением 6-10кВ и их конструктивное исполнение. 34. Схемы и компоновки распределительныхпунктов напряжением 610кВ. 35. Силовые трансформаторы, применяемые в системах электроснабжения промышленных предприятий. 36. Области применения распределительных трансформаторов: маслонаполненных, сухих и негорючим диэлектриком. 37. Выбор количества и мощности трансформаторов ГПП, ПГВ. 38. Выбор количества и мощности трансформаторов цеховых ТП. 39. Внешнее электроснабжение при питании предприятий от энергосистемы с применением РП. 40. Внешнее электроснабжение с применением ГПП. 41. Радиальные схемы внутризаводского электроснабженияна напряжении 6-10 кВ. 42. Магистральные схемы внутризаводского электроснабженияна напряжении 6-10 кВ. 43. Двойные сквозные магистрали в электрических сетях напряжением 6-10 кВ. 44. Встречные магистрали в электрических сетях напряжением 6-10 кВ. 45. Смешанные схемы внутризаводского электроснабжения на напряжении 6-10 кВ. 46. Марки и конструкции кабелей напряжением 6-10 кВ. 47. Расположение одножильных кабелей с изоляцией из СПЭ при прокладке. 48. Способы прокладки кабелей на производственных объектах. 49. Выбор экономически целесообразных сечений жил кабелей и проводов воздушных линий. 50. Определение сечений жил кабелей по допустимому нагреву расчетным током нормального и послеаварийного режимов. 51. Выбор сечений жил кабелей по нагреву током короткого замыкания (термической стойкости) 52. Экраны кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и схемы их заземления. 53. Выбор сечения экранов кабелей с изоляцией из СПЭ. 1.ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ И СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Электроснабжение – процесс производства, преобразования и распредеения эл. энергии среди электрических приемников, электрифицирующих жизнедеятельность людей. Эл. снабжение - процесс обеспечения ЭЭ промышленных, комунально бытовых, сельскхоз и других объектов Обеспечение ЭЭ осуществяется с помощью системы эл снабж (СЭС) Система-множество электрических элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, кот.образуют определенную целостность, единство. Различают системы и подсистемы. Подсистема- часть системы, выделенная по определенному признаку: составу эл-тов, информационному, функциональному и др Любая сист. может рассматриваться как подсистема и наоборот. Картинка (кружок подписывай его S с индексом ноль, от него вниз пошло еще три кружка S с индексами 01 02 03, от кружка с индексом S 01 вниз идут еще три кружка с индексами S011 S012 S013. ) Связи между подсист. должны быть слабыми или вообще отсутствовать. СЭС относится к большим системам, кот.имеют след. признаки: 1)имеют цели функционирования 2)вкл. в себя людей в качестве элементов 3)делятся на подсистемы 4)взаимодействуют с большой сист. с внешней средой, носит вероятностный характер 2.ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМЫ ЭЛ СНАБЖЕНИЯ Структурная схема эл. снабжения: Картинка где единички, двоечки и кружки. Самый верхний кружок ЭЭС (УРП), кружки на ступень ниже соединены пунктирной линией на ней написано ГПП, ПГВ, ЦРП. На ступень ниже кружки подписаны как РП. На самой нижней ступени два кружка слева соединены и подписаны ВЭП, три правых кружка соединены и подписаны ТП10(6)/0,4 кВ 1-ВЛЭП (110кВ и выше), токопроводы 6(35)кВ, КЛЭП (110кВ и выше) 2-КЛЭП УРП-узловая распределительная подстанция U=(330-750)/(110-330)кВ В качестве УРП могут исп. подстанции энергосистемы ГПП-главная понизительная подстанция- с U=(110-220)/(10-6)кВ ПГВ- подстанция глубокого ввода- с U=(110-220)/(10-6)кВ ГПП и ПГВ –постанции предприятия (все за счет предприятия) ЦРП-центральный распр. пункт-U=10(6)кВ РП-распределительный пункт-эл.утановка для приема и распределения ЭЭ без ее преобразования и транформации, и не входящая в состав подстанции Если есть РП, то предприятие как минимум средней мощности Различия ГПП и ПГВ: 1)ПГВ имеет более простые схемы 2)ГПП большей мощности 3)месторасположение ТП- внутрицеховые ТП, от кот. получают питание эл. приемники до 1кВ ПП-преобразовальные подстанции-служат для преобразования рода тока и частоты ВЭП- высоковольтный эл.приемники- двигатели и эл. печи. 3. ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТИЧЕСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ ПРОМЫШЛ. ПРЕДПРИЯТИЯ Электрическое хозяйство - совокупность генерирующих, преобразующих и передающих устройств, с помощью кот.существует обеспечение предприятия ЭЭ и ее эффективное использование в производственном процессе. Главная задача электрического хозяйства - обеспечение функционирования электрических сетей и электрооборудования, без производственных простоев из-за неисправности электроустановок, в поддержании надлежащего качества электроэнергии и сохранении паспортных параметров электрооборудования в течение нормативного срока службы при минимальных затратах электроэнергии и эксплуатационных материалов. Электрическое хозяйство промышленного предприятия является сложной иерархической системой, в составе которой различают электроснабжение, электропривод, силовое электрооборудование и автоматизацию, электрическое освещение и электроремонт. В то же время данная система является подсистемой промышленного предприятия. В системе эл. хозяйства эл. энергия расходуется на технологические и вспомогательные нужды, а так же профилактические и ремонтные работы. Годовой расход ЭЭ на вспомогательные нужды ~30-50% от общ.расх. Эл.хоз. состоит из большого количества элементов: на крупном металлургическом комбинате общая суммарная длинна линий ~105 км, количесвто двигателей ~105 , эл. аппаратов ~105 ,ист. света~106 . Для исследования и описания эл. хозяйства применяют системный подход. Для этого эл. хозяйство подразделяется на подсистемы, между которыми взаимодействие должно отсутствовать или быть малым. 4. ПОДСИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА Электрическое хозяйство промышленного предприятия является сложной иерархической системой, в составе которой различают электроснабжение, электропривод, силовое электрооборудование и автоматизацию, электрическое освещение и электроремонт. В то же время данная система является подсистемой промышленного предприятия. Картинка - Кружок большой в нем буквы ЭХ приходит в шину. От шины идут пять таких же кружков. Скажи какие в них буквы. ЭС - электроснабжение ЭП – электропривод – электромеханическая система для приведения в движение исполнительных органов электроустройств. СОА - силовое оборудование и автоматизация. Для автоматизации используются различные цифровые технические системы, программируемые котроллеры, автоматические устройства с программным обеспечением. ЭО – эл. освещение зданий, сооружений, промышленности и территории. ЭР – электроремонт. В системах электрического хозяйства это техническое обслуживание оборудования и эл. сетей, планово-предупредительные ремонты и профилактика переодически использующегося оборудования 5. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА В ПРОМЫШЛЕННОМ ПРЕДПРИЯТИИ Системный анализ ЭХ выполняется с помощью ряда показателей кот.можно рассматривать как своеобразный энергетический паспорт предприятия. Эти показатели условно делятся на основные и функционально определяемые. К основным показателям ЭХ относятся: 1)годовое потребление ЭЭ: W, кВ*ч 2) максимальная получасовая потребляемая мощность: Pmax, кВт Pmax=W*∆tmax/∆t ∆t=0.5ч 3) общий для предприятия коэфицент спроса: Кс Кс=Pmax/Pуст Руст=установленная мощность вск. ЭП 4) общее число эл. двигателей, установленное на предприятии: Nд 5) средняя мощность одного эл. двигателя: Рном, кВ Рном=Руст/Nд (условный эл.двигатель) 6)эл. вооруженность труда : Ѡт=W/Чф Чф-фактическая численность персонала( средне списочная) за год 7) производственность труда эл. тех. персонала: Ѡэ Ѡэ=W/Чэ Чэ- численность эл. тех. Персонала 6.ФУНКЦИАНАЛЬНО ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА. К ним относят: 1)годовое время использования мах нагрузки :Тмах Т мах W P мах Тмах - время, в течении которого потребление ЭЭ при максимальной нагрузке было бы таким же, как и при работе по действительному графику в течении года. 2)среднегодовая активная нагрузка предприятия: Рс Рс W 8760 3)суммарная номинальная мощность эл. двигателей, мощностью 0,25кВт и n выше: Руд Руд Рном.дi i 1 4)установленная мощность эл.приёмников: Ру n Ру Рном.i n-общ. число эл.приёмников i 1 5)среднегодовой коэффициент использования для потр. ЭЭ: Ки Ки Рmax К max 6)коэффициент максимума по активной мощности: Кмах Рc W К 7)коэффициент заполнения годового графика нагрузки: Кзг зг W max К зг 1 K max Pу К 8)коэффициент технологической нагрузки: Ктн Tн P КТН 1 д. у . Рс Ру 7.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗОК НА ШИНАХ ДО 1 кВ ЦЕХОВЫХ ТП. 1)предварительно определяется расчётная нагрузка Р рн Р р Р ро Q рн Q р Q ро 2)для каждого потребителя : силовые освещение Для каждой категории определяется суммарные номинальные мощности и верхние границы Ки и cos НЕ должны учитываться резервные ЭП и ЭП, работающие в кратковременном режиме Определение Рр силовых ЭП: Рр К р Киi Pномi Рсм К р Расчётно-реактивной силовой нагрузки: Qр К р Киi Pномi tgi Qсм К р Ки К Р Р иi номi номi При наличии СД на напряжение до 1кВ должна учитываться их генерируемая Q. СД целесообразно выделить в отдельную категорию. Расчёт P такой же, а расчёт Q меняется: Qдном Рдном tgном для двигателей Qр К р К иi Pномi tgi Qдном Определение Рр освещения: Расчётная нагрузка освещения, если выполняется светотехнический расчёт, определяется по установившейся мощности и по коэффициенту спроса освещения: Рро Кс К пра Рномi Qро Кс К пра Рномi tgi Если расчёт не выполняется, то расчётную нагрузку освещения определяют по удельной мощности на ед. производственной площади Pрo К c pуд F 103 кВт Qро Р ро tg0 Р рн Р р Р ро Q рн Q р Q ро Qнк S рн Р 2 рн Q 2 рн I рн S рн 3 U ном Если в цеху существуют несколько трансформаторов,работающих на общую нагрузку,то она распределяется между ними поровну. Считается,что все трансформаторы одного типа и размера и имеют одинаковый коэффициент загрузки Если номинальные мощности трансформатором разные(НЕЖЕЛАТЕЛЬНО),то нагрузка между ними распределяется пропорционально номинальной мощности. 8.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗОК КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 6(10)кВ При расчёте нагрузки КЛ: коэффициент расчётной мощности Кр=1,Постоянная времени нагрева Т=30 мин Ррл Ки Рномi Рро РТ РТ - потери активной мощности в силовых трансформаторах Р ро - расчётная нагрузка освещения РТ РХ РК Т Т 2 где S рн S ном Qрл Ки Рномitg Qро QТ Qнк QТ S ном I Х U К Т 2 100 S рл Р 2 рл Q 2 рл I рл S рл 3 U ном Для линии питающей высоковольтный двигатель: 9.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЁТНЫХ НАГРУЗОК НА ШИНАХ 6(10)кВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ И ПОНИЖАЮЩИХ ПОДСТАНЦИЙ. Результирующая активная нагрузка на шинах 6(10) в центре электрического Ррл Ко Киi Рномi Рроi PТi питания или РП: Ко - коэффициент одновременности максимумов нагрузки К о 1 К о f K иср , m Киср К Р Р иi номi m- число присоединений к шинам , где номi Результирующая реактивная нагрузка на шинах 6(10)кВ: Qр Ко Киi Рномi tgi Qроi QТi Qк Полная расчётная мощность на шинах: S р Р2 р Q2 р Расчётный ток (ток послеаварийного или ремонтного режима): Iр Sр 3 U ном С учётом неодинаковой нагрузки рассчитывается нагрузка секции S рс 0,6 S р I рс S рс 3 U ном I рс I рл - исп. при выборе сечения жил кабелей по экономическим соображениям. 10.11РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ. В электрических сетях переменного тока наряду с активной мощностью имеется и реактивная, которая обусловлена наличием индуктивностей и ёмкостей в электрических установках. В определённые периоды индуктивности и ёмкости запасаются и отдаются ЭЭ. Это приводит к колебательному процессу между инд. и ёмкостями. Энергия, участвующая в этом колебательном процессе, называется реактивной. Она не преобразуется в другие виды энергии, но её потоки увеличивают нагрузку элементов СЭС. Компенсация реактивной мощности – установка местных источников реактивной мощности с целью повышения пропускной способности элементов СЭС по активной мощности, снижения потерь мощности ЭЭ, повышения уровня напряжения. В расчётах компенсации реактивной мощности исп. коэф. реактивной мощности tg Q ,показывает сколько квар (киловар) реактивной мощности P потребляется на 1кВт активной. 12. ПОНЯТИЕ О КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В эл сетях переменного тока наряду с активной составляющей имеется и реактивная, которая обуславливается наличием индуктивности и емкости в электрических цепях. Компенсация реактивной мощности – установка местных источников реактивной мощности с целью повышения пропускной способности элементов СЭС по активной мощности , снижение потерь мощности ЭЭ, повышение уровня U. Векторная диаграмма работы компенсир устройства: В расчетах компенсации реактивной мощности используют коэф. Реактивной мощности tg Q / P , который может быть задан или рассчитан. tg показывает, сколько квар реактивной мощности потреблено на 1КВт активной. Также используется cos Он не дает четкого представления о динамике изменения Q. Например, при снижении cos с 0,95 до 0,94 реакт мощность увеличивается на 10%, а при снижении с 0,99 до 0,98 реакт мощность увеличивается на 42%. 13.ОБЕСПЕЧЕНИЕ БАЛАНСА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Между значением реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электрических станций, и значением реактивной мощности, потребляемой электроприемниками, должен существовать баланс: QГЕН QПОТРЕБ QГЕН QВ QК QОСТ QЛ QТ Нарушение этого баланса за счет увеличенного потребления реактивной мощности приводит к отрицательным последствиям, такими как снижение выработки активной мощности генераторами на электрических станциях. Поэтому очень важной задачей является резкое снижение потребления реактивной мощности, особенно в часы максимальных нагрузок системы и потребителя. С этой целью проводят мероприятия по уменьшению потребления реактивной мощности электроприемниками от энергосистемы (т.е. от генераторов электростанций). Достичь этого можно, предусмотрев компенсацию реактивной мощности с помощью специальных компенсирующих устройств. QГЕН QПОТРЕБ из-за увеличения нагрузки подключенных новых мощных ЭП QГЕН QПОТРЕБ из-за увеличения напряжения 14.ПОТРЕБИТЕЛИ РЕАКТИВНОЙ ПРЕДПРИЯТИЯХ И В ЭС МОЩНОСТИ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ Работа эл машин и ЭА перем тока сопровождена процессом непрерывного изменения магн потока в их магнитопроводе и полях рассеяния. Для создания магн поля необхреакт мощность Qпотребл АД, силовыми тр-ми и др.АД и тр-ры потребляют 80-90% потреляемой мощности. АД. При Uном потребл АД Q: QАД QО QР , гдеQо-реактмощн ХХ АД-мощность намагничиванияQр-реактмощн рассеяния При ххкоэф мощности АД: cos 0.1 0.2 . В этом случае можно представить Qо: QО 3UномIх , sin=1 2 Реактивн мощность потоков рассеяния АД: QР (Uном QО ) Qном-ном реакт мощность АД, B-коэф загрузки АД. В-коэф загрузки АД. Qном Pном tg ном ; cos ном 0.7 0.9 QО 0.5Qном ном Силовые трансформаторы. Реакт мощность потребл силовыми тр-ми расходуется на намагничивание эл провода и созд полей рассеяния: QТ QО QР ; QТ QТ Sном S ( Ix Uk 2 ); 2 100 Sном В силовомтр-ре нет воздушного зазора, поэтому потери хх:Qo=(0.2-0.4)% ЭТУ. Дуговые эл печи. Для их работы необх сдвиги по фазе между I и U. Для обеспечения непрерывного горения дуги, ограничения токов КЗиповыш КПД печей перед печнымитр-ми вкл регулируемых дросселем. В момент прохождU через 0 горение дуги поддерживается за счет энергии, накопленной в индуктивности дросселя. Индукционные печи и установки. Мощность до 6МВт дляцвет мет cos=0,10,66. Для повышения cos до 0,95 и выше устанавливают индивидуальные конденсаторные батареи, их мощность превышает акт мощность индуктивной установки. Осветительные установки с ГЛ(дрл, дри,днат). Для стабилизации тока применяют дроссель. В СЭС пром предприятий доля отдельных ЭП с потребл реактивной мощн: АД-(60-65)%Тр-ры-(20-25)%Прочие ЭП(10-20)% В энергосистеме:АД-35%Тр-ры-45%ЛЭП и сети до 1кВ=13%Прочие-7% 15. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ КОЭФ-А МОЩНОСТИ, НЕ ТРЕБУЮЩИЕ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ cos Для уменьшения потребления Q повышают естеств. следующие мероприятия: могут примен 1)повышение загрузки технологич агрегатов и улучшение энергетич режима оборудования с целью повышения cos 2)снижение Uпитаниия АД(до 1кВ), загруженного меньше, чем на 40% переключают страторные обмотки двигателем, вращ моменты уменьшаются в 3раза, cos повышается 3)замена систематически недогруженных АД со средней нагрузкой меньше 40% на АД меньшей мощности, если это конструктивно возможно и снижает потери ЭЭ. 4)Замена изношенного АД на СД той же мощности, если это техникоэкономически обосновано 5)применение СД для эл привода, если это технико-экономически обосновано 6)установка ограничения ХХ АД и сварочных тр-ров, когда длительность межоперационного периода 10 сек и более 7)регулирование U, подводимого к эл двигателю при тиристорном управлении 8)повышение качества номинальных хар-к ремонта эл двигателей с сохранением их 9)замена, установка и откл соловых тр-ров, загруженных в среднем менее 30% 16.СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛ СЕТЯХ ПРИ УСТАНОВКЕ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ Потери активной мощности в любом элементе СЭС, вызванные током нагрузки: S2 P2 Q2 3 P 3I R 10 R 10 R 103 2 2 Uном Uном 2 3 P2 Q2 P2 Q2 P2 3 3 P ( ) R 10 (1 2 ) R 10 (1 tg 2 ) R 103 2 2 2 2 Uном Uном Uном P Uном Для потерь реактмощн в СЭС: P2 Q (1 tg 2 ) X 103 2 Uном Определение величины снижения нагрузочныхпотерь активной мощности при установке компенсирующихустр-в: P2 Q2 R R 103 ( P 2 Q 2 ) 103 1) P1 2 2 Uном Uном 2) P2 P 2 (Q Qк ) 2 R R 103 ( P 2 Q 2 2QQК Qк 2 ) 103 2 2 Uном Uном P P1 P2 ; P (2QQк Qк 2 ) R 103 2 Uном С учетом диэлектр потерь акт мощности в конденсаторах величина на которую снижаются потери за счет применения компенсир устройств: P (2QQк Qк 2 ) R 103 pК QК 2 Uном pК -уд. Потери акт мощности Если при расчете нагрQувелич мощность на величину Qдоп, то это повышает потери активн мощности на величину PУ : PУ P2 P1 P2 Q2 P1 R 103 ; 2 Uном P 2 (Q Q ДОП ) 2 R P2 R 103 ( P 2 Q 2 2QQ ДОП Q ДОП 2 ) 103 2 2 Uном Uном PУ (2QQ ДОП Q ДОП 2 ) R 103 2 Uном Передача реакт мощности по эл сети влияет и на потери реакт мощности. При установке компенсир устройств потери мощности снижаются на: QУ (2QQК Qк 2 ) X 103 2 Uном Приувеличенииреакт нагрузки происходит увеличение потерь: QУ (2QQ ДОП Q ДОП 2 ) X 103 2 Uном Снижение нагр потерь активн мощности в силовом трансформаторе: PТ PТН 1 PТН 2 PК P2 Q2 2 P (2 QQ Q ) PТН 1 P ; Т к к К Sном2 Sном 2 С учетом потерь мощности БНК общее снижение потерь акт мощности: PТ (2QQк Qк 2 ) PК pК QК Sном 2 QТ QТН 1 QТН 2 P 2 (Q QК )2 UК P2 Q2 QТ U К U К (2QQК Qк 2 ) 100Sном 100Sном 100Sном 18. СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ПРИ УСТАНОВКЕ КОМПЕНСИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ. Потери реактивной мощности в системе: P2 Q 2 (1 tg 2 ) X 103 U ном где X- реактивное сопротивление элемента, Ом Нагрузка элемента до компенсации реактивной мощности составляет P+jQ, а после включения компенсирующей установки P+j(Q-Qк) Передача реактивной мощности по сети влияет также на потери реактивной мощности. Если реактивная нагрузка Q элемента с индуктивным сопротивлением X за счёт компенсации уменьшится на величину Qк, то снижение потерь реактивной мощности: Q (2QQк Qк2 ) X 3 10 U2 Для силовых трансформаторов может использоваться следующее выражение: Qт (2QQк Qк2 ) Uк 100 S ном В случае, если по сети, имеющей реактивную нагрузку Q, необходимо передать дополнительную реактивную мощность Qдоп, то это приведёт к приросту потерь реактивной мощности на величину: 2 Qу (2QQдоп Qдоп ) X 3 10 U2 Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных объектов способствует снижению потерь мощности и электроэнергии, а значит уменьшает затраты на оплату электроэнергии. Это приводит к снижению энергетической составляющей себестоимости выпускаемой продукции. При расчёте компенсации реактивной мощности необходимо учитывать Q в потери реактивной мощности элементах системы электроснабжения(ЛЭП,тр, реакторах и др.) Эти потери составляют примерно 5% от величины потребляемой мощности Q. 19. СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ. При компенсации реактивной мощности уменьшаются и потери напряжения в электропередачах. Если до компенсации мы имели потерю напряжения в местной сети: U PR QX U то при наличии компенсации она будет снижена до величины: U к' где R и Х — сопротивления сети. PR (Q Qк ) X U 20.ИСТОЧНИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ:Статические конденсаторы На пром. предприятии для компенсации реактивной мощности применяются батареи статических конденсаторов, синхронные двигатели и генераторы, синхронные компенсаторы, компенсационные преобразователи, статические источники реактивной мощности (ИРМ). При заданной мощности компенсирующих устройств в первую очередь должны быть использованы конденсаторы и СД, а при больших реактивных нагрузках – синхронные компенсаторы. При резко переменных и ударных реактивных нагрузках могут использоваться статические ИРМ. Батареи статических конденсаторов(БСК) Явл-ся основным средством компенсации реактивной мощности на пром. предприятии, подключаются параллельно эл. сети. Таким способом осуществляется поперечная компенсация реактивных нагрузок. Конденсаторы выпускаются на номинальные напряжения 220, 230,380,400,415,440,480,525, 690,800В одно- и трехфазными, а на напряжение 6,3 и 10,5кВ – только однофазными. Два и более соединенных конденсатора образуют конденсаторную батарею (КБ). Номинальная мощность конденсаторной батареи: 2 Qном СU ном 103 - угловая частота С – емкость конденсаторов Фактическая мощность КБ зависит от величины напряжения сети Uс, в точке присоединения батареи: U Qк Qном c U ном 2 При этом должно соблюдаться условие : Uc U ном Конденсаторные батареи, как правило, состоят из нескольких секций. При автоматическом регулировании мощности батареи на секциях устанавливаются выключатели. Регулирование может осуществляться по разным параметрам: напряжению, току нагрузки, мощности, cos и т.д. Недостатки конденсаторных установок: Зависимость мощности конденсаторов Qк от U 2 Сложность регулирования мощности Qк Недостаточная электрическая прочность, особенно при КЗ и перенапряжениях Наличие остаточного заряда после отключения, что вызывает необходимость использования разрядных устройств Пожароопасноть 21.ИСТОЧНИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ:Синхронныегенераторы,двигатели и компенсаторы Применяются для привода мощных агрегатов, не требующих регулирования частоты вращения механизмов. В режиме перевозбуждения они способны отдавать реактивную мощность в эл сеть при полной нагрузке на валу. Уменьшение тока возбуждения от значения, когда cos=1 приводит к переводу двигателя в режим недовозбуждения и к потреблению им реактивной мощности. Увеличение тока возбуждения приводит синхронный двигатель на работу с опережающим током, при котором генерируется реактивная мощность, что вызывает увеличение потерь активной мощности в двигателе. Потери мощности и электроэнергии в элементах СЭС при этом уменьшются. Если снижение потерь в элементах системы электроснабжения численно превысит увеличение потерь в двигателе, то его работа с опережающим cos будет оправдана. Синхронные компенсаторы Синхронный компенсатор(СК) – машина 6-10кВ, предназначенная только для выработки или потребления РМ и не несущая механической нагрузки, кроме покрытия механических потерь на вращение. На пром предприятиях СК применяются редко. Их применение обосновано лишь при значительных реактивных нагрузках, особенно при переменном графике нагрузки. Основные достоинства СК: 1) Широкий диапазон регулирования РМ 2) Возможность быстродействующего регулирования в испульсном режиме 3) Более компактная установка по сравнению с конденсаторными батареями Недостатки СК: 1.наличие вращающихся частей, что требует больших эксплуатационных расходов 2.значительные потери активной мощности 3.сложные условия пуска при больших мощностях СК Синхронные генераторы Реактивная мощность генераторов собственных электростанций пром предприятий всегда учитывается при выборе компенсирующих устройств. Необходимо также определять целесообразность использования РМ работающих генераторов ближайших электростанций, особенно при питании предприятия на генераторном напряжении. РМ генераторов используется , если она по затратам выходит дешевле, чем РМ от БСК. Использование генераторов местных электростанций только для компенсации реактивной мощности допускается в редких случаях по специальному разрешению энергоснабжающей организации. 22.СТАТИСТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Статические источники реактивной мощности характеризуются высоким быстродействием, плавным изменением реактивной мощности, безынерционностью. Они являются эффективным средством улучшения режима напряжения в СЭС промышленных предприятий при резкопеременных и ударных нагрузках. Большинство этих устройств имеют относительно небольшую мощность и значительную стоимость. Многие из них требуют введения дополнительных индуктивных элементов для поглощения РМ, когда потребитель прекращает её потребление из сети. Статические ИРМ представляют собой сочетание конденсаторных батарей с регулирующим звеном, которым является управляемый реактор LR с подмагничиванием. Суммарная мощность ИРМ определяется выражением: Q QL QC QL - реактивная мощность, потребляемая реактором Qc – реактивная мощность, генерируемая конденсаторной батареей Величина и знак мощности статического ИРМ Q в каждый момент времени зависит от регулируемой мощности QL . Мощность Qc выбирается равной или несколько меньшей ожидаемого наброса реактивной мощности. 23.ИСТОЧНИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ:Компенсационные преобразователи Переход от машинных преобразователей с СД к статическим ртутным и полупроводниковым осложнил электроснабжение установок, которые из генераторов реактивной мощности превратились в её потребителей, поэтому были созданы компенсационные преобразователи, не потребляющие РМ, а генерирующие её. В схемах компенсационных ртутно-выпрямительных установок применяются конденсаторы, которые периодически заряжаясь и разряжаясь создают дополнительное напряжение, заставляющее ток переходить на очередную фазу раньше, чем это произошло бы при отсутствии конденсаторов. При увеличении нагрузки преобразователя появляется опережающий ток. В результате преобразователь генерирует РМ Qк.п. . Величина Qк.п. холостом ходу пропорциональна коэффициенту загрузки агрегата. На Qк.п. =0. Благодаря схемным решениям компенсирующая мощность оказывается в 2,5-3,1 раза больше, чем номинальная мощность использованных в схеме конденсаторов Qк. Коэффициент эффективности схемы : Q К эф к .п. Qк На преобразовательных подстанциях с несколькими преобразователями обычно применяется не более одного-двух компенсационных, что достаточно для улучшения соs всей установки. 24. СРЕДСТВА КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ. Реактивная мощность – электрическая нагрузка, создаваемая колебаниями энергии электромагнитного поля. Она не совершает полезной работы. Запасается в виде магнитного и электрического полей в элементах электрической сети, электроприемниках, обладающих индуктивностью и емкостью. Она потребляется при индуктивном характере нагрузки и генерируется при емкостном. Основные приемники реактивной мощности на предприятиях АД, на их долю приходится 60%-65% потребляемой реактивной мощности. Производится генераторами, синхронными компенсаторами, конденсаторными установками, ЛЭП. Компенсация реактивной мощности – снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками и снижение тока в генераторах и сетях. Для промышленных предприятий с мощностью менее 750 кВА мощность компенсирующих устройств задается энергосистемой и обязательна при выполнении проекта электроснабжения предприятия. Для жилых домов и общественных зданий компенсация не предусматривается. Два пути снижения реактивных нагрузок: 1) без средств компенсации, что дешево и в первую очередь и проводится. 2) со средствами компенсации К первому относятся создание рациональной схемы снабжения за счет количества ступеней трансформации, правильных выбор электродвигателей и т.. Ко второму использование СК, КБ и источников реактивной мощности. 25.Электрические схемы подстанций с короткозамыкателями и разъединителями на напряжении 35кв и выше. +: простота, дешевизна. -: 1)при срабатывании короткозамыкателя снижается U на ИП 2)перерывы в электроснабжении во вторичной цепи на время АВР 26. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПОДСТАНЦИЙ КОРОТКОЗАМЫКАТЕЛЯМИ И ОТДЕЛИТЕЛЯМИ НАПРЯЖЕНИИ 35КВ И ВЫШЕ. С НА Применяются, если к линии подключ. неск. Т или Г, питаються от транзитных магистральных линий . -:1) при повреждении Т после срабатывает короткозамыкатель QK, на время действ АПВ нарушается электроснабжение всех потребителей, питающихся по линии ВЛ, электрически 2)нарушение снабжения ПГВ на время АВР 3)При срабатывании короткозамыкателей возможна подпитка короткозамыкателя со стороны вторич. U, что блокирует отключ. Отделителя 4) При недостатке чувствительности реле токовой блокировки, возможно отключ. до допустимого тока Недопустимо использовании в электроснабжении нефте и газовой промышленности, в СЭС электрофицировании транспорта, в тех случаях, когда откл потребит. Может вызвать наруш. технологического процесса или выпадения и синхронизма СХ. 27. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПОДСТАНЦИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ НА НАПРЯЖЕНИИ 35КВ И ВЫШЕ. С Более надежны, но требуют больших затрат. В редких случаях используют перемычку с выключателем(мостик). 28. Цеховые трансформаторные подстанции (ТП) с однимтрансформатом. 1 тр-тор, с шкафами ввода высокого U: Такая схема может применяться только при радиальных схемах питаниях. Эта схема с глухим пприсоед. тр-ра к линии. Предпочтительнее 2 и 3 схемы с предохранителями 29. Цеховые трансформаторные подстанции (ТП) с двумя трансформаторами. 30. Цеховые трансформаторные подстанции (ТП) с тремя трансформаторами. Одна такая ТП с 3-мя тр-ми заменяет 2 ТП с 2-мя тр-ми. Все тр-ры должны быть загружены одинаково. Нагрузка между секциями должна быть равномерной. Недостатки: 1) услажнениераспред. устр-ва низшего U 2) увеличение нагр. потерь в тр-ре 3)сложность схемы АВР 4)увеличение затрат на питающую силовую сеть до 1 кВ 31. Применение цеховых ТП с одним, двумя и тремя трансформаторами C одним тр-ром примен. для питания ЭП 3 и 2 категории по надежн. электроснабж, при двухсменной работе предприятия. Необх. резерв трра, должно обеспеч. резервирование питания в сети до 1 кВ Тп с 2 тр-ми примен. при значительных мощн. ЭП 2-ой категории, при 3х сменной работе ЭП 2 кат., сосредоточенных нагрузках, неравномерным суточным и годовым графикам, при огранич. Мощнтрров ТП. ТП с 3 тр-ми применяется при сосредоточ. Нагр. Для пит ЭП 1 и 2 кат. 32.КОМПОНОВКИ ТП НАПРЯЖЕНИЕМ (6-10)/0,4 КВ Отдельно стоящие ТП располагаются открыто в виде КТП наружной установки или закрыто в отдельных специальных зданиях (на рис ТП1). На промышленных предприятиях такие подстанции могут быть целесообразны для электроснабжения нескольких производственных объектов с потребляемой мощностью до нескольких сотен кВт, при невозможности размещения ТП внутри цехов или у наружных стен по соображениям производственного или архитектурного характера, а также при наличии в цехах неблагоприятных сред. Пристроенная ТП (на рис ТП2) непосредственно примыкает к основному зданию и имеет с ним общую стену. Основной недостаток таких ТП – ухудшение архитектурного облика зданий и сужение проездов между ними. Это ограничивает применение пристроенных подстанций. Встроенная подстанция (рис ТП3), если ее помещение вписано в контур основного здания и имеет с ним совместную стену( несколько стен). На этих ТП выкатывание основного оборудования может производиться наружу(предпочтительно) или внутрь здания. Внутрицеховая подстанция, расположена в отдельном помещении(рис ТП4), в электромашинном помещении или открыто (на рис ТП5) внутри производственного здания. На крупных и средних промышленных предприятиях наиболее эффективными являются внутрицеховые ТП, если их применению не препятствуют производственные условия. При выборе места ТП должны соблюдаться требования: 1. Занимаемая ТП площадь должна быть минимальной 2. ТП не должна быть помехой производственному процессу 3. Должны соблюдаться правила электрической и пожарной безопасности На открыто установленной внутрицеховой ТП применяются масляные трансформаторы с суммарной мощностью до 3,2 МВА. В одном помещении внутрицеховой подстанции рекомедуется устанавливать одну КТП(допускается не более трех КТП) с масляными трансформаторами суммарной мощностью не более 6,5 МВА ( ТП расположенные на 1 этаже).Суммарная мощность масляных трансформаторов , установленных на втором этаже, должна быть не более 1 МВА. Установка выше второго этажа не допускается. Для внутрицеховых ТП с сухими трансформаторами или с негорючим жидким или твердым диэлектриков мощность, количество, расстояние между ними и этаж их установки не ограничиваются. 33.РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПУНКТЫ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10КВ И ИХ КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ Комплектные РУ напряжением 6-10 кВ предназначены для приема и распределения электроэнергии трехфазного переменного тока промышленной частоты. Выпускаемые промышленностью комплектные распределительные устройства внутренней установки имеют два принципиально различных конструктивных исполнения камер: 1. Стационарные одностороннего обслуживания(камеры типа КСО), которые сзади не имеют защитной стенки и устанавливаются у стены здания 2. Выкатные(типа КРУ), в которых высоковольтные выключатели(вакуумные, масляные и тд) оснащены специальными втычными контактами, размещаются на специальной тележке. В КСО вся аппаратура главных и вспомогательных цепей устанавливается стационарно.Такие камеры рекомндуется применять в случаях: 1. 2. 3. При простых схемах а аппаратх коммутации Для временных электроустановок Когда затруднительно предусмотреть двухстороннее обслуживание РУ В камерах типа КРУ аппаратура устанавливается на выкатных тележках шкафов. Шкафы имеют отдельные отсеки, разделенные металлическими перегородками, что повышает их стойкость к дуговым замыканиям и обеспечивает локализацию дуги в пределах одного отсека или шкафа. Преимуществом такой конструкции является возможность взаимозаменяемости однотипных выкатных тележек. Следовательно, выкатные РУ более удобны, надежны и безопасны в эксплуатации. Их рекомендуется применять в первую очередь в сложных, крупных и ответственных электроустановках, в которых требуется обеспечить быструю замену основного аппарата РУ(выключателя), что уменьшает время восстановления нормальной схемы электроснабжения потребителей. Камеры типа КРУ дороже камер типа КСО, поэтому их следует применять обоснованно, при повышенных требованиях к надежности электроснабжения. 34.СХЕМЫ И КОМПОНОВКИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10 КВ На средних и крупных промышленных предприятиях для приема и распределения электроэнергии на напряжении 6-10 кВ применяются распределительные пункты. Для электроснабжения удаленных от ГПП и ПГВ потребителей( компрессорных и насосных станций, производственных корпусов с несколькими ТП (6-10)/0,4 кВ и т.п.) на промышленных предприятиях могут предусматриваться вторичные РП, питающиеся от ГПП и ПГВ. Сооружение РП рассматривается, как правило, при количестве отходящих линий не менее восьми. При меньшем количестве присоединений целесообразность сооружения РП должна быть обоснована техникоэкономическими расчетами. Как правило используются РП, выполненные комплектными РУ, с одиночной секционированный системой шин. Предельная расчетная нагрузка РП определяется пропускной способностью выключателя, установленного на питающей линии. Принципиальная схема РП с двумя секциями 35.СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ Наибольшее распространение в системах электроснабжения промышленных предприятий получили трансформаторы следующих типов: ТДН – трехфазный, с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла, с устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) ТРДН – трехфазный, с расщепленной обмоткой низшего напряжения, с принудительной циркуляцией воздуха и естественной циркуляцией масла, с РПН. 1. Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением ( в обозначении буква «С»). Достоинства:1)Пожаробезопасность2)Простота конструкции 3)Отсутствие жидкого диэлектрика 4)Незначительные издержки эксплуатации. Минусы:1) требовательны к условиям окружающей среды 2) имеют меньшую перегрузочную способность в сравнении с масляными( в 2 раза) 3) дороже масляных трансформаторов той же мощности 2. Трансформаторы с охлаждением негорючим жидким диэлектриком ( буква Н) могут быть в защищенном или герметичном исполнении с гофрированным баковм. Выпускаются напряжением 10(6)/0,4 кВ мощностью 160-2500кВА 3. Маслонаполненные трансформаторы мощностью до 2500 кВА типов ТМ, ТМЗ, ТМГ. ТМ выпускаются с открытыми изоляторами и расширителем для масла. У трансформаторов ТМЗ изоляторы закрыты кожухом, расширитель для масла отсутствует, а в баке, под небольшим избыточным давлением, имеется азотная подушка для защиты жидкого диэлектрика(масла) от воздейтсвия окружающей среды. В герметичных трансформаторах ТМГ масло заливается на специальных вакуумных установках с целью исключения неблагоприятного воздействия на масло окружающей среды. Трансформаторы цеховых ТП мощностью 400-2500 кВА выпускаются со схемами соединения обмоток звезда- звезда с допустимым током нулевого вывода, равным 0,25 номинального тока трансформатора, или треугольник – звезда с нулевым выводом, рассчитанным на 0,75 номинального тока трансформатора. 36.ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ: МАЛОНАПОЛНЕННЫХ, СУХИХ И НЕГОРЮЧИМ ДИЭЛЕКТРИКОМ Сухие трансформаторы, обеспечивающие полную экологическую и пожарную безопасность, устанавливаются при повышенных требованиях к охране окружающей среды, а также местах, где необходимо создать высокую безопасность функционирования объектов( водоразборные станции, спортивные сооружения, курортные зоны, жилые и общественные здания, кинотеатры, метрополитен, шахты и тд. Трансформаторы с негорючим диэлектриком предназначены для установки на объектах с высокими требованиями к пожаробезопасности. Они имеют меньшую себестоимость и габариты по сравнению с сухими трансформаторами и могут применяться в любой категории размещения, а по сравнению с масляными трансформаторами – более высокую степень пожаробезопасности. 37. Выбор количества и мощности трансформаторов ГПП, ПГВ. В системе электроснабжения промышленных предприятий, как правило, применяются ГПП и ПГВ с двумя трансформаторами одинаковой номинальной мощности, которая определяется по выражению 𝑆ном ≥ 𝑆𝑝 𝑁𝑇 𝛽𝑇 где 𝑆𝑝 — полная расчетная мощность потребителя электроэнергии на шинах низшего напряжения подстанции; 𝑁𝑇 — число трансформаторов, устанавливаемых на подстанции; 𝛽𝑇 — коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме, который принимается равным 0,650,7. 38. Выбор количества и мощности трансформаторов цеховых ТП. Для каждой группы цеховых трансформаторов одинаковой мощности их минимальное количество, необходимое для питания расчетной активной нагрузки, определяется по выражению 𝑁𝑇 𝑚𝑖𝑛 = 𝑃з.н 𝛽𝑇 𝑆ном где 𝑃з.н — расчетная активная нагрузка напряжением до 1 кВ данной группы трансформаторов; 𝛽𝑇 — коэффициент загрузки трансформаторов, определяемый в зависимости от категории электроприемников по надежности электроснабжения; 𝛽𝑇 ≤ 0,9; 𝑆ном — номинальная мощность трансформатора, которая может приниматься в зависимости от удельной плотности нагрузки. Найденная по выражению величина 𝑁𝑇 𝑚𝑖𝑛 округляется до ближайшего большего целого числа. Выбор мощности трансформаторов цеховых подстанций производится на основе технико-экономических расчетов исходя из полной расчетной нагрузки объекта, удельной плотности нагрузки, затрат на питающую сеть напряжением до 1 кВ, стоимость потерь электроэнергии в трансформаторах и питающей сети напряжением до 1 кВ, а также других факторов. При выборе трансформаторов необходимо учитывать их перегрузочную способность, которая зависит от графика нагрузки и от предшествующей послеаварийному режиму загрузки трансформатора. Электроснабжение промышленных потребителей напряжением до 1 кВ обычно осуществляется от одно-, двух- и трех-трансформаторных подстанций. При известном числе трансформаторов 𝑁𝑇 на подстанциях цеха номинальная мощность трансформатора определяется по условию 𝑆ном ≥ 𝑆𝑝 𝑁𝑇 𝛽𝑇 Если задана номинальная мощность 𝑆ном и не учитываемая мощность конденсаторных установок напряжением до 1 кВ, то максимальное количество трансформаторов 𝑁𝑇 , устанавливаемых на объекте (в цеху, корпусе и т.п.), рассчитывается по выражению 𝑁𝑇 ≥ 𝑆𝑝.н 𝑆ном 𝛽𝑇 39. Внешнее электроснабжение при питании предприятий от энергосистемы с применением РП. Схема применяется для электроснабжения предприятий малой и средней мощности, удаленных от ИП на относительно небольшие расстояния. Электроснабжение осуществляется на U=6-10 кВ. Выключатель QB как правило в разомкнутом состоянии. ЦРП- если несколько РП. Uвнеш=Uвнутр. В первую очередь применяется КЛ. Токопроводы только на мощных предприятиях. Схемы со спаренными кабелями (или токороводами): 3х жил. При больших передаваемых мощностях вместо спаренных 3х жильных кабелей целесообразно применять в каждой линии 3 одножильных кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. 40. Внешнее электроснабжение с применением ГПП. Применяется для снабжения крупных промышленных удаленных от ИП на значительное расстояние. предприятий, Может быть также схема ГПП с короткозамыкателями и отделителями 41. РАДИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА НАПРЯЖЕНИИ 6-10 КВ. Применяются для электроснабжения крупных и ответственных потребителей, при размещении электрических нагрузок в разных направлениях от ИП. Может быть 2-ступенчатая с промежуточным РП и 1ступенчатая. 2-ступенчатые схемы применяются на больших и средних предприятиях для питания через РП крупных пунктов потребления ЭЭ. ЦЭП с дорогими ячейками выкл. нецелесообразно загружать большим количеством линий. 1-ступенчатые схемы применяются на небольших предприятиях. При радиальных схемах допускается глухое присоединение трансформаторов к КЛ 6-10 кВ. Следует избегать питание трансформаторов мощностью до 1000 кВА по разных КЛ большого сечения, выбранных по термической стойкости. Радиальные схемы требуют большого количества коммутационных аппаратов, увелич. число питающих линий; применять их следует обоснованно. Преимущества: простое исполнение, надежность эксплуатации, простая защита и автоматика работы, удобство 42.МАГИСТРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА НАПРЯЖЕНИИ 6-10 КВ Применяются для упорядоченном, близком к линейному расположению ТП относительно ИП. Главное достоинство-уменьшенное количество звеньев коммутации. Строятся с применением одиночных или двойных сквозных магистралей. Недостаток-низкая эффективность резервирования питания на напряжении до 1 кВ соседних ТП. Для избавления от этого недостатка применяются специальные схемы построения. К 1 магистральной линии рекомендуется подключать до 3 трансформаторов мощностью 630-1000 кВА, 2 трансформатора мощностью 1600 кВА. Трансфоматоры мощностью 2500 кВА питаются по радиальным схемам. 43.ДВОЙНЫЕ СКВОЗНЫЕ МАГИСТРАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 6-10 КВ При питании 2-ух трансформаторной подстанции могут применяться двойные сквозные магистрали. Черточки-разрывы,перемычки. Желательно, чтобы линии и разьединители были с предохранителями. Благодаря АВР по данным схеам можно питать ЭП любой категории. Схема надёжна. Возможен вариант схемы без ТП2, Т1 в ТП1 питаются по 1 КЛ. Но усложняются расчеты и защита такой схемы. Лучше избегать таких вариантов. 44.ВСТРЕЧНЫЕ МАГИСТРАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10 КВ При наличии 2 ИП, расположенных в разных местах возможно применение двойной сквозной магистрали в следующем виде: Недостаток - могут отличаться напряжения на шинах ТП в 1 и 2 секциях. При проектировании СЭС в 1 очередь следует применять магистральные схемы. Отказ от магистральных схем должен быть обоснован. 45. СМЕШАННЫЕ СХЕМЫ ВНУТРИЗАВОДСКОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА НАПРЯЖЕНИИ 6-10 КВ Схемы распределения ЭЭ на промышленных предприятиях редко бывают чисто магистральными или радиальными. В большинстве случаев применяются смешанные схемы (комбинированные). В таких схемах крупные и ответственные потребители (компрессоры, насосные станции) питаются по радиальным схемам, потребители менее ответственные, средней и небольшой мощности – по магистральным схемам. Смешанная схема 46. МАРКИ И КОНСТРУКЦИИ КАБЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 6-10 КВ Силовые кабели состоят из следующих основных элементов: токопроводящих жил, изоляции, оболочек и защитных покровов. Кроме основных элементов в конструкцию кабеля могут входить экраны, жилы защитного заземления и заполнители. Силовые кабели различают: по роду металла токопроводящих жил: алюминий или медь. По изоляционным материалам жил: -кабели с бумажной -с пластмассовой -резиновой изоляцией. По роду защиты изоляции жил кабелей: - кабели в металлической, -пластмассовой, -резиновой оболочке. По способу защиты от механических повреждений: бронированные и небронированные. По количеству жил - одно-, двух-, трех-, четырех-и пятижильные. Каждая конструкция кабелей имеет свои обозначение и марку. В кабельных сетях напряжением 6–10 кВ используются кабели с пропитанной бумажной изоляцией и герметичной оболочкой из алюминия или свинца (марок ААШв, ААБл, АСБ, СБ и т. п.), а также с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) в пластмассовой оболочке (марок АПвП, ПвП, АПвВ и т. п.) 47. РАСПОЛОЖЕНИЕ ОДНОЖИЛЬНЫХ КАБЕЛЕЙ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СПЭ ПРИ ПРОКЛАДКЕ Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена прокладываются в земле (скрытая прокладка) и воздухе (открытая прокладка). Скрытая прокладка осуществляется в земляных траншеях. Открытая прокладка по территории предприятия выполняется в кабельных сооружениях. Открытая прокладка кабелей в цехах промышленных предприятий производится по опорным конструкциям, изготавливаемым в виде стоек с полками, настенных полок и др. Прокладка кабельных линий (КЛ) в земляной траншее является одним из наиболее распространенных, простых и экономичных способов прокладки. Глубина заложения КЛ от планировочной отметки должна быть не менее 0,7 м для кабелей напряжением до 20 кВ и не менее 1 м для кабелей напряжением 35 кВ и выше. При прокладке в одном направлении большого количества кабелей (более 20), что характерно для энергоемких промышленных предприятий, используются кабельные сооружения: туннели, галереи, эстакады, каналы. 48. СПОСОБЫ ПРОКЛАДКИ КАБЕЛЕЙ НА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ. Кабели напряжением выше 1 кВ могут прокладываться открыто или скрыто в земле. Прокладка в земляных траншеях совершается в системах внешнего электроснабжения промышленных предприятий. На территории производственного объекта используют открытую прокладку кабелей: на металлоконструкциях, в лотках, коробах, по строительным элементам зданий и сооружений с креплением скобами, хомутами и т. п. Иногда кабели могут прокладываться в специальных сооружениях: блоках, каналах, туннелях и т. д. Во внутрицеховых электрических сетях кабельные линии прокладываются открыто, скрыто и в кабельных сооружениях. По стенам зданий не должны прокладываться кабели, питающие электроприемники первой категории. Кабели с большими сечениями токопроводящих жил внутри производственных зданий и кабельных сооружений размещают на стальных конструкциях (кронштейнах, кронштейнах-полках и т. д.), а с меньшими сечениями - обычно на лотках или в коробах. В открытых и скрытых электропроводках применяются стальные и пластмассовые трубы. Электропроводки в стальных трубах имеют высокую стоимость, требуют больших трудозатрат при выполнении электромонтажных работ и значительного расхода металла, поэтому их применяют, если по условиям окружающей среды другие виды электропроводок недопустимы. Лотком называется открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней защищенных изолированных проводов и кабелей. Лотки должны изготавливаться из несгораемых материалов и могут быть сплошными, перфорированными и решетчатыми. Коробом называется закрытая полая конструкция прямоугольного или другого сечения, предназначенная для прокладки в ней изолированных проводов и кабелей. Короб служит защитой от механических повреждений проложенных в них проводников. Короба разрешается прокладывать открыто и скрыто в помещениях и наружных установках. Применяемые для открытых электропроводок короба должны иметь, как правило, съемные или открывающиеся крышки. Прокладки кабелей в лотках и коробах по сравнению с открытыми электропроводками на конструкциях более надежны и удобны в эксплуатации, а также в большей степени удовлетворяют требованиям технической эстетики. Следует учитывать, что в коробах ухудшаются условия охлаждения кабелей. 49. ВЫБОР ЭКОНОМИЧЕСКИ ЦЕЛЕСООБРАЗНЫХ СЕЧЕНИЙ ЖИЛ КАБЕЛЕЙ И ПРОВОДОВ ВЛ Сечение проводников выбирается по условиям: Fэ I рл jэ jэ Tmax , конструк.исполн.линии, мат лапроводников, изолиции где jэ – нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2, принимаемое в зависимости от числа часов использования максимума нагрузки в год, типа изоляции и материала жил. Экономическая площадь сечения, полученная по выражению, округляется до ближайшего стандартного значения. По экономической плотности тока выбираются сечения проводников ЛЭП U до 220кВ. Необходимо учитывать, что при максимуме нагрузки в ночное время и для изолированных проводников до 16 мм квардратных jэ увеличивают на 40 % 50. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЙ ЖИЛ КАБЕЛЕЙ ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ РАСЧЕТНЫМ ТОКОМ НОРМАЛЬНОГО И ПОСЛЕАВАРИЙНОГО РЕЖИМОВ. Длительно допустимый ток по нагреву сопоставляется с максимально возможным расчетным током линии: где Кп — коэффициен, учитывающий условия прокладки проводов и кабелей. При выборе сечений проводников для ответвлений к отдельным электроприемникам в качестве Iр принимаются их номинальные токи Iном. Для электрических сетей напряжением до 1 кВ, поправочный коэффициент равен: где К1 и К2 — коэффициенты, учитывающие температуру окружающей среды и количество совместно проложенных проводников соответственно. Допустимые токи кабелей приводятся в справочной литературе с учетом применяемой изоляции, площади сечения жил, условий прокладки и нормированных температур нагрева жил и окружающей среды. В послеаварийных или ремонтных режимах кабели могут работать с перегрузкой, поэтому проверяются по условию: где Iра — расчетный ток линии в послеаварийном или ремонтном режиме; Kпер — кратность перегрузки; K1, К2, К3 — коэффициенты, соответственно учитывающие температуру окружающей среды, число работающих кабелей, проложенных в одной траншее, фактическое удельное тепловое сопротивление земли. 51. ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ЖИЛ КАБЕЛЕЙ ПО НАГРЕВУ ТОКОМ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ (ТЕРМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ) По термической стойкости к действию тока КЗ минимальное сечение жил кабелей определяется по выражению: Fт min Bk где Bk - тепловой импульс тока КЗ А2 с C С – расчетный коэффициент, зависящий от материала жил и изоляции 0,5 2 кабеля, начальную и конечную температуру жил, А с / мм Аллминий: c=100 А с 0,5 / мм 2 - при U=10 кВ c=98 А с 0,5 / мм 2 - при U=6 кВ Медь: c=150 А с 0,5 / мм 2 - при U=10 кВ c=147 А с 0,5 / мм 2 - при U=6 кВ Bk I 2k tотк Ta Ta 0, 01с tотк t з tв где t з - время защиты, tв - время отключения выключателя Если КЛ состоит из нескольких параллельных включ. кабелей, то расчет термич. стойкости сечения ведется по сквозному току КЗ (току КЗ в конце) 52.ЭКРАНЫ КАБЕЛЕЙ С ИЗОЛЯЦИЕ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА И СХЕМЫ ИЗ ЗАЗЕМЛЕНИЯ. Кабели с изоляцией из СПЭ имеют защитные экраны из медных проволок, которые выполняют важную защитную функцию в рабочем и аварийном режимах. Экран должен обеспечивать протекание токов в рабочих и аварийных режимах, а так же токов однофазных КЗ в сетях с глухозаземленной нейтралью. Эти функции выполняет экран как при отказе непосредственно самого кабеля так и при внешних повреждениях в распределительных сетях. Наиболее распрастронена схема - предуматривает соединение экранов по концам кабелей с их заземлением. При протекании переменного тока по жиле кабеля в экране индуцируется ЭДС. При такой схеме заземления под воздействием ЭДС в каждом экране протекает ток, который может достигать 40% от фазного тока. Токи вызывают потери мощности и электроэнергии в экранах и снижают пропускную способность кабелей из-за дополнительного нагрева. Эти потери меньше при расположении трех одножильных кабелей по вершинам равностороннего треугольника, чем при расположении кабелей в одной плоскости. 53. Выбор сечения экранов кабелей с изоляцией из СПЭ. Сечение экрана рассчитывается по формуле: Fэ Ik 2 tотк 0, 203 где Ik Полученное значение 2 - величина тока 2ух фазного КЗ Fэ округляется до ближайшего стандартного
![Компенсация реактивной мощности [14 кб] - netron](http://s1.studylib.ru/store/data/000762066_1-873b1211dcde4ff68acd7e1641f24cdd-300x300.png)
