Содержание
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
« Пермский государственный технический университет »
Кафедра микропроцессорных средств автоматизации
по дисциплине « Системы электроснабжения »
для студентов очной и заочной форм обучения специальности 140211.65 « Электроснабжение промышленных предприятий »
Составил : доцент каф . МСА , к . т . н . Ромодин А . В .
Раздел 1. Общая характеристика систем электроснабжения и электрических сетей .
Основные понятия и определения .
Электрические сети и их классификация .
Номинальные напряжения электрических сетей .
Нормативные материалы по электрическим системам и сетям .
Раздел 2. Конструкции линий электрических сетей .
Условия работы воздушных линий .
Опоры воздушных линий .
Провода воздушных линий .
Изоляция воздушных линий .
Компактные линии электропередачи .
Воздушные линии с изолированными проводами .
Внутренние линии электрических сетей .
Общая характеристика кабельных линий .
Способы прокладки кабельных линий .
Раздел 3. Схемы электрических сетей промышленных предприятий .
Источники питания и требования к надёжности электроснабжения .
Схемы подключения источников питания .
Выбор схемы распределения электроэнергии .
Схемы электрических сетей промышленных предприятий на напряжения 6–10 кВ .
Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ .
Схемы цеховых электрических сетей до 1 кВ .
Схемы осветительных сетей .
Конструктивное выполнение цеховых сетей напряжением до 1 кВ .
Раздел 4. Модели элементов систем электроснабжения .
Основные уравнения и математические модели линии электропередачи .
Погонные и волновые параметры воздушных и кабельных линий переменного тока .
Одноцепная транспонированная воздушная линия с нерасщепленной фазой .
Статические нагрузки в расчётных схемах электрических сетей .
Подготовка расчётной схемы электроэнергетической системы . Приведение к базисным
Раздел 5. Управление качеством электрической энергии .
5.1 Характеристики качества электроэнергии .
5.1.1 Электротехнический и технологический ущерб от ухудшения КЭ .
5.1.2 Отклонение частоты .
5.1.3 Отклонение напряжения .
5.1.4 Колебания напряжения .
5.1.5 Несинусоидальность напряжения .
5.1.6 Несимметрия напряжения .
5.1.7 Провалы напряжения .
5.2 Диагностика систем электроснабжения .
5.2.1 Диагностика состояния СЭС на этапе проектирования .
5.2.2 Анализ качества электрической энергии .
5.2.3 Порядок сравнения фактического и допустимого вкладов подсистемы .
5.3 Способы и технические средства обеспечения качества электроэнергии .
5.3.1 Регулирование напряжения трансформаторами .
5.3.2 Конденсаторная батарея для регулирования напряжения .
5.3.3 Компенсация высших гармонических составляющих тока .
5.3.4 Симметрирующий эффект конденсаторной батареи .
5.3.5 Компенсация колебаний напряжения .
5.3.6 Средства защиты от провалов напряжения .
5.4 Современные средства обеспечения КЭ .
5.4.1 Системные средства обеспечения КЭ .
Раздел 6. Пропускная способность электропередачи и мероприятия по её повышению ..
Расчёт режима линии электропередачи по мощности нагрузки .
Алгоритм расчёта линии электропередачи .
Раздел 7. Расчёты режимов разомкнутых и простейших замкнутых электрических сетей
Расчёты режимов разомкнутых сетей .
Расчёты режимов замкнутых сетей .
Упрощающие преобразования схем замещения .
Расчёт режимов сетей большой сложности .
Прямой метод расчёта сети .
Использование узловых уравнений .
Использование контурных уравнений .
Итерационные способы решения узлового уравнения .
Раздел 8. Подстанции промышленных предприятий .
Комплектные распределительные устройства ( КРУ ) напряжением до 1 кВ .
Комплектные распределительные устройства напряжением выше 1 кВ .
Конструктивное исполнение комплектных трансформаторных подстанций напряжением
Примеры выполнения подстанций 6–10/0,4–0,66 кВ .
Содержание конспекта соответствует программе курса « Системы электроснабжения », утверждённой ГОС для электроэнергетической специальности 140211.65 « Электроснабжение промышленных предприятий ».
Дисциплина « Системы электроснабжения » – одна из базовых , в которых закладывается фундамент специальной подготовки инженера – электроэнергетика .
Цель изучения дисциплины – формирование знаний в области теории расчётов и анализа режимов электрических систем и сетей , обеспечения при их проектировании и эксплуатации экономичности , надёжности , а также качества электроэнергии .
Основные задачи дисциплины – научить составлять схемы замещения , определять их параметры и рассчитывать режимы электрических систем и сетей ; научить основам проектирования электрических сетей и систем и методам повышения их экономичности , надёжности и качества электроэнергии ; ознакомить с физической сущностью явлений , сопровождающих процесс производства , распределения и потребления электроэнергии ; ознакомить с конструкциями линий электропередачи .
Содержание курса базируется на знаниях высшей математики , теоретических основ электротехники , прикладной механики , электрических машин , математических задач энергетики .
В конспекте лекций нет библиографических ссылок и указаний на первоисточники
и заимствования , которые делались из всех известных автору отечественных и зарубежных изданий .
Автор благодарен доктору технических наук , профессору В . М . Винокуру за многолетнее руководство научной работой , помощь и консультации , а также рецензенту данного учебно — методического пособия – канд . техн . наук , доценту М . Л . Сапункову и сотрудникам кафедры « Микропроцессорные средства автоматизации » ПГТУ –
сделавшими полезные замечания при обсуждении отдельных вопросов рассматриваемых в конспекте лекций .
Раздел 1. Общая характеристика систем электроснабжения и электрических сетей
Основные понятия и определения
Электрическая энергия производится , передается и распределяется потребителям по специально созданным структурам , которые называются электрическими системами ( электрическими сетями ). Рассмотрим основные понятия , относящиеся к электрическим системам , и дадим определения установкам , которые их составляют .
Энергетическая система – совокупность электростанций , электрических и тепловых сетей , соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства , преобразования и распределения электрической энергии и теплоты при общем управлении этим режимом .
Электроэнергетической ( электрической ) системой ( см . рис . 1) называется
совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы и питающихся от нее приёмников электрической энергии , объединённых общностью процесса производства , передачи , распределения и потребления электрической энергии .
Рис . 1. Схематическое представление электроэнергетической системы
Состояние электрической системы в некотором интервале времени называется режимом , который характеризуется определёнными показателями – параметрами режима , изменяющимися при изменении режима . К параметрам режима относятся напряжения в точках электроэнергетической системы , токи , активные и реактивные мощности протекающих по её элементам .
Различают четыре вида режимов работы электрических систем :
— нормальный установившийся режим , при котором его параметры постоянны ( в общем случае их отклонение от номинального значения незначительно );
— режим перегрузки , при котором его параметры значительно отличаются от номинальных , но не достигают критических значений ;
— аварийный режим , при котором его параметры превышают критические значения ;
— послеаварийный режим – это режим , при котором могут достигать критических значений .
Нормальный режим – это режим , при котором обеспечивается снабжение
электроэнергией всех потребителей с поддержанием её качества в установленных пределах . Основными составляющими электрической системы являются электрическая часть электрических станций , электрические сети и электроприёмники .
Электрическая станция – энергоустановка , предназначенная для производства электрической энергии или электрической энергии и теплоты , содержащая строительную часть , оборудование для производства энергии и необходимое вспомогательное оборудование . В зависимости от источника первичной энергии основные электрические станции делят на тепловые ( газ , уголь , мазут ), атомные ( ядерное топливо ) и гидравлические ( вода ).
Электрическая часть электростанций включает в себя основное и вспомогательное оборудование .
К основному оборудованию относятся : синхронные генераторы , вырабатывающие электроэнергию ; система шинопроводов , предназначенная для приёма электроэнергии от генераторов и распределение её к потребителям ; коммутационные аппараты – выключатели , предназначенные для включения и отключения цепей в нормальных и аварийных условиях , и разъединители , предназначенные для снятия напряжения с
обесточенных частей электроустановок и для создания видимого разрыва цепи ( разъединители , как правило , не предназначены для разрыва рабочего тока установки ); электроприёмники собственных нужд ( насосы , вентиляторы , аварийное электрическое освещение и т . д .). К вспомогательному оборудованию относится оборудование предназначенное для выполнения функций измерения , сигнализации , защиты и автоматики и т . д .
Электрическая сеть – совокупность подстанций , распределительных устройств и соединяющих их линий электропередачи , работающих на определенной территории . Она
предназначена для передачи электроэнергии от электростанций к потребителям и её распределения ( рис . 1).
Подстанция – электроустановка , предназначенная для приёма , преобразования и распределения электрической энергии , состоящая из трансформаторов или других
преобразователей электрической энергии , устройств управления и вспомогательных устройств .
Распределительное устройство – электроустановка , предназначенная для приёма и распределения электрической энергии на одном напряжении , содержащая коммутационные аппараты и соединяющие их сборные шины , устройства управления и защиты . Распределительные устройства сооружаются на всех напряжениях любых подстанций и делятся на открытые ( ОРУ ) и закрытые ( ЗРУ ).
Линия электропередачи – электроустановка , состоящая из проводов , кабелей , изолирующих элементов и несущих конструкций , предназначенная для передачи
электрической энергии между двумя пунктами электроэнергетической системы с возможным промежуточным отбором . Линии бывают воздушные ( ВЛ ) и кабельные ( КЛ ).
ВЛ — устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам ,
расположенным па открытом воздухе и прикреплённым при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам , стойкам на зданиях и инженерных сооружениях .
КЛ называется линия для передачи электроэнергии , состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными , стопорными и концевыми муфтами . Кабельные линии размещают в земле либо в специально предназначенных для них кабельных сооружениях , к которым относят туннели , каналы , короба , блоки и др .
Приёмник электрической энергии ( электроприёмник ) – аппарат , агрегат , механизм ,
предназначенные для преобразования электрической энергии в другой вид .
Потребителем электрической энергии называется электроприёмник или группа электроприёмников , объединённых технологическим процессом и размещающихся на определённой территории .
Электрические сети и их классификация
Электрические сети современных электрических систем весьма разнообразны и сложны . В настоящее время отсутствует строгая классификация электрических сетей . Фактически она осуществляется по следующим признакам : по роду тока , номинальному напряжению , выполняемым функциям , характеру потребителя , конфигурации схемы сети и т . д .
По роду тока различаются сети переменного и постоянного тока ; по напряжению :
сверхвысокого напряжения – от 330 кВ и выше , высокого напряжения – от 6 до 220 кВ , низкого напряжения – до 1000 В .
По конфигурации схемы сети делятся на замкнутые и разомкнутые . К разомкнутым относят сети , электроприёмники которых могут получать электроэнергию только с одной стороны . Они бывают радиальными , магистральными и разветвленными . Замкнутой называют электрическую сеть , каждая линия электропередачи которой входит хотя бы в один замкнутый контур ( рис . 2).
Рис . 2. Конфигурации электрической сети :
а – радиальная ; б – магистральная ; в – разветвлённая ; г – замкнутая
По выполняемым функциям различают системообразующие , питающие и распределительные сети . Системообразующие сети напряжением 330–1150 кВ осуществляют функции формирования объединённых энергосистем , объединяя мощные электростанции и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления , и одновременно обеспечивают передачу электроэнергии от мощных электростанций . Системообразующие сети осуществляют системные связи , т . е . связи очень большой длины между энергосистемами . Режимом системообразующих сетей управляет диспетчер объединенного диспетчерского управления ( ОДУ ). В ОДУ входит несколько районных энергосистем – районных энергетических управлений ( РЭУ ).
Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и частично от шин 110–220 кВ электростанций к центрам питания распределительных сетей – районным подстанциям . Питающие сети обычно замкнутые . Как правило , напряжение этих сетей ранее было 110—220 кВ . Однако , по мере роста плотности нагрузок , мощности электростанций и протяжённости электрических сетей увеличивается и напряжение распределительных сетей . В последнее время напряжение питающих сетей иногда бывает 330–500 кВ .
Районная подстанция имеет обычно высшее напряжение 110–220 кВ и низшее напряжение 6–35 кВ . На этой подстанции устанавливают трансформаторы , позволяющие регулировать под нагрузкой напряжение на шинах низшего напряжения . Эти шины – центральные подстанции распределительной сети , которая присоединена к ним .
Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от шин низшего напряжения районных подстанций к промышленным , городским , сельским потребителям . Такие распределительные сети обычно разомкнутые
работают в разомкнутом режиме . Различают распределительные сети высокого
> 1 кВ ) и низкого ( U н кВ ) напряжения . В свою очередь по характеру потребителя
распределительные сети подразделяются на промышленные , городские и сельскохозяйственного назначения . Ранее такие распределительные сети выполнялись с напряжением 35 кВ и ниже , а в настоящее время – до 110 и даже 220 кВ . Преимущественное распространение в распределительных сетях имеет напряжение 10 кВ , сети 6 кВ применяются при наличии на предприятиях значительной нагрузки
электродвигателей с номинальным напряжением 6 кВ . Напряжение 35 кВ широко используется для создания центров питания сетей 6 и 10 кВ в основном в сельской местности . Передача электроэнергии на напряжении 35 кВ непосредственно потребителям , т . е . трансформация 35/0,4 кВ , используется реже .
Для электроснабжения больших промышленных предприятий и крупных городов осуществляется глубокий ввод высокого напряжения , т . е . сооружение подстанций с первичным напряжением 110–500 кВ вблизи центров нагрузок .
Иногда электрические сети подразделяются на местные и районные . При этом к местным относят сети напряжением 35 кВ и ниже , а к районным – напряжением выше 35 кВ .
В зависимости от режима работы нейтрали электрические сети делят на сети с изолированной нейтралью , с заземленной нейтралью , с эффективно заземленной нейтралью и с компенсированной нейтралью . В сети с изолированной нейтралью
нейтрали оборудования не присоединены к заземляющим устройствам или присоединены к ним через устройства с большим сопротивлением .
Электрическая сеть , содержащая оборудование , нейтрали которого соединены с
заземляющими устройствами непосредственно или через устройство с малым сопротивлением по сравнению с сопротивлением нулевой последовательности , относится к сети с заземленной нейтралью . В электрической сети с компенсированной нейтралью все или часть нейтралей оборудования заземлены через дугогасящие реакторы .
Фрагмент электрических сетей , иллюстрирующий взаимосвязь разных их видов , представлен на рис . 3. На мощных электростанциях ( ЭС 1 и ЭС 2) электроэнергия генераторного напряжения трансформируется с повышением напряжения до 330 кВ на повышающих подстанциях ( ПС 1 и ПС 2). Системообразующая сеть состоит из линий сверхвысокого напряжения Л 1, Л 2 и ЛЗ . На подстанции системообразующей сети ПСЗ электроэнергия трансформируется на напряжение 220 кВ и поступает в питающую сеть . Питающие сети , как правило , содержат замкнутые контуры , что повышает надёжность электроснабжения потребителей . Шины среднего и низшего напряжений районных подстанций ( ПС 4, ПС 5, ПС 6) являются центрами питания распределительных сетей , в которых электроэнергия либо подводится к распределительным пунктам ( РП ), либо поступает в трансформаторные подстанции ( ТП 1, ТП 2).
Конспект лекций и презентаций
Навигация
Поддержка учебных курсов
Контрольная работа для студ. ЗО
Последние новости
Поиск по форумам
Предстоящие события
Последние действия
Со времени Вашего последнего входа ничего нового не произошло
Токи коротких замыканий и замыкания на землю
Содержание:
1. Токи коротких замыканий и замыканий на землю………………………………………….1
2. Причины к. з. и замыканий на землю………………………………………………………..3
3. Назначение расчетов к. з. Основные допущения при расчетах……………………………3
4. Составление расчетных схем, схем замещения и применения системы единиц…………4
6. Система относительных единиц……………………………………………………………..6
7. Методы преобразования и упрощения эквивалентных схем………………………………8
8. Определение сопротивлений элементов системы электроснабжения…………………….9
9. Трехфазное к. з. в простейшей электрической цепи………………………………………12
10. Определение токов к. з. по расчетным кривым. Расчет по индивидуальному затуханию……………………………………………………………………………………….25
11. определение токов к. з. в сельских сетях напряжением выше 1кВ……………………..32
12. вычисление токов к. з. со стальными проводами………………………………………..34
13. Учет влияния синхронных и асинхронных электродвигателей в величине токов к. з..35
ТОКИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ И ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ
Коротким замыканием называется всякое непредусмотренное нормальным режимом замыкание между токоведущими частями, принадлежащими разным фазам .
Замыканием на землюназывается всякое непредусмотренное нормальнымрежимом
Системы замыкание на землю токоведущих частей
По числу фаз замкнутых накоротко между собой или с нулевым проводом различают:
трёхфазное, двухфазное и однофазное к.з..
По числу фаз замкнутых на землю также различают: трёхфазное, двухфазное и однофазное к.з..
При анализе процессов, связанных с замыканиями на землю, различают случаи, когда
нейтраль системы заземлена наглухо, или через какое-либо сопротивление или когда она изолирована.
Несколько обоснованно стоят вопросы, связанные с к. з. в сетях два провода-земля
(ДПЗ). Замыкание между двумя проводами линии. ДПЗ не отличается от двухфазного к. з.
Для сетей ДПЗ является также замыканием одного из проводов на землю. Замыкание на землю двух проводов линии ДПЗ соответствует трёхфазному к. з. трёхпроводной линии.
Возможно на различных “U” различные сочетания проводов в ЛЭП. Так в сетях 0,38 Кв
четырёхпроводная система .В сетях 6-35 кВ трёхпроводная и выше 55 кВ четырёхпроводная . (см. рис. 1 )
РИС.1
≥ 110кВ
РИС 2 Кривые изменения тока трёхфазного к. з.
а-в цепи синхронного генератора без АВР; б- в цепи синхронного генератора с АВР
в-в цепи, питающейся от энергосистеми
В результате к.з. резко повышается ток в сети. На рис2 осциллограммы токов к.з. при замыкании в близи от эл. станции с генераторами не имеющих АВР и имеющих. До точки
“О”-нормальный режим, i0 – мгновенное значение тока в момент к. з. В течение первого полупериода ток возрастает до наибольшего мгновенного значения iу, которое называют
ударным током.В последующие периоды времени , ток к.з. постепенно убывает до своего установившегося значения. Если к.з. произошло от ЭС с генераторами снабжёнными АРВ, то процесс протекает по другому. При к.з. “U” генератора снижается, но спустя некоторое время, определяемое запаздыванием системы, вступает действие АРВ, которое повышает . “U”, а следовательно и значение “I”.
К симметричному к.з. относят трёхфазное к.з. 
.Сопротивление всех трёх фаз до точки к.з. одинаково. Расчёт можно вести по одной фазе. К несимметричным к.з. относят двухфазное 
, двухфазное на землю 
и однофазное 
,которое может возникнуть только в системах с заземлённой нейтралью. В сетях с заземлённой нейтралью
65% составляют ,20 % — , 10 % — ,и только 5 %- . В ВЛ с изолированной нейтралью более 2/3 к.з. приходится на двухфазные и остальные на трёх –
Причины к.з. и замыканий на землю
Как правило весьма разнообразны, но в основном их две: -нарушение изоляции и ошибки в действиях обслуживающего персонала.
Нарушение изоляции:
ВЛ— имеют большое число пролётов. Появление на изоляторах пыли, грязи, отложение солей значительно снижает диэлектрическую прочность изоляторов, Важной причиной уменьшения электрической прочности изоляторов является старение изоляторов, изменение структуры материала и появления микротрещин.
КЛ— находятся в более благоприятных условиях чем ВЛ ,т.к. нет атмосферных воздействий. Однако КЛ менее доступны надзору и профремонту. Слабое место КЛ – кабельные муфты, несовершенная защита от попадания влаги. В северных условиях в наружних установках теряют пластичность – растрескивание массы из- за низких t°С.
Распределительные устройства — в них применяются изоляционные материалы с разными свойствами, поэтому сложно добиться одинаковой надёжности изоляции. Повреждения в РУ гораздо реже чем в ВЛ и КЛ, в том числе и из-за возможности профилактических осмотров (территория мала ).
Назначение расчётов к.з.
Основные допущения при расчётах.
Наиболее часто расчёты режимов к.з. выполняются для решения следующих задач :
— выбор аппаратуру и проверка токоведущих частей по режиму к.з. ;
— выбор и оценка схемы эл. соединений как отдельных установок,так и системы в целом.
— проектирование и настройка устройств РЗ и А
— конструктивное исполнение элементов РУ ;
— определение числа заземлённых нейтралей ;
— проектирование и проверка защитных заземлений;
— подбор характеристик разрядников для защиты от перенапряжений.
Перечисленные задачи решаются при проектировании и в эксплуатации как промышленных, так и сельских объектов. Однако необходимо учитывать некоторые особенности с/х электроснабжения. Аппараты выпускаемые промышленностью рассчитаны для установки в СЭС централизованных и, следовательно, они рассчитаны на большие токи к.з. В децентрализованных СЭС токи к.з. малы и поэтому проверку аппаратов на них часто не делают. Когда же сеть работает совместно с районной энергосистемой считать надо.
На протекание процесса к.з. в сложной системе влияет значительное число факторов. Характер изменения токов и напряжений при к.з. определяется значениями R и X цепи к.з. , параметрами генераторв, их регулировочными характеристиками (АВР), величиной и характером нагрузки ЭЭС. При расчёте режима сети, а затем и к.з. все или часто указанных параметров могут быть известны лишь приближённо. Кроме того на величину тока к.з. большое влияние оказывает величина переходного сопротивления в месте к.з. (дуга), которая может колебаться в значительных пределах. Для абсолютного большинства электротехнических задач интерес представляют лишь предельные значения токов к.з.- максимально возможные и минимально возможные (РЗА).
Учитывая это при расчётах к.з. делается ряд достаточно обоснованных допущений, значительно упрощающих расчёты и вместе с тем не приводящих к большим погрешностям в результатах.
— все источники питания работают с номинальной нагрузкой и синхронно (нет качаний);
— все генераторы имеют АРВ и форсировку возбуждения;
— расчётное “U” каждой ступени сети на 5 % больше номинального;
— пренебрежение емкостными проводимостями всех элементов системы и намагничивающими токами трансформаторов и схем их замещения-одно индукт. сопротивление.
— у всех элементов сети учитывается только индуктивное сопротивление. Активное, если R≥0.33X , Поэтому только для ВЛ 0,4 Кв, выполненных стальными проводами;
— равенство сопротивлений отдельных фаз всех элементов трёхфазной системы кроме сетей (ДПЗ).
— пренебрежение переходным сопротивлением в месте к.з.
Составление расчётных схем- схем замещения и применение системы единиц
Целью расчёта режима к.з. является определение величины токов, а иногда и “U” и “Р” в одном или нескольких элементах СЭС. Для расчётов прежде всего необходимо составить расчётную схему установки, которая включает все элементы, влияющие на режим к.з. (см. рис.3)
На основании расчётной схемы составляют однолинейную схему замещения, в которую все элементы системы вводятся своими эквивалентными сопротивлениями, а источники питания –ЭДСами
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8810 — 
| 7168 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
