Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Электр станциялары, тораптары және жүйелері кафедрасы

 

 


ЭЛЕКТР ТОРАПТАРЫ МЕН ЖҮЙЕЛЕРІН ЕСЕПТЕУ ЖӘНЕ ЖОБАЛАУ

Дәрістер жинағы

5В071800 – Электрэнергетика мамандығының студенттері үшін

 

                                                      

 

Алматы 2010

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: В.Н. Сажин, К.К. Хожин Г.Х., Оржанова Ж.К. Электр тораптары мен жүйелерін есептеу және жобалау. Дәрістер жинағы 5В071800 – Электрэнергетика мамандығы үшін.- Алматы: АЭжБУ, 2010, -  50 б.

Әдістемелік нұсқауда электр тораптарын жобалауға байланысты мынадай сұрақтар қарастырылған: технико-экономикалық есептеулер негізі, тораптардың тиімді конфигурациясын таңдау, сымдар мен кәбілдердің қимасын таңдау және тексеру, кернеуі әртүрлі класты электр тораптарының сұлбасын құру принциптері, сонымен қатар электр тораптарының өткізгіштік қабілеттілігін арттыру жолдары.

 

Кіріспе

«Электрлік тораптар мен жүйелерді жобалау мен есептеу» пәні «Электрлік тораптар мен жүйелер» пәнінің жалғасы болып табылады. Пәнді оқытудың мақсаты – студенттерді технико-экономикалық есептеулерден, нақты кернеуді таңдау, тораптың мақсатты конфигурациясын таңдау, өткізгіштердің тоғысқан жерін таңдаудан бастап, электрэнергияны тарату және беру жүйелерінің сұлбасын құрастыру негіздерінен аяқталатын электрлік тораптар мен жүйелерді жобалау негіздерімен таныстыру.

Пәннің негізгі міндеттері - негізгі экономикалық көрсеткіштерді анықтауға үйрету, электрлік тораптардың дамуының салыстырмалы технико-экономикалық тиімді варианттарын дұрыс пайдалану, жобаланған тораптың конфигурациясы мен нақты кернеуін таңдай білуге үйрену.

Пәннің мазмұны жоғары математикаға, электро-техниканың теориялық негіздеріне, электрлік тораптар мен жүйелердің негізгі бөлімдерінің білімдері мен ЭЕМ программалау мен энергетика экономикасына негізделеді.  

 

1 Дәріс. Электрлік тораптар мен жүйелерді жобалаудың әдістері мен міндеттері

 

Дәріс мазмұны: электрлік тораптар мен жүйелерді жобалаудың әдістері мен міндеттері.

Дәріс мақсаты: электрлік тораптар мен жүйелерді жобалау әдістерімен танысу және жобалау кезіндегі міндеттерді шешу.

Электрлік тораптар мен жүйелерді жобалаудың міндеті энергожүйелердің дамуын анықтайтын, электрмен қамтамасыз етудің сенімділігі мен электрэнергиясының сапасы жөнінен техникалық шектеулер қойылған кезде, тұтынушыларды электрлік және жылу энергиясымен қамту шығынын төмендетуді қамтамасыз ететін шешімдерді технико-экономикалық негіздеу және өңдеу болып саналады.

Электрлік тораптарды жобалаудың түрлі кезеңдерінде құрамы мен көлемдерінің әртүрлі міндеттері шешіледі, олардың мазмұны шамамен төмендегідей болады:

-         электрлік тораптардың конфигурациясын және оның құрылымдық орындалуын (әуелік, кәбілдік) таңдау;

-         әр желідегі тізбектердің санын және қосалқы станса трансформаторларының санын таңдау;

-         желілердің нақты кернеуін таңдау;

-         желі өткізгіштерінің материалын және тоғысқан жерлерін таңдау;

-         қосалқы станса сұлбасын таңдау;

-         тұтынушылар талап ететін электрмен қамту сенімділігін қамтамасыз ететін техникалық құралдарды негізге алу;

-         талапқа сай кернеумен қамтамасыз ететін техникалық құралдарды таңдау;

-         электрлік тораптар қызметінің үнемділігін жоғарылататын құралдарды негізге алу;

-         тораптың өткізгіштік қабілетін жоғарылататын құралдарды таңдау;

 

Технико-экономикалық есептеулердің әдістемесі және экономикалық тиімділігінің сәйкес келетін критерийлері тапсырманың қойылымына байланысты таңдалып алынады. Берілу жүйелерінің элементтері мен электрэнергияға жүктелген міндеттеріне байланысты төмендегідей тапсырмаларды бөлуге болады:

-         жобаланған электр стансаның жүйеге қуатты беруі;

-         қолданыстағы электрлік торапқа жаңа тұтынушыны қосу;

-         тұтынушыларды электрмен қамтудың сенімділігін жоғарылату үшін электрлік тораптарды дамыту;

-         электрлік тораптарды оның үнемділік қызметін арттыру мақсатында дамыту;

 

Электр энергияны таратушы және өткізуші жүйелері объектілерінің маңыздылығы кешенді болуы да мүмкін. Мысалы, жаңа электр стансаның қуатын жүйеге қосу, бір уақытта жүйе түзгіш тораптың сенімділігін жоғарылату құралы ретінде де өтуі мүмкін. Егер торапқа жаңа тұтынушыны қосу міндеті тұратын болса,  онда эффект бәрінен бұрын қосымша электрэнергияның сатылымы арқасында ғана көрінеді. Осы орайда, дұрысына келгенде, электр тораптарының даму варианты бойынша шешім қабылдау, сенімділік факторын қатар есепке алу арқылы, түрлі варианттардың салыстырмалы тиімділігінің негізінде жүзеге асады.

Егер торапты дамытудың негізгі мақсаты оның сенімділігін арттыру болса, оған қоса резервті желілер құрылғылары арқылы, жоғары кернеуді жүктеменің орталығына терең енгізу, қосалқы стансалардағы трансформаторлардың санын арттыру және т.б. арқылы қол жеткізуге болады. Бұл шаралар бір мезгілде электроэнергиямен қуаттың шығынының төмендеуі есебінен торап қызметінің үнемделуіне көмектеседі.

Электрлік тораптарды дамыту бойынша кез келген шешім, жалпы энергожүйелерін дамыту міндетімен байланысты. Шынында, мысалы, торапқа жаңа тұтынушыны қосу, тек жүйеде генерациялаушы қуаттың резерві болған кезде ғана жүзеге асуы мүмкін. Керісінше жағдайда, қосымша генерациялаушы көздерді жасауға және оларды пайдалануға кететін шығын есептелуі керек. Алайда, электрлік тораптардың жекелеген міндеттерін шешу барысында барлық энергожүйенің даму тиімділігіне баға беру қиынға соғады. Сондықтан, бұндай жағдайда генерациялаушы қуаттың қажетті дамуын есептеу электрлік тораптардағы электрэнергияның 1 кВт сағ. құнына сәйкес шығынын есептеу арқылы жүзеге асады.

 

2 Дәріс. Негізгі экономикалық көрсеткіштер

 

Дәріс мазмұны: беріліс жүйелерінің негізгі экономикалық көрсеткіштері және электр энергиясын тарату.

Дәріс мақсаты: электр тораптарының негізгі экономикалық көрсеткіштерін оқыту.

          Электр тораптарының негізгі экономикалық көрсеткіштеріне күрделі шығындар (ақша салымы), жылдық ұстанымдар (жыл бойы пайдаланылған шығындар), таза дисконтты табыс және салынатын объектінің өтелу уақыты жатады.

Күрделі шығындар (инвестициялар) бұл жаңа құрылысқа және қолданыстағы объектілерді қайта жаңғыртуға қажетті бір мезгілдік қаражат. Беріліс жүйелеріне және электр энергияны бөлуге қатысты күрделі шығындарды (құрылғының бағасы) төмендегідей құрамда көрсетуге болады:

 

                                                                                      (2.1)

 

  мүндағы Кпс1, Кпс22 -  жоғарылатушы және төмендетуші қосалқы стансалардың құны;

  Кл  - электр беріліс желілер қондырғысының құны.

    (2.1) формуласындағы жүйенің әрбір элементінің құны, көптеген факторлар арқылы анықталады. Мысалы, әуелік желі арқылы электр беріліс қондырғысының құнына оның нақты қуаты, фазасының құрылымы және өткізгіштер қимасының ауданы, тізбектер саны, тіректер материалы мен түрі, жел және мұздақтар арқылы құрылыс желілерінің климаттық аудандары, жергілікті жердің жер бедерінің сипаты және желі трассаларының өту жағдайы (қоныс тепкен халық орналасқан жерлер), өндірістік базадан алыстығы және тағы басқалар әсер етеді. Желілірдің ақырғы құны оның алдын-ала анықталған жоғарыда аталған факторлар бойынша, сметалық есептеуді орындау негізінде көрінетін нақты жобалануы арқылы есептелінеді.

Қосалқы стансаның үлкейтілген құны мына түрде болуы мүмкін:

 

                                                     (2.2)

 

мұндағы Kti Кячj, Кку – біртекті трансформаторлардың (автотрансформаторлардың), тарату құрылғылары ұяшықтардың және компенсация құрылғыларының сәйкесті құны;

nti, пячj, nукжалпы санының ішіндегі біртекті элементтердің сәйкесті саны.

Қосалқы стансаның құнына, басқару шиті ғимараты, релелік қорғаныстар және автоматикалар, өзіндік мұқтаждық жабдықтары, су және жылумен жабдықтаулар, қоршаулар, жолдар, территорияны жарықтандыру және т.б. тұратын капиталдық шығындардың Кп  тұрақты құраушылары кіреді. Бұл құн біріншілік сұлба және қосалқы станса жоғары кернеулі тарату құрылғыларының қосылыс санына тәуелді үлкен көрсеткіштермен беріледі.   

Жылдық ұстанымдар бұлар электр энергияны таратуға және беріліс жүйелерінің қондырғыларымен құрылғыларын пайдалануға қажетті жыл бойына кеткен шығындар. Оларға:

          - электр тораптары объектісінің амортизациясына бөлінген қаражат;

          - пайдалануға кеткен шығындар (жөндеу және қызмет көрсету);

          - торап элементтеріндегі шығындалған электр энергияның құны.

Амортизациялауға бөлінген қаражаттың мәні, электр тораптарының әр объектісі белгілі бір уақытқа tc дейін  қызмет етуге есептелуіне қарай негізделген. Пайдалану барысында уақыты өткен объект жарамсыз болып қалады. Егер ескі объектінің орнына жаңасын алу міндеті тұратын болса, онда осы кезең аралығында сәйкесті қаражат жиналуы тиіс. Осы жинақ ақша амортизациялауға бөлінген қаражат есебінен болады. Амортизацияның нормаларын алғашқы күрделі шығынның К үлессінен, объектінің қызмет көрсету уақыты tc  есебіне байланысты таңдап алады:

 

                                       

 

 мұндағы Клобъектінің қызмет етуден қалғаннан кейінгі ликвидті құны, ол берілген объекті ликвидацияланғаннан кейін құрамындағы материалдарымен қондырғылары басқа да бағытта пайдалануға мүмкіндігі бар.

Бұл формуладан көретініміз, амортизациялауға қойылатын норма қызмет көрсету уақытына кері пропорционалды. Мысалы, ағаш тіреулерден жасалған электр берілістерінің желілері үшін ра мәні, металл тіреулерден жасалған желілерге қарағанда үлкен болуы керек, себебі, соңғысының қызмет ету ұзақтығы жоғары.

Амортизациялауға бөлінген қаражат нормасын біле отырып, жыл сайынғы амортизациялау шығынын мына формула бойынша анықтайды:

 

                                           .                                                         (2.3)

 

Электр тораптарын пайдалануға кеткен шығындарға жыл бойғы жөндеу және техникалық жабдықтауға кеткен шығындар кіреді.  

Пайдалануға кеткен шығындар желілер мен қосалқы стансалардың кернеуіне және құрылысына байланысты. Жобалы есептеулерде оларды күрделі шығынның үлесінен анықтайды

 

                                        .                                                              (2.4)

 

Электр тораптарындағы шығындалған электр энергиясының құны былайша анықталады:

                                                                         (2.5)

 

мұндағы - максималды режімдегі қуаттың жүктемелік шығыны;

 *  - бос жүрістегі қуат шығыны;

  τ – максималды шығын уақыты;

  Т – бір жылдағы элемент жұмысының сағат саны;

  βн, βх – 1кВт сағ электр энергиясының шығын құны.

Осыған орай, жылдық ұстанымдар

 

                                .                                                         (2.6)

 

Берілетін қуаттың бірлігіне жататын, салыстырмалы жылдық ұстанымдар, электр энергия берілісінің өзіндік құны деп аталады

 

                                                                                            (2.7)  

 

мұндағы Рнб  -  ең көп берілетін қуат;

               Тнбмаксималды жүктеменің пайдалану сағат саны.  

Таза дисконтты табыс (ТДТ) инвестицияланатын жобаның тиімділігінің негізгі көрсеткіштерінің бірі. Бұл жиынтық ақша түсірімінің жиынтық шығынынан жоғары болуы, онда түрлі уақыт кезеңдеріне жататын эффектінің теңсіздіктері есептеледі. Сонымен, дисконттау деп, ақша ағымдарының түрлі уақыт мәндерін келтіруді айтады (ақша түсімі, капитал салу және басқалар). Дисконттау кезінде пайдаланылатын негізгі экономикалық норматив Е дисконт нормасы, ол бірлік үлесінде немесе жылдық пайыз мөлшерінде көрінеді.

Егер дисконттау объектінің құрылған жылы іске асырылса, онда ТДТ көрсеткіші мына түрге ие:

 

                                                                                 (2.8)             

мұндағы Дt жылдық жиынтық табыс t, оған тұтынушылар алатын электр энергиясына төлем кіреді;

    Иtжылдық пайдаланылатын және басқа да шығындар t;

    Кtжылдық күрделі шығындар t;

    Τ  -  есептеу уақыты.

Объектінің құрылысы ТДТ > 0 болғанда ғана тиімді.

Егер есептеу уақытын Τ объектінің қызмет ету уақытымен шектемесе, онда пайдалану шығынына амортизациялауға бөлінетін қаржы кіруі тиіс. Мұндай шарттар үнемі жетілдіріліп, дамып отыратын электр энергияны тарату және беру жүйелеріне тән, сондықтан оларға нақты қызмет ету уақытын белгілеу мүмкін емес.

 (2.8) өрнегінде Ε норма дисконт нормасы несие берудің пайыздық үлесіне немесе қаражатты банкте сақтағанға тең.

 Күрделі шығындарды өтеу уақыты күрделі шығындардың К жалпы тиімділігін сипаттайды:

 

                                                                                                        (2.9)                                     

 

мұндағы Π  - объектіні құру есебінен алынатын табыс.

Электр тораптарында кейде қаражатты өтеу уақытына келесі өрнекті пайдаланады:

 

                                                                                                                  (2.10)

 

мұндағы К – электр торабы объектісін жетілдіру (дамыту) мақсатында пайдаланылатын күрделі шығындар; И1 И2 — күрделі шығынды жүзеге асыруға дейінгі және жүзеге асырудан кейінгі жылдық ұстанымдар, И2 < И1, мысалы, электр энергияның шығын құнының төмендеуі есебінен болады.

                         

3 Дәріс. Салыстырмалы техника экономикалық тиімділіктің критерийлері

 

Дәріс мазмұны: электр тораптары объектілерінің қондырғысына түрлі критерийлер мен техникалық экономикалық баға беру.

Дәрістің мақсаты: электр тораптары қондырғыларының салыстырмалы техникалық экономикалық тиімділігін қарастыру.

 

Егер алдын-ала белгіленген техникалық параметрлері бар электр тораптары объектілірінің қондырғысының тиімділігі қарастырылатын болса, мысалы, жаңа тұтынушы қосылатын нақты кернеумен электр беріліс желі өткізгіштерінің тоғысу ауданы, онда экономикалық критерий түрінде (2.8) өрнегімен анықталатын таза дисконтты табыс пайдаланылуы мүмкін. Бұл жағдайда желі қондырғыларының тиімділігі электр энергиясының қосымша сандық жүйесін сату арқылы көрінеді. Жоғарыда аталғандай, мұндай объекті құрылғысының ТДТ > 0 болғанда ғана орынды болып табылады.

Алайда техникалық экономикалық талдаудың көптеген жағдайларында электр тораптарын дамытудың нақты міндеттерін шешу түрлі варианттармен жүзеге асуы мүмкін.  Ондай кезде (2.8) өрнегі бойынша ТДТ әрбір белгіленген нұсқа арқылы саналады, және ТДТ қайсысында жоғары болса, сол нұсқа ең тиімді болып саналады:

 

                                                                     (3.1)

                             

мұндағы i – нұсқа нөмірі;

      Иti – амортизациялауға бөлінген қаржыны есептегендегі жылдық ұстаным t;

      Τ -  есептеу уақыты, онда объектінің қызмет ету уақыты шексіз Т= ∞.

Осылайша, салыстырмалы тиімділіктің міндеті шешіледі.

Егер есептеу уақыты Τ ретінде капиталды салғаннан бастап, объектінің қызмет ету уақыты біткенге дейінгі кезеңді алса, онда (3.1) формуласында ликвидті құнды Кл  есепке алу керек:

 

                           .                           (3.2)

 

(3.2) формуласына бір жылдағы t жылдық ұстанымдарды Иti амортизациялауға бөлінген қаржыны есепке алмайды.

ТДТ-ның (3.1) және (3.2) өрнектері түрлі өндірістік эффектісі бар нұсқаларды салыстыруға мүмкіндік береді. Оған қоса, электр энергияны бөлу мен беру жүйелерінің көптеген міндеттерінде бірдей өндірістік эффектісі бар техникалық өзара алмасатын нұсқалар қарастырылады, яғни, мысалы, бірдей өткізгіштік қабілетті (беру қуаты), бірдей сенімділікті және т.б. қанағаттандырады. Мұндай кезде табыс  Дti бірдей болады, сондықтан ТДТ критерийінен (3.1) және (3.2) формулалары бойынша шығын критерийлеріне өтуге болады:

 

                                                                                  (3.3)

немесе

 

                                                       

 

мұнда максималды ТДТ критериі минимум шығын критериімен алмастырылады.

Көптеген таралған жағдайлар үшін, бір жылдан кейін Т капиталдық салымдар жасалынбайды, ал жыл сайынғы ұстанымдар өзгеріссіз қалады. Сонда (3.3) формуласынан салыстырмалы эффективтіліктің экономикалық критериі алынады:

 

                                                                 (3.4)

 

мұндағы Ипостобъектінің жобалы пайдалану режіміндегі Т жылынан кейінгі жылдық өзгеріссіз ұстанымдар.

(3.3) өрнегінің негізінде алынған экономикалық критерий мына түрде болады:

                                                                (3.5)

 

мұндағы  ΔИti—  (t — 1) жылымен салыстырғандағы t жылындағы жылдық пайдалануға кеткен шығынның өзгерісі.

(3.5) критериі (3.4) критериі сияқты Т жылдан кейін объекті жобадағы қуатқа шығады және одан кейін жылдық пайдалану шығындары өзгеріссіз қалады деп болжанады.

Көптеген объектілер бір жыл ішінде салынады. Мұндай объектілерге қысқа әуелік желілер, қуаты аздау қосалқы стансалар, таратушы әуелік және кәбілдік тораптар, компенсациялаушы қондырғылар және т.б. жатады. Және оларды пайдалануға бергеннен кейін, яғни құрылыс басталғанынан екі жыл өткесін, жылдық ұстанымдар тұрақты болмайды, себебі электр энергиясының шығынының бағасы өзгеріп отырады.  Осындай кеңінен таралған жағдайларда, келтірілген шығын формуласы (3.3) былайша өзгеруі мүмкін:

 

                                                                           (3.6)

 

мұндағы Ki —i-нұсқасы үшін бірінші жылғы күрделі шығын.

Объектінің құрылысына берілген күрделі салымдар бір жылда жасалып, одан кейін объект пайдаланылуға жыл сайынғы ұстанымдары әр жылда өзгеріссіз болатын болса, онда (3.3) формуласының орнына статикалық критерий түрінде көрінетін жыл бойғы келтірілген шығындардың формуласын пайдаланады

 

                                         .                                            (3.7)

 

Бұл критерий, мысалы, кәсіпорындарды электрмен жабдықтауға арналған электр беріліс желілерінің құрылысында қатаң түрде қолданылуы мүмкін, себебі, ондағы технологиялық режім пайдалануға берілгеннен кейін жыл сайын өзгеріп отырмайды. Бұл критерийдің қарапайымдылығына байланысты, оларды құрылыс уақыты бір жылдан артық болмайтын, ал жыл сайынғы ұстанымдар аз өзгеретін басқа да жағдайларда қолданылады. Берілетін электр энергияның бірлігіне шаққандағы салыстырмалы келтірілген шығындарды электр энергия берілісінің есептеу құны деп атайды:

 

                                            .                                               (3.8)

 

Егер салыстыруға объект қондырғысының тек екі нұсқасы ғана жататын болса, онда келтірілген шығындардың орнына (3.7) өтелу уақыты сияқты критерий қолданылуы мүмкін. Әр-түрлі нұсқалардың салыстырмалы тиімділігі кезінде (2.10) формуласы бойынша өтелу мерзімі көрсеткіші келесі түрде келтіріледі

 

 

                                  ><                                                  (3.9)

 

мұндағы К1, К2 — 1 және 2 нұсқалары бойынша капиталдық шығындар, соның ішінде К1> К2;

 И1, И2 — 1 және 2 нұсқалары бойынша жылдық ұстанымдар, соның ішінде, И1 < И2;

Тнормөтелудің нормативтік мерзімі.

Осылайша, мұнда үлкен күрделі шығындары бар, бірақ жылдық ұстанымдары 2 нұсқаға қарағанда аздау келген 1 нұсқа салыстыруға алынады.  Егер Т < Тнорм  болса, онда күрделі шығындары көп нұсқа үнемдірек болады, себебі, қосымша күрделі шығындар К1 - К2, И2 - И1 жыл сайынғы ұстанымдарынан үнемдеу есебінен барынша тез өтемін табады. (3.9) өрнегінен жазуға болады:

 

                                         ><

 

немесе

 

                                         ><                                      (3.10)

 

Бұл өрнекті (3.7) формуласымен салыстыра отырып, өтемнің нормативті уақыты дисконт нормасына кері көлем екенін көруге болады (күрделі шығындардың тиімділігінің нормативті коэффициентіне):

 

                                .                                                                   (3.11)

 

Сонымен, Ε = 0,12 болғанда өтелудің нормативті уақыты Тнорм = 8,3 жыл.

 

4 Дәріс. Электр тораптарының даму варианттарын таңдау барысындағы сенімділігін есепке алу

 

Дәріс мазмұны: электр тораптарының даму вариантын тұтынушыларды электрмен жабдықтаудың сенімділігін есепке ала отырып таңдау.

Дәріс мақсаты: сенімділіктің негізгі көрсеткіштерін қарастыру және тұтынушыларды электрмен жабдықтаудың үзілістерінен болатын технико-экономикалық шығынды анықтау.

 

Торап дамуының барлық салыстырмалы варианттары тұтынудың белгіленген режімінде тұтынушыларға тиімді электр энергиясын беруді қамтамасыз етуі керек. Тораптың әрбір варианты қажетті сенімділікпен қамтамасыз етуі керек, ол дегеніміз белгілі-бір жұмыс істеу жағдайында белгіленген көлемде, белгіленген қызмет көрсетуге қабілеттілігі. Электрмен жабдықтаудың сенімділігіне қойылатын талаптар электр қабылдағыштардың категориясына байланысты «Электр қондырғыларын құру ережелерімен» (ЭҚҚ) анықталады. ЭҚҚ байланысты барлық электр қабылдағыштар қажетті сенімділік дәрежесі бойынша үш категорияға бөлінген.

I категорияға жататын аса жауапты электр қабылдағыштарда электрмен жабдықтаудың үзілістері адам өміріне қауіптілігімен, қымбат құрал-жабдықтарды зақымдау мүмкіндігімен, өнімдердің жаппай жарамсыз болуымен, күрделі технологиялық процестердің бұзылуымен, аса маңызды коммуналды шаруашылық элементтері қызметінің бұзылуымен жүруі мүмкін.  I категорияның электр қабылдағыштары екі түрлі өзара резервті қоректендіру көздерінен жабдықталуы керек. Осы орайда, олардың электрмен жабдықтаудың үзілістері оларды тек жабдықтаудың екінші көзімен автоматты түрде қалыпқа келтіргенде ғана жүзеге асуы мүмкін. I категорияға жататын электр қабылдағыштардың ішіндегі тоқтаусыз жұмысы адам өміріне қауіптілік дәрежесін жою, жарылыстарды, өртті және қымбат құрал-жабдықтардың зақымдалуын болдырмау мақсатына негізделген өндірісті апатсыз тоқтату үшін қажетті ерекше электр қабылдағыштар тобы бар. Мұндай электр қабылдағыштар үшін оларды қосымша қоректендіруге арналған, тәуелсіз резервті көздер болуы керек, оларға жергілікті электр стансалары, аккумуляторлы батареялар пайдаланылуы мүмкін.

II категориялы электр қабылдағыштарға, электрмен жабдықтау үзілістері өнімдердің шығарылуын жаппай тоқтату, жұмысшылардың механизмдердің жаппай тоқтатылуымен, қала және ауыл тұрғындарының көп бөлігінің қалыпты тіршілік әрекетіне нұқсан келтіретін электр қабылдағыштары жатады. Бұл электр қабылдағыштардың электрмен жабдықталуын екі өзара тәуелсіз резервті қоректену көздерінен алу ұсынылады. Бұл категорияның электр қабылдағыштарының қоректенуі бір әуе желілерінде немесе екі және одан да көп кәбілі бар бір кәбілді желілермен немесе бір трансформатор арқылы, егер оған апатты жөндеу жүргізу мүмкін болса немесе бір тәулік ішінде орталықтандырылған резервтегі зақымдалған трансформаторды ауыстыру көзделеді.

Басқа электр қабылдағыштар III категорияға жатқызылады. Егер жөндеу немесе электрмен жабдықтау жүйесінің зақымдалған элементін ауыстыру 1 тәуліктен аспайтын болса, оларды электрмен жабдықтау бір қорек көзінен болуы мүмкін.

 

4.1 Тұтынушыларды электрмен жабдықтау үзілістерінен болатын технико-экономикалық шығындар

 

Шығынды анықтау шығынның жиынтық мәніне және электр энергиясын тарату мен беру жүйесінің мүмкіндік сипатына сүйенеді.

Мысал келтірсек, тұтынушыларды электрмен жабдықтау үзілістеріне әкелетін күрделі жайттар мүмкіндігі қалай анықталуы мүмкін. Сұлбасы 4.1 суретте көрсетілген, бір резервтендірілмеген желі бойынша тұтынушыларды электрмен жабдықтауды қарастырайық.

           

                 

    

4.1 Сурет

 

Бұл жағдайда тұтынушыларды электрмен жабдықтаудың үзілістері бір ретпен қосылған электр беріліс элементтерінің кез келген біреуін апатты өшіру кезінде де және жоспарлы жөндеу кезінде де болуы мүмкін. Сондықтан, берілген жағдайдағы күрделі жайттың мүмкіндігі – тұтынушылардың электрмен қамтамасыз ету үзілістері Т – апатты тоқтаулар мүмкіндігінің жиынтығына және берілген электр беріліс элементтерінің жоспарлы жөндеулерінің жиынтығына тең болады:

 

                                  р= рл + рт + рв                                                            (4.1)

 

мұнда рл = (рав + рпл)л –желі үшін;

           рт =  (рав + рпл)т – трансформатор үшін;

           рв =  ((рав + рпл)в – ажыратқыштар үшін.

Екі трансформаторлы қосалқы стансалардан қоректенетін (4.2 суретін қара) П тұтынушыларын электрмен жабдықтаудың үзілісі, бір трансформатордың апатты тоқтатылуының екінші трансформатордың жоспарлы жөндеуімен сәйкес келгенде, сонымен бірге екі трансформатордың да апатты жөндеуінің сәйкестігі кезінде болуы мүмкін.  

 

 

       

 

 

 

 

 

 

4.2 Сурет

 

Тәуелсіз екі жайттың пайда болу мүмкіндігі осы жайттардың мүмкіндік туындысына тең. Осыны есепке ала отырып, тұтынушыларды электрмен жабдықтау үзілісінің мүмкіндігі

 

                                     р = 2раврпл + р2ав .                                                   (4.2)

 

Мұнда бірінші мүше бірінші трансформатордың апатты тоқтап қалуын екіншісінің жоспар бойынша жөнделіумен сәйкестігін, ал екіншісі – екі трансформатордың да апатты іркілісінің сәйкестігін есепке алады.

Мұнда бірінші мүше бірінші трансформатордың апатты жағдайда тоқталуының екіншісінің жоспарлы жөндеуімен сәйкестігін  есепке алады және керісінше, ал екіншісі – екі трансформатордың да апатты жағдайдан тоқтатылуының сәйкестігін есепке алады.

Тәуелсіз екі жағдайдың пайда болу мүмкіндігі екеуінің бірінің шартты пайда болу мүмкіндігіне тең. Бұдан желінің бір тізбегінің апатты жағдайда тоқтау сәйкестігі екіншісінің жоспарлы жөндеуімен сәйкес

 

                                  р = 2краврпл                                                                (4.3)

 

мұндағы к < 0,5 – бұл жағдайлардың сәйкестік мүмкіндігін азайтуды есепке алатын коэффициент.

 Сонымен, мүмкіндік сипаттарын және салыстырмалы шығынның мәнін білсек, тұтынушыларды электрмен жабдықтау үзілістерінің шығынын табуға болады

 

                                   У = уоАнед                                                                 (4.4)

 

мұндағы  уо – салыстырмалы шығынның көлемі;

      Аапта – қарастырылатын уақыт кезеңіндегі тұтынушыларға жеткізілмеген электр энергияның көлемі (көбінесе бір жылдық).

Апатты режімде тұтынушыны электрмен жабдықтауды толықтай тоқтатқан кезде

 

                                Анед = рРнбТнб                                                              (4.5)

 

мұндағы Рнб – жүктеменің ең үлкен режімінде пайдаланылатын қуат;

     Тнб – ең көп жүктеменің пайдаланған сағат саны;

      р – (4.1) – (4.3) бойынша анықталатын апатты режім ұзақтығының салыстырмалы мүмкіндігі.

 

5 Дәріс. Электр тораптарының нақтылы кернеуі мен конфигурациясын таңдау

 

Дәріс мазмұны: Тораптың нақтылы кернеуі мен орынды конфигурациясын таңдау.

Дәріс мақсаты: электр тораптары конфигурациясы варианттарын құрудың принциптері мен нақтылы кернеу таңдауды оқыту.

Электр тораптарын жобалаудың бірінші кезеңінде мүмкін болатын конфигурациялардың қатары жасалады (торап топологиясы). Келесі этаптарында белгіленген конфигурациялар үшін тораптың параметрлері таңдалып алынады және олардың технико-экономикалық салыстырулары жүргізіледі. Тораптың конфигурациясы, оның ұзындығы, әр бөліктің желілерінің тізбек саны нақты кернеуді таңдауға тікелей әсер етеді. Кернеуді таңдау кезіндегі өзге маңызды факторға тораптың бөліктеріндегі болжамды кернеулер жатады.

Тораптың конфигурациясының варианты екі негізгі талапқа сай қалыптасады: тораптың жалпы ұзындығы барынша қысқа болуы керек; тұтынушыларды электрмен жабдықтаудың сенімділігіне қойылатын талаптар қамсыздандырылуы керек.

1,2,3 қоректендіру көзінен ҚК тұтынушыларды электрмен жабдықтауға арналған тораптың конфигурациясының қалыптасу мысалдары 5.1 суретте келтірілген.

Әр желінің нақты кернеуін таңдау үшін, оның ұзындығымен қатар, қалыпты режімде ол арқылы берілетін қуатын да білу керек. Осы мақсатпен тораптың әр вариантындағы шамамен алғандағы ағымды таратуды қуаттың шығынын есептемей-ақ табады. Ашық тораптарда ол әр бөліктердегі қуатты жай қосу арқылы жүреді. Тұйық тораптарда ағымды таратуды табу үшін өткізгіштер қимасының ауданы таңдалып алынбаған, әлі белгісіз, бөліктердің қарсылығын білу керек.  Сондықтан, қолмен есептеу кезінде контурлы теңгеру әдісін біртекті тораптарда қолдану, ол қуат ағымдарын өткізгіштер қимасының ауданы мен нақты кернеуін білмей-ақ бөліктердің ұзындығы бойынша табуға мүмкіндік береді. ЭЕМ-да есептеу кезінде, тораптың нақты кернеуін белгілі дәрежеде жоғары етіп алып, жуықтастырылған ағым таратуды белгіленген режімдердің есептеу бағдарламасы бойынша табуға болады, мысалы, 500 немесе 750 кВ деп алынса, қуаттың шығыны ағым таратуды бұрмаламайды, ал барлық желілердің салыстырмалы төзімділігі орташа өлшемде болады.

Таңдап алынған нақтылы кернеуде, өткізгіштер қимасының ауданын анықтайтын қуат ағымдарының жаңа есептеулерін жүргізеді. Есептеулерді аса жоғары жүктемелер режімі үшін апаттан кейінгі аса ауыр режімдер үшін орындайды.

 

                                           5.1 Сурет

Тораптың конфигурациясын құрастыру кезінде апатты жағдайдан кейінгі режімдегі электр стансаның барлық қуатының берілу мүмкіндігін қамтамасыз ету керек, яғни қуатты кем дегенде екі желіге беруді қарастыру керек. Жабық тораптың бір контурында бір нақты кернеуді, кейде – екі, бірақ одан көп емес, пайдаланған орынды. Егер қуат ағымын есептеу нәтижелері бойынша тораптың жеке бөліктері әлсіз жүктелген және соған байланысты, оларға басқа бөліктерге қарағанда төменгі кернеуді таңдау қажет болса, ол торап конфигурациясының дұрыс таңдалмағанын білдіреді.

ТМД елдерінің территориясында МЕМТ 721-77 сәйкес, келесі фазааралық нақты кернеулері бар, кВ: (3); 6; 10; 20; 35; 110; (150); 220; 330; 500; 750; 1150 электр тораптары жұмыс істейді. Жақшада берілген кернеулерді қайта жобаланатын тораптарға ұсынуға болмайды. Нақты кернеудің келтірілген шкаласы МЭК ұсыныстарына сай келеді.

Әрбір нақты кернеудің өзіндік орынды қолданыс саласы бар. Мысалы, 6 кВ кернеу қалалар мен өнеркәсіп кәсіпорындарының таратушы тораптарына, 10 кВ кернеу қала, ауылдық жерлер мен өнеркәсіп кәсіпорындарының территориясында электр энергиясын таратуға арналған. 20 кВ кернеу ауылдық жерлерде тиімді болуы мүмкін. 35 және 110 кВ тораптарға сәйкес қоректену орталықтары арқылы 6-10 кВ таратқыш тораптар қосылады.

110 кВ кернеулі электр тораптар қалаларды, өнеркәсіп кәсіпорындарын, газ құбырларының компрессорлы станцияларын, электрлендірілген темір жолдың ауыр қосалқы стансаларын сыртқы электрмен жабдықтауда қолданылады. Олар одан да көп жоғары кернеулермен бірге электр стансалар мен қосалқы стансалардан қуат беру үшін қолданылады.

Жоғарыда айтылғандай, электр беріліс желілерінің ең тиімді кернеулері берілетін қуатқа, желі ұзындығына және тізбек санына тәуелді.

Нақты кернеуді шамамен белгілі берілетін қуаты және желі ұзындығы бойынша анықтауға болады.

 

                                                                                 (5.1)

мұндағы  L желі ұзындығы, км;

     Р – желі бойынша әрбір тізбекке берілетін қуат, МВт

 Бұл формула 250 км-ге дейінгі желілер мен 60 МВт көп емес берілетін қуаттар үшін пайдаланылады. 1000 км қашықтықтарға дейін берілетін үлкен қуатты жағдайларға мына формула қолданылады:

                                    

                         .                                                          (5.2)

 

Кернеуді шамамен таңдауда эмпирикалық формулалар мен қатар,  5.1 кестеде келтірілген мәліметтерді де қолдану ұсынылады.

 

 

 

5.1 К е с т е

Нақты кернеу,

кВ

Бір тізбекке берілетін ең жоғары қуат,

МВт

Желінің шекті ұзындығы,

км

Нақты кернеу,

кВ

Бір тізбекке берілетін ең жоғары қуат,

МВт

Желінің шекті ұзындығы,

км

 

       35

       110

 

     5 – 10

     25 - 50

 

     50 – 60

     50 - 150

 

       220

       500

 

    100 – 200

     700 - 900

 

    150 – 250

    800 - 1200

 

Электр тораптары кернеуінің ақырғы таңдауы 3 дәрісте келтірілген бір критерийді технико-экономикалық салыстыру негізінде жүзеге асыруы тиіс.

 

6 Дәріс. Токтың экономикалық тығыздығы бойынша өткізгіштердің қимасын таңдау

 

Дәріс мазмұны: токтың экономикалық тығыздығы бойынша өткізгіштердің қимасын таңдау.

Дәріс мақсаты: өткізгіштер қимасының орынды экономикалық қималарын таңдау әдістерін оқу.

Электр беріліс желілерінің өткізгіштер қимасының түрлі аудандарында, өткізгіш материалының түрлі шығыны сәйкес келеді. Соған байланысты, өткізгіштер қимасының ауданы өзгерген кезде, желілерге жұмсалған қаражат та өзгереді. Бір жағынан, өткізгіштер қимасының ауданына оның белсенді қарсылық көрсетуі мен диаметрі тәуелді, бұл өз кезегінде, электр энергиясының кернеулік шығынына және бос жүріс шығынына, сонымен бірге, бұл шығындардың құнына әсер етеді. Шындығында, мысалы, өткізгіштер қимасының ауданы өскен кезде, оларға деген күрделі шығын да өседі, ал ондағы электр энергиясы шығынының құны – төмендейді. Қорыта келгенде, өткізгіштер қимасының ауданын таңдау проблемасы, желі қондырғыларына кеткен күрделі шығындар мен олардағы энергияның жоғалуымен байланысты шығындардың өзара оңтайлы қатынасын анықтауға байланысты.

Кл(0) арқылы электр тораптарының 1 км желі құрылымының құнын, ал ра арқылы амортизация мен желіне жөндеуге кеткен қаражатты белгілейміз, сонда оларды пайдалануға ұсталған қаражат

                                  .                                                            (6.1)

Кл(0) көлемі бірінші жақындасуда мына теңдеумен анықталуы мүмкін

                                 Кл(0) = К'0 + К"0F                                                         (6.2)

        мұндағы К'0 – 1 км желі құрылысына кеткен шығындар, ол өткізгіштердің қимасына тәуелсіз және жобалаумен, жол салу және т.б байланысты;

К"0 – 1 км желі құрылысына кеткен шығындар, ол қимаға және бірінші кезекте, өткізгіштердің өзінің құнына тәуелді.

Соған байланысты, торапты пайдалануға арналған жылдық ұстанымдар

.

Торапқа жұмыс істеуге кеткен шығындар өткізгіштер қимасына тәуелді емес, сондықтан орынды экономикалық қима таңдау кезінде олар есепке алынбауы мүмкін.

Шығындалған энергия құны былайша анықталады

                                                                               

немесе

                                   .                                                         ( 6.3)

Жылдық жиынтық ұстанымдар

 

                                   .                                     (6.4)

Берілген жиынтық шығындар былай анықталады.

 

                          .                         (6.5)

 

6.1 суретте F өткізгіш қимасының функциясында келтірілген екі құрамдастың тәуелділігі келтірілген.

Изображение 043

 

 

 

 

 

 

 

 

6.1 Сурет

 

З=f(F)  сызбасы З функциясы минимумға ие болатын, кейбір қиманың бар екенін көрсетеді.

Берілген шығынның минимумына сәйкес келетін өткізгіш қимасын, (6.5) өрнегін F бойынша дифференциялап және нәтижесін нөлге теңестіру арқылы табуға болады. Бұл жерде 

 

                               

 

одан

 

                           .                                                      (6.6)   

 

Талдаудың көрсетуі бойынша, FЗ=min мәнінен қималардың кейбір ауытқуы кезінде берілген шығындардың өзгерісі шамалы, себебі, З=f(F)  сипатының минимумы анық көрінбейді. Осыны есепке ала отырып, желі үшін   FЗ=min қарағанда біраз кем қиманы алу орынды. Мұндай таңдауда түсті металл шығыны төмендеуі мүмкін, басқа материалдар үнемделеді, құрылысқа пайдаланылатын күрделі қаражат шығыны да төмендейді.

Қорыта келгенде, таңдалып алынған  Fэк қимасы үнемді деп аталады. Оған өткізгіштегі токтың белгілі бір тығыздығы сәйкес келеді.  

                                                                                                        (6.7)

 

ол да үнемді деп аталады.

Токтың үнемді тығыздығы (6.6) есептей отырып, былай өрнектелуі мүмкін.

                                                                                   (6.8)

мұндағы кэк –  төменгі бірліктің коэффициенті, ол келтірілген минимум шығынның қимасымен салыстырғанда үнемді қиманың төмендеуін анықтайды.

 (6.8) өрнегі көрсеткендей, бірдей жағдайлардағы токтың үнемді тығыздығы салмақты үлкен қарсылығы бар өткізгіштер үшін төмен мәнге ие және ұзақ уақыт пайдаланылатын үлкен жүктеме үшін (өсу τ әрдайым үлкеюмен бірге жүреді Тнб).

Тоқтың берілген нормативі тығыздығында өткізгіштердің қимасы былай анықталады:

 

                                                                                                        (6.9)

 

мұндағы Iнбжелі бойынша жүретін жоғары жүктеменің қалыпты режіміндегі есептеу тогы.

Табылған  Fэк мәні жақын стандартқа дейін дөңгелектенеді.

 

7 Дәріс. Жүктеменің үнемді интервалдары бойынша әуелік желілердің өткізгіштер қимасын таңдау

 

Дәріс мазмұны: үнемді интервал бойынша әуе желілері өткізгіштерінің қимасын таңдау.

Дәріс мақсаты: өткізгіштердің орынды үнемді қималарын таңдау әдістемесін оқыту.

Токтың үнемді тығыздығы бойынша өткізгіштердің қимасын таңдаудың негізгі құндылығы, оның тораптар құрылысын жаппай салу негізінде тез шешім қабылдауға мүмкіндік беретін – қарапайымдылығы жатады. Алайда, мұндай көзқарастың көптеген жеткіліксіз тұстары бар.  (6.9) формуласымен анықталатын есептеу қимасы, көбінесе стандартымен сәйкес келмейді, сондықтан дөңгелектеу жүргізуге тура келеді. (6.8) формуласы бойынша токтың үнемді тығыздығын анықтау кезінде, күрделі шығындар мен өткізгіштер қимасының арасында желілік тәуелділік сақталады деп жобаланады. Бірыңғайланған тіректердегі желілер құнының үлкейтілген көрсеткіштерін талдау, көп жағдайларда мұндай тәуелділіктің болмайтынын білдіреді. Торап қондырғысының ауданына және климаттың жағдайларына, тіректердің түрі мен материалдарына байланысты 1 км желінің құндық айырмашылығы есепке алынбады. Электр энергияның шығынын өтеуге кеткен қаражаттар түрлі аудандар үшін бірдей алынды, бос жүріс энергиясы шығынының құны есептелінбеді. Оған қоса, уақыт ағымында түрлі техникалық-экономикалық көрсеткіштер біршама өзгерді.

Кейбір аталған кемшіліктер өткізгіштер қимасын жүктеменің экономикалық интервалдарын шамамен анықтау кезінде таңдаған кезде жойылады.

  Оларды дәлелдеу үшін желіге келтірілген шығындар өрнегін бос жүріс электр энергиясының шығынын қоса есептеу арқылы жазамыз:

 

      (7.1)

 

     мұндағы ΔАи, ΔАх – электр энергияның жүктемелік шығыны және бос жүріс энергиясының шығыны;

     βΗ, βх - 1 кВт сағ кернеулік шығынның және бос жүріс шығынының есептеу құны;

     ΔРх, - 1 км желідегі бос жүріс қуатының шығыны;

     Iиб – ең жоғары ток.

(7.1) өрнегін мына түрде беруге болады

 

                                         .                                                         (7.2)

 

Егер нақты кернеумен, тізбектер санымен, берілген аймақтың әуелік желілері тірегінің материалы және типімен, климаттық жағдайларымен берілетін болса, онда үлкейтілген көрсеткіштермен немесе басқа да жолдармен К күрделі шығындары және (7.1) формуласына кіретін ΔΡΧ тәж шығынын табуға болады. Осы орайда (7.2) формуласы бойынша өткізгіштің әрбір стандартты қимасы үшін тораптың қалыпты режіміндегі 3 = f(Iнб) токтан келетін берілген шығынның тәуелділігін құрауға болады (7.1 суретті қара).  (7.1) формуласына кіретін құрамдастар L желі ұзындығына пропорционалды болғандықтан, оларды көбінесе L = 1 км желі ұзындығына арнап құрайды. Мұнда 31 шығындары қандай да бір F1, стандартты қимасына, 32 — шығындары – стандартты қималардың қатарындағы келесі F2 қимасына сәйкес келеді.

7.1 Сурет

 

7.1 суретінде келтірілген тәуелділіктердің жиынтығы, жүктеменің экономикалық интервалдарын алуға мүмкіндік береді, оларға келтірілген минималды шығындар және соған байланысты өткізгіштердің ең тиімді қималары сәйкес келеді. Мысалы, Ιиб < Ι1 желісінің есептемелік ірі жүктемесі кезінде F1 қимасының ауданы ең тиімді, оған 31 келтірілген шығындар сәйкес келеді, I1 < Iиб < I2 -  кезінде- F2, ал Iиб > I2 кезінде— келтірілген шығындар  З3 тең болатын - F3 сәйкес келеді.

Бір қима ауданынан екіншісіне өту орынды болып табылатын токтың шектеулі мәнін екі аралас  F1 және F2 қималарының ауданы үшін (7.2) өрнегін жазып алған кезде табуға болады:

 

                                         ,

 

                                         .

 

З1 және З2 теңестіре отырып, аламыз:

                           .

 

Бұдан

 

                                  .                                                         (7.5)

 

Ескере кететін жағдай, кей жағдайда әуе желілерінің кейбір өткізгіштерінің қимасына арналған жүктеменің экономикалық интервалдары болмауы мүмкін, бұл оларды қолданудың орынсыздығын білдіреді (F4  қимасына сәйкес келетін 7.1 суретіндегі 34 қисығы). Бұндай жағдай, мысалы, қимасының ауданы аз унифицирлі тіректерде желінің құны, өткізгіштер қимасының ауданы үлкен желілерге қарағанда бағасының құнынан жоғары болуына әкеледі. Кәбілді желілерде мұндай жағдай кездеспейді. Оларда желінің құны аз стандартты ауданы бар қимадан көршілес үлкен қимаға өту барысында жоғарылайды. Сондықтан, жүктеменің экономикалық  интервалы стандартты қималардың шкаласында бар желі қималарының барлық аудандары үшін табылуы мүмкін.

Токтың экономикалық тығыздығымен салыстырғанда жүктеменің экономикалық интервалы өткізгіштердің стандартты қимасы шкаласының дискреттілігін, желілер құрылысының нақты жағдайын (климаттық және географиялық аудандар, тіректің түрі және материалы, тізбектер саны), қажет болған жағдайда  - тәжге электр энергиясының шығынын және т.б. есептеуге мүмкіндік береді. Айта кететін жағдай, жүктеменің экономикалық интервалдарын тиімді пайдалану үшін, олар жоғарыда келтірілген түрлі жағдайларға жеткілікті дәрежеде үйлесімді етіп құрылуы тиіс. Оған қоса, материалдардың, құрал-жабдықтардың және электр энергия құнының өзгергіш заманында бұл интервалдар үздіксіз қайта қарастырылып отыруы керек.

Бұл ретте айта кететін жағдай, әуе желілері үшін өткізгіштер қимасының ауданын таңдау, көбіне 35 кВ және одан да жоғары кернеулер кезінде практикалық маңызға ие. 10 кВ дейінгі таратушы тораптарға келетін болсақ, оларда жүктеме әсерінен кернеу реттегіші бар трансформаторлары немесе басқа реттеуші қондырғыларының болмауымен байланысты анықтаушы фактор кернеуінің мүмкін болатын шығыны болып табылады.

 

8 Дәріс. Өткізгіштер қимасын кернеудің мүмкін болатын шығыны бойынша таңдау

 

Дәріс мазмұны: кернеудің мүмкін болатын шығынының шарттары бойынша әуелік және кәбілдік желілер өткізгіштерінің қималарын таңдау.

Дәріс мақсаты: кернеудің мүмкін болатын шығыны бойынша өткізгіштер қимасын таңдаудың әдістемесін оқыту.

10 кВ кернеуі бар таратушы тораптарда көбінесе кернеуді реттегіш құралдар болмайды. Соның ішінде, электр қабылдағыштардағы мүмкін болатын ауытқуларды, сәйкес өткізгіштер қималарының ауданын таңдау жолымен қамтамасыз етеді. Қоректендіру орталығындағы берілген кернеулі электр қабылдағыштарындағы кернеудің ауытқуы тораптағы кернеудің шығынымен тікелей байланысты болғандықтан, соңғысы бастапқы параметр түрінде алынуы мүмкін. Таратушы тораптардың жобалануы мен пайдаланылуының негізінде кернеудің мүмкін болатын шығынын көбінесе: 6 -10 кВ ΔUдоп= (6 - 8) % кернеуі бар тораптарға тораптың нақты кернеуімен, ал 0,38 кВ кернеулі торапқа  ΔUдоп = (5 - 6) %.

 (8.1) суретінде келтірілген тұйық торапты қарастырайық.

 

           

8.1 Сурет

Тапсырманың негізгі мәні, торап бөлігіндегі қоректену көзінен ҚК ең көп кернеу шығыны тораптың қашығырақ түйініне дейін m шегінен жоғары болмайтын өткізгіштер қимасының ауданын таңдау:

                    

                                         .

 

Кернеу шығынын мына түрде көрсетуге болады:

 

          

 

 

мұндағы Рiл, Qiл, -  i учаскесіндегі активті және реактивті қуаттар, олар торап түйіндеріндегі берілген жүктеме бойынша анықталады.

      Riл,  Хiл, - i торап учаскесіндегі активті және реактивті кедергілер.

      n бір реттік учаскелер саны;

     ΔUa, ΔUρ-  активті және реактивті кедергілердегі кернеу шығындары.

         Есепті шешу барысында желінің реактивті кедергісі өткізгіштердің қимасына азырақ тәуелді екені ескеріледі. Олардың орташа мәні әуелік желілерде  (0,38 – 0,42) Ом/км кернеуді құрайды.

х0 мәнін бере отырып, реактивті кедергідегі кернеу шығынын анықтауға болады:

                                                                                         (8.1)

мұндағы L—тораптың i- учаскесінің ұзындығы.

Онда, кернеудің жалпы мүмкін болатын шығынын сипаттайтын ΔUa, табуға болады:*        

                               .                                     (8.2)

 

Берілген жағдайды торап учаскелеріндегі Ru активті кедергілерінің түрлі сәйкестіктері қанағаттандыра алады, және соған орай, учаскелер қимасы ауданының түрлі сәйкестіктері де, сондықтан шешім қабылдау үшін қосымша қандай да бір жағдайлар берілуі керек. Мұндай үш жағдай белгілі. Олардың әрқайсысын шешіп көрелік.

1 Өткізгіштердің қимасы тораптың барлық учаскелерінде бірдей болып алынады. Салыстырмалы кедергіні r0 өткізгіштің қимасы арқылы белгілейміз  r0 = ρ/F, мұндағы ρ – өткізгіш материалының салыстырмалы кедергісі. (8.2) формуласын мына түрде көрсетеміз:

 

                               .

         Осыдан                            

                                        .                                                                    (8.3)  

 

Қарастырылған жағдайды тұтынушылар бір-біріне салыстырмалы жақын орналасқан жағдайда пайдаланған орынды. Мысал ретінде 0,38 кВ қалалық торап, көшені жарықтандыру, ауылдық тораптардың жеке үйлерді жарықтандыратын желілері және т.б. Бұндай жағдайларда өткізгіштердің қима аудандарын желілердің кішігірім учаскелері арқылы өзгерту экономикалық орынды болып табылады.

2 Өткізгіштер қимасының ауданы активті қуаттың ΔΡΣ = min минималды жиынтық шығынының жағдайы бойынша таңдалып алынады, ол тораптың барлық учаскелеріндегі токтың тығыздығының JΔU теңдігіне сәйкес келеді:

 

                                          = const .                                                (8.4)

 (8.2) өрнегіне өзгерту енгіземіз:

          .

 

 (8.4) өрнегінен қою арқылы  аламыз :

 

                        .

 

Бұдан

 

                                   .                                              (8.5)

 

Табылған токтың тығыздығы бойынша тораптың әрбір учаскесіндегі өткізгіштер қимасының ауданын табуға болады:

 

                                                                   .                                                                                            (8.6)

 

Берілген жағдайда егер жылдық ұстанымдардың ең көп бөлігін шығындалған электр энергияның құны құраған кезде ғана есептеу жүргізген орынды. Мысал ретінде, көп уақыт жоғары жүктемені пайдаланатын өнеркәсіптік кәсіпорындардың таратушы тораптарын көруге болады.

3 Өткізгіштер қимасының ауданы mF = min өткізгіштік материалының минимум жиынтық шығынының жағдайы бойынша таңдалып алынады. Есептеу формулаларын, екі учаскеден құралатын торапты қарастыру арқылы аламыз ( 8.2 суретін қара).

 

               

 

                                   Сурет 8.2

 

 (8.3) формуласын есепке ала отырып, екі учаскеге арналған металл көлемінің өрнегін жазамыз:

 

     

мұндағы ΔUal Liл ұзындығы бар желідегі кернеу шығыны.

Мұнда ΔUа1,| ауыспалы болып табылады. Көлем минимумын және сонымен бірге, өткізгіш материалының салмағының минимумын табу үшін ΔUа1 бойынша бірінші туындыны алып, оны нөлге теңестіреміз:

 

                .

 

Аралық түзілімдерді жібере отырып, өткізгіштердің қима ауданын табу үшін соңғы алынған өрнекті жазамыз:

 

                       ,                  .

 

n учаскесі бар тораптардың жалпы жағдайында  i-учаскесінің қима ауданы:

 

                                                                                        (8.7)

 

мұндағы                    

                           .                                                      (8.8)

 

Қорыта келгенде, кр коэффицентін шамамен есептеп, тораптың әрбір учаскесіндегі қима ауданын табуға болады.

Бұл жағдайды өткізгіштің материалын үнемдеу электр энергиясын үнемдеуге қарағанда маңызды болған жағдайда пайдаланған тиімді. Осындай жағдайлардың біріне аз жүктемелі және ең көп қуатты аз уақыт пайдаланатын ауылдық таратушы тораптар жатады.

Егер қарастырылған жағдайлардың үшеуі де көрнекті болмаса, онда есептеулерді бір мезгілде барлық жағдайлар бойынша орындайды да, алынған өткізгіштер қимасының ауданын бір-бірлеп экономикалық критерийлермен (3.3) - (3.7) салыстырады.

 

9 Дәріс. Рұқсат етілетін қыздыру шарты бойынша өткізгіштердің қимасын таңдау

 

Дәріс мазмұны: өткізгіштерді электр тогымен қыздыру. Қыздыру арқылы шекті рұқсат етілген токты анықтау.

 

Дәріс мақсаты: рұқсат етілген қыздыру шарты бойынша өткізгіштердің қимасын тексеру және таңдау әдістемесін оқыту.

9.1 Электр тогымен өткізгіштерді қыздыру

 

Электр тогының өткізгіш арқылы өтуі кезінде жылу энергиясы бөлінеді. Өткізгіш бұл кезде белгілі бір температураға дейін қызады, бұл берілген көлемдегі токпен өткізгішті жүктеудің рұқсат етілген негізгі көрсеткіші болып табылады. Егер, жүктеме тогымен қыздырған кезде, өткізгіштің температурасы рұқсат етілген шектен шықпаса, онда бұндай өткізгішке сәйкес келетін жүктеме жарамды болып табылады.

Өткізгіштерді қыздыру температурасына көптеген факторлар әсер етеді, олардың негізгілеріне:

-                    Токтың циклділігі мен ұзаққа созылғыштығы;

-                    Қоршаған ортаның температурасы;

-                    Өткізгіштердің төселу жағдайлары, материалы, оқшаулаудың маркасы және сипаты;

Өткізгішті жүктеме тогымен қыздырған кезде оның температурасы максималды көлемде бірден жетпейді. Егер, қоршаған ортаның температурасы , ал өткізгіш температурасы болса, онда температураның әртүрлілігінің нәтижесінде  электр тогының энергиясы қоршаған ортаға жылу ретінде беріледі. Ток өткен кездегі өткізгіштің температурасының өзгеру заңдылығы мынадай көрсетілім функциясымен көрінеді ( 9.1 суретіндегі 1 қисық)

 

                              

 

мұндағы  - ток қосылғаннан t секундынан кейінгі өткізгіштің температурасы;

      *- өткізгіштің бекітілген максималды шекті температурасы;

      Т – қыздыру уақытының тұрақтылығы.

Бұдан өткізгіштің температурасы шекті температураға  *асимптотикалық ұмтылысын көреміз. t = (3 ÷ 4) уақытынан кейін Т температурасы = (0,95 ÷0,98) *мәніне жетеді. Дәл осы уақытта өткізгіштегі ток бөлетін жылу мен қоршаған ортаға берілетін жылу арасында теңдік орнайды. Өткізгіштің температурасы одан әрі жоғарыламайды және жүктеменің тогына тәуелді тұрақты мәнін сақтайды.  

 

        Изображение 036

 

                                                9.1 Сурет  

 

Токтың шекті температураға сәйкес келетін максималды мәні, қыздыру арқылы шекті рұқсат етілген ток деп аталады.

Тоқты ажыратқаннан кейінгі өткізгіш температурасының төмендеу заңдылығы мынадай тәуелділікпен беріледі:

 

                             

 

9.1 суретіндегі 2 қисығында көрсетілген.

Δt0, Δt1, Δt2, Δt3 интервалдары бар желілермен үздікті жұмыс кезінде және т.с.с. қосылу және Δt1´, Δt2´, Δt3´ т.с.с. қондырғыны ажырату (9.1. суретіндегі 3 сынған желі) өткізгіштің температурасының жоғарылауы 9.1. суретіндегі 4 қисық бойынша сипатталады. Бұл кезде өткізгіштің қызу температурасы айтарлықтай төмен және сондықтан, шекті рұқсат етілген ток, үздіксіз жүктеме кезіне қарағанда жоғары болады.

Қысқа уақыттық қайталау деп аталатын қондырғының бұл режімінде, қысқа уақыттық токтың Iкр орнына, есептеуде кейбір шартты келтірілген ұзақ уақыттық ток  Iпр. дл қолдануға рұқсат етіледі, ол мына формула бойынша анықталады:

                                                                                              (9.1)

 

мұндағы ПВ – салыстырмалы бірлікте қосылған күйдегі (жұмыс кезеңі) ұзақтығы, tв/tц тең; tв – қондырғы қосылатын уақыт; tц – қондырғының барлық жұмыс циклінің ұзақтығы.

 (9.1) формуласы tц = 10 минут және tв < 4 минут үшін қажет. Егер қосылу ұзақтығы 4 минуттан жоғары және қосылғыштар арасындағы тоқтаулар аз болса, онда берілген формуланы қолдануға болмайды және есепті ұзақ режімде жұмыс істейтін қондырғылардағыдай енгізу қажет.

Сонымен, қыздыру бойынша торапты есептеу шартын мына формуламен бейнелеуге болады:

                                            Iдл < Iдоп

 

мұндағы Iдлжүктеменің ұзынырақ тогы, А;

      Iдопберілген өткізгіш үшін шекті рұқсат етілген ток, А.

 

9.2 Қыздыру бойынша шекті рұқсат етілген токты анықтау

 

Өткізгіштегі токтың уақыт бірлігінде бөліп шығаратын жылу мөлшерін:

 

                                            

 

және уақыт бірлігінде қоршаған ортаға берілетін жылу мөлшерін анықтау:

 

                                      

мұндағы с – жылу өткізгіштік, сәуле шығару және конвекция (ауа бөлшектерінің қозғалысы), Вт/(см2 К) жолымен қоршаған ортаға берілетін жылу коэффиценті;

       s өткізгіш беті, см2.

Берілген ток үшін шекті орнатылған температураға қол жеткізген кезде, өткізгіштегі токтан бөлінген жылу мөлшері арасында жылулық тепе-теңдік орнайды, яғни Р = Р´, одан әрі:

 

                                   ,

 

бұдан

                                 .

s = πdl және R = r0l орнын ауыстыра отырып, аламыз

 

                                   .                                                       (9.2)

 

Берілген өткізгіш үшін шекті температураны біле отырып , ол үшін қыздыру бойынша шекті токты да анықтауға болады:

 

                                     .                                              (9.3)

 

 (9.2) және (9.3) формулаларын пайдалана отырып, өткізгіш үшін кез келген температураға арналған шекті токтың мәнін табуға болады.

                                                                                          (9.4)

мұндағы және - ізделіп отырған ток үшін жаңа берілген мәндер.

 

10 Дәріс. Қорғаныс аппараттарын есептей отырып, өткізгіштердің қимасын таңдау

 

Дәріс мазмұны: қорғаныс аппараттарының түрлері, қорғаныс аппараттарын таңдау.

Дәріс мақсаты: 1000 В дейінгі тораптардағы өткізгіштердің қимасын таңдау әдістемесін оқыту.

 

10.1 Қорғаныс аппараттарының түрлері

 

Электр тораптарының әрбір бөлімдері қорғаныс құрылғыларымен жабдықталуы қажет, олардың маңызы – қыздыру бойынша шекті токтан жоғары ток өтетін болса, сол бөлімді автоматты ажырату болып табылады.

1000 В дейінгі тораптарды қорғау үшін қолданады:

- Балқығыш сақтандырғыштар;

- Тіркеу жазғыштары бар автоматты ажыратқыштар;

- Магнитті босатқышқа немесе контакторға әсер ететін жылу релесі.

Балқығыш сақтандырғыштар, көбінесе 1000 В дейінгі тораптарда кеңінен қолданылады. Егер, қысқа тұйықталу тогы немесе шамадан тыс ток, белгіленген көлемге жететін болса, балқығыш сақтандырушыдағы металл қоспа жанып кетеді және қорғаушы бөлімді қорек көзінен ажыратып тастайды.

Автоматты ажыратқыштар шамадан жоғары ток пен қысқа тұйықталу кезінде электр қозғалтқыштарды қоректендіретін желілерді ажыратады.  

Автоматты ажыратқыштардың тіркеуін ағытушыларының 3 түрі болады:

а) электрмагнитті ағытқыш, олардың жұмыс істеу уақыты бар;

б) жылулық ағытқыш, токқа тәуелді жұмыс істеу уақыты бар;

в) аралас ағытқыш, электрмагнитті және жылулық болып келеді.

 

10.2 Қорғаныс аппараттарын таңдау

 

Қорғаныс аппараттарының дұрыс жұмыс істеуі үшін, оның нақты тогы 3 шартты қанағаттандыруы қажет.

1 Қалыпты режімде

                                                                                                 (10.1)

мұндағы - желінің жұмыс тогы. Бұл ток анықталады

                                         

мұндағы К0бір кезеңдік коэффициенті, жүктеменің әртүрлі кезеңдік максимумын есептейді. Қалалық тораптарда К0 = 0,8 – 0,3.

Өнеркәсіптік тораптарда электр қозғалтқыштарын жүктеу Кз коэффициентімен есептеледі, оның ішінде i электр қозғалтқышындағы жұмыс тогы анықталады

                                             .

 

n қозғалтқышын қоректендіретін желінің жұмыс тогы

                                                 (10.2)

мұндағы К0 Кзi = Kci сұраныс коэффициенті.

 (10.1) шартын алдыңғы өрнекті есепке ала отырып, былайша жазуға болады:

                                 .                                      (10.3)

 

2 Іске қосу режімінде n қозғалтқыштарының біреуі іске қосылады. Желіде аса жоғары қысқа уақыттық ток жүреді, ол (10.2) есептегенде мынаған тең

                                                                               (10.4)

 

мұндағы Iпуск – қозғалтқыштың жіберуші тогы, ондағы жіберуші тогы мен жұмыс тогының арасында үлкен айырмашалақ бар.

Бір қозғалтқышқа арналған қорғаныс аппаратының нақты тогы

 

                                                                                      (10.5)

мұндағы α – балқығыш қоспаның нақты тогына, жіберу тогының қатынасы.

Бірнеше қозғалтқыштарды қоректендіретін желілерге арналған

                             .                             (10.5)

 

3 Үшінші шарттың мәні, қорғаныс аппараттары таңдаулы (селективті) жұмыс істеуі тиіс, яғни тек зақымдалған немесе шамадан тыс жүктелген бөліктер ажыратылуы тиіс.

 

10.3 Әуе желілері мен кәбіл желілері өткізгіштерінің қимасын таңдау кезіндегі техникалық шектеулерін есептеу

 

Түрлі нақтылы кернеулер мен конструктивті орындау желілерінің өткізгіштер қимасы кезінде есепке алынуы керек техникалық шектеулерді қарастырамыз.

Әуе желілерінің өткізгіштерін короналау. Коронаның пайда болу мүмкіндігі есебінен, өткізгіштер төмендегі шартты қанағаттандыруы тиіс:

 

                                                                                             (10.6)

 

 

мұндағы Емакс-  орташа пайдалану кернеуі кезіндегі кез келген өткізгіштің бетіндегі электр өрісінің максималды кернеулігі;

Е0 – жалпы коронаның пайда болуына әсер ететін, электрлік өріс кернеулігі.

Емакс және Е0 мәндері өткізгіштің диаметріне тәуелді, ал Емакс сонымен бірге, өткізгіштерге берілетін кернеумен тікелей байланысты. Нәтижесінде, түрлі нақты кернеулерге өткізгіштердің белгілі-бір минималды диаметрлері сәйкес келеді (10.6) Өткізгіштердің диаметрлері мен қималары бір-бірімен байланысты болғандықтан, корона шарттарына қарай өткізгіштерді таңдау мына шарт арқылы жүруі мүмкін

 

                                            F > Fнм..кор                                                      (10.7)

 

мұндағы Fнм..кор – аз мөлшерде рұқсат етілетін қима.

35 кВ және Fнм..кор төмен кернеулі желілерде басқа жағдайларға сәйкес өткізгіштер қимасының ауданына қарағанда айтарлықтай төмен болады. Сондықтан, короналау есебін 110 кВ және одан жоғары кернеуі бар желі өткізгіштерін таңдау кезінде жүргізеді.

Әуе желі өткізгіштерінің механикалық беріктілігі. Өткізгіштердің механикалық қасиеттерін есепке ала отырып, олардың қималары мына шартты қанағаттандыруы тиіс:

 

                                           F ≥ Fнм..мех                                                       (10.8)

                                                                      

мұндағы Fнм..мех – механикалық беріктігі бойынша қималардың ең аз рұқсат етілген ауданы.

ПУЭ сәйкес 1кВ дейінгі кернеуі бар желілерде алюминилі өткізгіштердің қима ауданы 16 мм2 кем болмауы керек, ал болат алюминилі - 10 мм2 кем болмауы керек. 1кВ жоғары желілерде ең аз қима ауданы көк мұздың  b қабырғасының қалыңдығына байланысты бекітіледі: b < 10 мм кезінде – алюминилі өткізгіштерге 35 мм2 және болат алюминилі 25 мм2; b > 15 мм кезінде алюминилі өткізгіштерге 50 мм2 және болат алюминилілерге 35 мм2. Желілердің кеме жүзетін өзендер арқылы, инженерлік қондырғылардың қиылысу желілері арқылы өтетін желілерінде  Fнм..мех жоғарылауы керек.

Термиялық тұрақтылық. Термиялық тұрақтылыққа тексеру, қысқа тұйықталу тогы жүретін өткізгіштерде өтеді. Берілген шектеудің практикалық мәні, көбінесе кәбілді желілер мен оқшауланған өткізгіштер үшін жоғары, себебі, олардағы аз уақыт қысқа тұйықталудың өтуінің өзі, оқшаулануды зақымдауы мүмкін. Өткізгіш мына шартты қанағаттандыруы керек:

 

                                 Тнб.кз ≤ Тдоп..кз

 

мұндағы Fнм..мех – қысқа тұйықталу кезіндегі ең жоғары қыздыру температурасы;

     Тдоп..кз – қысқа тұйықталу кезіндегі рұқсат етілген температура.

 

11 Дәріс. Электр тораптары сұлбасын құру негіздері

 

Дәріс мазмұны: электр тораптары сұлбасына қойылатын жалпы талаптар және электрмен қамту беріктілігі, тораптар сұлбасын құру принциптері.

 

11.1 Электр тораптары сұлбаларына қойылатын жалпы талаптар және электрмен жабдықтау беріктілігі

 

Электр сұлбаларын құрастыру кезінде жаңа электр стансаларының қуатын беру сұлбаларын, жаңа қосалқы стансаларды орналастыру орындарын және оларды бар тораптарға (жобаланған) қосу сұлбалары, электр стансалары мен қосалқы стансаларының электрлік қосылыс сұлбаларының, компенсациялаушы және реттеуші қондырғыларды орналастыру орындарын табу тапсырмалары шешіледі.

Электр тораптарының сұлбасын құру кезінде оларды шартты түрде жүйе түзгіш және таратушы тораптарға бөлуге болады.

Жүйе түзушілерге, электр стансалары мен жүктеменің ірі түйіндерін біріктіретін электр тораптары жатады. Олар ірі ағым қуаттарын беруге арналған және энергия жүйелерінің түзілу қызметін біртұтас объект түрінде орындайды. Жүйе түзгіш тораптар 500, 220 кВ кернеуде орындалады, және олардың үлкен өткізгіш қабілетін қамтамасыз етеді. Таратушы тораптардың мәні – электр энергияны жүйе түзгіш тораптың қосалқы стансаларынан электр энергияны қаланы, өнеркәсіп кәсіпорындары мен ауылдық жерлерді қоректендіру тораптарының орталығына береді. Таратушы тораптардың бірінші баспасына  220 және 35 кВ кернеуі бар тораптар, ал екіншісіне – 10 және 6 кВ тораптар жатады.

Электр тораптарының сұлбасына төмендегідей талаптар қойылады:

1) Қажетті беріктілікпен қамтамасыз ету. ПУЭ сәйкес барлық электр қабылдағыштар талап етілетін беріктілік дәрежесіне қарай 3 категорияға бөлінеді. Әрбір категорияның тұтынушыларын электрмен жабдықтау үшін сәйкес талаптар сұлбаларға қойылады (бір, екі және т.с.с тәуелсіз көздерден қоректену).

2) Электр энергиясының қалыпты сапасымен қамтамасыз ету. Электр энергиясының сапасын анықтайтын іс жүзіндегі стандарт ± 5% және ± 10% электр қабылдағыштарының қысымындағы кернеудің қалыпты рұқсат етілген ауытқуларын белгілейді.

3) Тораптың иілгіштігі. Тораптың сұлбасы түрлі режімдерде тораптың таралуы мен берілуін қамтамасыз етуге бейімделген, соның ішінде жеке элементтерді ажырату кезіндегі апаттан кейінгі және бұрыннан белгілі тораптың одан әрі дамуына мүмкіндік беретін тораптың конфигурациясын жасауға бейімделген деп болжанады.

4) Қысқа тұйықталудың қолайлы дәрежесін қамтамасыз ету. Қысқа тұйықталуды болдырмаудың кешенді іс шаралары қарастырылады: тармақталған орамдары бар трансформаторларды пайдалану, энергожүйелерінің негізгі тораптарын, электр стансалары мен қосалқы стансалар жақтауларын бөліктерге бөлу және т.б.

5) Унифицирлі элементтерден торапты құру мүмкіндігін жасау. Электр беріліс және қосалқы стансалар желілерінің унифицирлі элементтерін пайдалану торап қондырғысының жобалы сұлбасының бағасын төмендетуге мүмкіндік береді. Сондықтан, жаңа шешімдердің техникалық және экономикалық негізделген сұлбасының минималды санын қолданған орынды.

6) Қоршаған ортаны қорғау жағдайын қамтамасыз ету. Торап сұлбасын құрудағы бұл талап екі тізбекті және көп тізбекті желілерді қолдана отырып, шеттетілген территориялардың азаюы есебінен орындалуы мүмкін, соның ішінде, өткізгіштік қабілетінің жоғарылығы мен қосалқы стансалардың қарапайым сұлбалары және т.с.с.

 

11.2 Электр тораптары сұлбаларының құрылу принциптері

 

Сұлбаларды құруда электр тораптарының үлкен көптүрлілігі қолданылады. Оларды шартты түрде радиалды және тұйық деп бөлуге болады.

Радиалды тораптар сұлбаларындағы  (11.1 суретін қара) жүктеменің түйіндері электр энергияны бір қоректендіру орталығынан ҚО алады. Соның ішінде, бір тізбекті желіге жүктеменің тек бір түйіні (11.1,а суретін қара) немесе бірнеше түйіні (11.1, б суретін қара) қосылуы мүмкін. Желі тарамдалған болуы мүмкін (11.1,в суретін қара) 6 – 10 кВ таратушы тораптарында қоректену орталығы таратушы пунктіне ТП қосылуы мүмкін, олардан желілер тікелей жүктеме түйіндеріне тарайды (11.1,г суретін қара). ҚО мен ТП арасында екі тізбек төселуі мүмкін.  Бұл кезде торап жартылай резервтіге айналады (11.1,д суретін қара).

Радиалды тораптар қарапайымдығына байланысты, аса арзан болып табылады, бірақ соған байланысты олардың электрмен жабдықталу беріктілігі төмен болып табылады. Сондықтан оларды көбінесе қуаты аз жүктеме түйіндерін қоректендіру үшін, сонымен бірге, торап бойынша төменгі кернеуді резервтеу мүмкіндігі туған жағдайда қолданылады.

      

11.1 Сурет

Электрмен жабдықтау беріктілігін жоғарылату үшін екі қатарлы радиалды тораптар қолданылады. Бір радиалды тораптағы сияқты, оларға жүктеменің бір түйіні (11.1,е суретін қара), бірнеше түйіні (11.1, ж суретін қара) қосылуы мүмкін. Торап тарамдалып орындалуы мүмкін (11.1,з суретін қара). Мұндай торапта тұтынушыларды қоректендіруді резервтеу қамтамасыз етіледі. Мұндай тораптардың желілері екі тізбекті тіректерде немесе жеке дара тіректердегі екі тізбек түрінде орындалуы мүмкін. Қосалқы стансалардың қалыпты режімде қосылу сұлбаларына байланысты, желілер параллель немесе бөлек жұмыс істеуі мүмкін.

Тұйық тораптардың сұлбаларында жүктеме түйіндері екі немесе бірнеше жақтан қорек  алуы мүмкін.

Бір  (11.2, а суретін қара) немесе екі (11.2, б суретін қара) радиалды тораптармен орындалған сақиналы конфигурацияның тұйық тораптарын қолданады, олардың бір кемшілігі, бір қоректену орталығына қосылған.  Ол ҚО қоректенетін, бір (11.2, в суретін қара) немесе екі қатарлы тұйық тораптардан (11.2, г суретін қара) шеттетіледі. Ең жоғары беріктілікке түйіндік тораптар ие (11.2, д суретін қара), оларда қосалқы стансалар қоректенуді үш ҚО алады. Көп контурлы тораптар аса күрделіге жатады, олардың жеке бөліктері бір әлде екі қатар желілермен (11.2, е суретін қара) немесе түгелдей екі қатарлы желілермен (11.2, ж суретін қара) орындалуы мүмкін.

 

 

11.2 Сурет

 

                                 

12 Дәріс. Қосалқы стансалардың типтік сұлбалары

 

Дәріс мазмұны: электр тораптарына қосалқы стансаларды қосу әдістері, таратушы қондырғыларының сұлбалары.

Дәріс мақсаты: электр тораптарына қосалқы стансаларды қосу әдістерін оқыту, таратушы қондырғыларының типтік сұлбаларын қарастыру

 

12.1 Электр тораптарына қосалқы стансаларды қосу әдістері

 

Торап конфигурациясы қосалқы стансаларды қосу әдістерін таңдаудың негізі болып табылады. Радиальды тораптарда бір желіге бір қосалқы станса қосылуы мүмкін (12.1, а суретін қара), бірнеше қосалқы стансалар тармақтар түрінде (12.1, б суретін қара) немесе әрбір қосалқы стансаға желілерді енгізу арқылы (12.1, в суретін қара) қосылуы мүмкін. Радиальды тораптарда параллелді желілер арқылы тағы да бір қосалқы станса қосылуы мүмкін (12.1, г суретін қара), бірнеше қосалқы стансалар тармақталған түрде бір мезгілде екі желіден (12.1, д суретін қара) немесе әр қосалқы стансаға жалпы желілердің енгізілуімен қосылуы мүмкін (12.1, е суретін қара).

Тұйық тораптарда екі қоректендіру орталығының арасындағы желіге қосалқы стансалар тармақталған түрде (12.1, ж суретін қара) немесе желілердің қосалқы стансаға енгізілуі арқылы қосылуы мүмкін (12.1, з суретін қара). Екінші жағдайда әрбір қосалқы стансалар қуатты сол немесе басқа бағытта тасымалдауға мүмкіндігі бар өткелге айналады. Екі қоректендіру орталығының арасында екі қатар параллелді желілер болған кезде қосалқы стансалар әрбір желіден шығатын тармақтар түрінде қосылуы мүмкін. (12.1, и суретін қара). Үш немесе одан да көп желілер мен қоректеніп қосалқы стансаларға енген кезде ол түйіндік қосалқы стансаға айналады (12.1, к.,л суретін қара).

Қосалқы стансалардың тораптқа қосылу әдісі олардың электрлік қосылыстар сұлбасына, қажетті коммутациялық аппатараттардың санына, басқа электр техникалық құрал жабдыққа, тораптың пайдаланылу тиімділігіне және техникалық экономикалық көрсеткіштеріне  барынша әсер етеді.

 

12.2 Таратушы құрылғыларының типтік сұлбалары

 

Қосалқы стансалардың таратушы қондырғыларын таңдау барысында қосылыстар санын (желі және трансформаторлар), тұтынушыларды электрмен жабдықтау сенімділігіне қойылатын талаптарды және қалыпты, жөндеу және апатты режімдердегі қуатты қосалқы стансалар арқылы тасымалдауды қамтамасыз етуді ескеру қажет.

Қосалқы стансалардың сұлбасына қарапайымдылық, көрнекілік және үнемділік талаптары қойылады. Бұл талаптарға қосалқы стансалардың құрылымдық шешімдерінің унфикациясы есебінен қол жеткізуге болады. 

Таратушы құрылғыларға ең тән типтік сұлбаларын қарастырайық. Бір- екі трансформаторлы тупіктік қосалқы стансалар (12.2 суретін қара) жоғары кернеу жағында ажыратқыштармен орындалады.  Екі трансформаторлы қосалқы стансалардың шиналар жағындағы қиысулар екі жақты әсерлі жетегі бар бөлгішпен автоматты түрде немесе автоматсыз түрде екі айырғыштан орындалуы мүмкін.

       110 кВ кернеулі өтпелі қосалқы стансалар үшін қосылыстар саны  6 дейін мынадай сұлба қолданылады (12.3 суретіне қара) – бір секциялы ажыратқыш және секциялық және өтпелік ажыратқышы бірге келетін трансформаторлар тізбегіндегі ажыратқыштары бар   өтпелі жүйе шиналары.

 

12.1 Сурет  

    

220 кВ кернеулі өтпелі қосалқы стансалар мынадай сұлба түрінде орындалады (12.4 суретіне қара) – бір секциялы ажыратқыш және секциялық және өтпелік ажыратқышы бірге келетін трансформаторлар тізбегіндегі ажыратқыштары бар   өтпелі жүйе шиналары.

Қосылыстар саны  7  және одан көп болғанда мынадай сұлба қолданылады– екі жұмыстық және бір өтпелі шина (12.5 суретіне қара). Тұйықталған (сақиналық) торапқа қосылған транзиттік қосалқы станса үшін, көпірлік сұлбалар қолданылады (12.6 суретіне қара). 

 

                                                                                                          

                            

 

 

    12.2 Сурет                                                  12.3 Сурет

 

 

 

12.4 Сурет

 

        

 

12.5 Сурет

 

                                              

 

                                                    12.6 Сурет

 

13 Дәріс. Қалалық таратушы тораптардың сұлбасы

 

Дәріс мазмұны: қалалық таратушы тораптардың сұлбасы.

Дәріс мақсаты: қалалық электр энергиясын тарату жүйесінің сұлбаларын құрастыру.

 

Қалалық таратушы электр тораптарын құру принциптері төмендегідей ерекшеліктерге негізделеді:

- 1 ден 20 МВт/км құрайтын электрлік жүктемелердің жоғары тығыздығымен;

- шектеулі территорияда жүктеменің салыстырмалы біртекті таралуымен;

- қысылтаяң жағдайларда трассасы мен қосалқы стансаларға арналған аймақтарды таңдаумен;

-                    электрмен жабдықтау сенімділігіне қойылатын жоғары талаптармен.

Осы ерекшеліктерді есепке ала отырып, қосалқы стансалардың қарапайым сұлбасын, екі тізбекті әуелік және кәбілдік желілерді қолдану орынды.

Қаланы электрмен жабдықтау жүйелеріне мыналар кіреді:

- жүйелік қосалқы стансалармен байланысқан, 110 кВ және одан жоғары кернеулі сыртқы электрмен жабдықтау тораптары;

- 110 – 35 кВ кернеулі ішкі электрмен жабдықтау тораптары, олар 10(6) кВ сыртқы электрмен жабдықтау тораптарымен байланысуға арналған;

- 10(6) кВ кернеулі қоректенуші тораптары;

- 10(6) кВ таратушы тораптары.

10(6) кВ кернеулі қоректендіруші тораптар таратушы пункттері бар ТП, таратушы тораптардың қоректендіру орталығы ҚО болып табылатын, терең кірісті қосалқы станса шиналарын біріктіреді. Ең сай келетіндерге 13.1 суретінде келтірілген қоректендіруші тораптардың сұлбалары жатады. Бір қоректену орталығынан ТП қоректендіру кезінде (13.1, а суретін қара) екі желі секциялы ажыратқышпен СА бөлінген ҚО шиналарының екі секциясына және ТП шиналарының екі секциясына қосылады. ТП секцияларының арасына секциялы ажыратқыш СА орнатады. Егер тораптың қалыпты режімінің шарты бойынша ҚО мен (немесе) ТП -дегі секциялы ажыратқыштар сөндірулі болса, онда оларға резервті автоматты енгізу құрылысын (РАЕ) орындайды. Онда бір секциядағы кернеудің ойламаған жерден жоғалуы кезінде, ол басқа секциядан секциялы ажыратқыштың автоматты қосылуы арқылы беріледі.

Жеке таратушы пункттер ТП арасындағы қиылысуды құрастыру жолымен екі ҚОнан қоректенуі мүмкін (13.1, б суретін қара). Егер тораптың қалыпты режімінде қиысу сөндірулі болса, онда резервті автоматты енгізу құрылғысы шинасы бір секциялы ТП жағында ажыратқышта қиысу жасайды.   

10(6) кВ кернеулі таратушы тораптар сенімділігі бойынша тұтынушылар категориясына сәйкес келесі сұлбалар бойынша қалыптасады:

- радиальды резервіленбеген, мұнда кез келген желілік бөлік зақымдалған кезде толық сөну жүреді;

- тұйық, ашық режімде жұмыс істейтін тораптардың белгілі бір бөлігі зақымдалған кезде, зақымдалған бөлікті тауып сөндіргеннен кейін, электрмен жабдықтау қолмен қалыпқа келтіріледі;

- барлық жауапты тұтынушылар үшін резервті автоматтты ендірмесі бар ашық сұлбалар.

Таратушы тораптар тікелей қоректендіру орталықтарына немесе таратушы пункттерге жалғанады.

 

 

13.1 Сурет

 

Радиалды резервіленбеген тораптарда (13.2 суретіне қара) барлық трансформаторлық қосалқы стансалар ТҚС әрбір ТҚС енетін бір желіден қоректенеді. Желінің кез келген бөлігі зақымдалған кезде ол ҚО жағындағы ажыратқыш арқылы автоматты түрде сөндіріледі. Егер зақымдалу негізгі бөлігіне тимеген болса, оны ҚО жағынан жақын маңдағы айырғыш арқылы қолмен сөндіруге болады. ТҚС-дағы трансформаторлар торапқа жоғары кернеумен айырғыштар және ажыратқыш А арқылы, сақтандырғыш С немесе жүктемені ажыратқыш ЖА арқылы қосылу мүмкін. Трансформатор тізбегіндегі 0,38 кВ төменгі кернеуде контактор К немесе айырғыштары бар сақтандырғыштар қолданылады.

Радиальды резервіленбеген тораптардың артықшылығына оның қарапайымдылығы, құнының төмендігі, қалыпты режіммен салыстырғанда апаттан кейінгі режімде аса жоғары жүктеменің болмауы жатады. Кемшілігі кез келген жерде желінің зақымдалу жағдайында барлық ТҚС сөнуінен көрінеді.

 

 

13.2 Сурет

  

14 Дәріс. 1000 В дейінгі электрлік тораптардың сұлбалары

 

Дәріс мазмұны: төменгі вольтты электр тораптарының сұлбалары.

Дәріс мақсаты: жалпы мәні бар 0,38 кВ тораптарға қолданылатын сұлбаларды қарастырудың негізгі принциптерін қарастыру.

 

0,38 кВ электр тораптар саңылаусыз жерсіндіру нейтралы бар (14.1 суретін қара)  төрт сыммен (үш фазалық өткізгіш және бөр нөлдік) орындалады. Олардан 1 үш фазалы электр қабылдағыштарды 1 қоректендіретін нөлдік өткізгіші бар төрт сымды үш фазалық тармақтар орындалуы, бір фазалы электр қабылдағыштарды қоректендіретін нөлдік өткізгіші бар үш және екі сымды тармақтар орындалуы мүмкін.

 

 

14.1 Сурет

 

Сонымен бірге, ауылдық және қалалық тораптарда бес сымды тораптарды пайдаланады, олар үш негізгі фазалы сымдардан, нөлдік және көшелерді жарықтандыруға арналған электр қабылдағыштар үшін қосымша фазалық сымдарды қолданады (14.2 суретін қара).

Егер, көшені жарықтандыратын жүктеме үлкен болса, онда оған қосымша фазалық сым біреу емес екі немесе үшеу болады.

 

14.2 Сурет

 

 Қарапайым түрге радиалды бір резервіленбеген тораптар жатады (14.3 суретін қара), олардағы берілген 0,38 кВ желі зақымданған кезде, оған қосылған барлық электр қабылдағыштар сөніп қалады. 0,38 кВ торабындағы электрмен жабдықтау сенімділігін жоғарылату үшін 2 ілмекті сұлбаларды пайдалану.

Оларда әрбір тұтынушы бір ТҚС-ға жалғанған екі желі бойынша қорек ала алса. Қалыпты режімде ілмектің бір жері ашық болады, яғни торап радиалды болып саналады. Егер бір желідегі кернеу жоғалып кетсе, онда өтемі қайтарылған тұтынушы басқа желіге қосылуы мүмкін.

 

14.3 Сурет

 

Қалаларды электрмен жабдықтау жүйелерінде 0,38 кВ күрделі-тұйық тораптарының (14.4 суретін қара) сұлбалары қолданылуы мүмкін. Мұнда жеке ТҚС араларында сақтандырғыштар орнатылған бірнеше байланыстар бар. Тораптың белгілі –бір бөлігі зақымдалған кезде, оған жақын жатқан сақтандырғыштар жанып кетеді де, ал басқа бөліктерінде кернеу сақталады.  Қуат қалыпты режімде ИҚС әрбір трансформаторлары бойымен 6 – 10 кВ тіреуіштерінен 0,38 кВ тірегіне бағытталады. ТҚС трансформаторындағы 6 – 10 кВ кернеуі бар тораптарда болатын қысқа тұйықталуды ажыратудың селективтілігін қамтамасыз ету үшін, 0,38 кВ жағынан кері қуат автоматтарын КҚА орналастырады, олар керісінше  0,38 кВ тіректерден 6 – 10 кВ тіректерге қарай қуат кері бағыт алса жұмысын тоқтатады.

 

14.4 Сурет  

 

15 Дәріс. Электр беріліс және электр тораптары желілерінің өткізгіштік қабілетін жоғарылату жолдары

 

Дәріс мазмұны: электр беріліс және электр тораптары желілерінің өткізгіштік қабілетін жоғарылату әдістері.

Дәріс мақсаты: қоректендіруші және таратушы электр тораптарының өткізгіштік қабілетін жоғарылату жолдарын оқыту.

Электр беріліс желілерінің өткізгіштік қабілеті деп, техникалық шектеулер есебінен желі бойымен ұзақ уақыт беруге болатын белсенді қуатты айтады. Оларға жататындар:  

-   электр стансалары мен жүктеме түйіндерінің параллель жұмысының тұрақтылығын есепке алатын берілу қуатының шегі;

-   өткізгіштердің рұқсат етілген қыздыру тогы;

-   кейінгі және аралық құрылғылардың (трансформаторлардың, ажыратқыштардың, көлденең компенсация құрылғыларының және т.с.с) өткізгіштік қабілеті;

-   түрлі шектеулі факторлардағы өткізгіштік қабілетін жоғарылату жолдарын қарастырайық.

Электр стансаларының генераторының статикалық тұрақтылығының факторы бойынша, генераторлардан, трансформаторлардан және электр беріліс желілерден тұратын жүйедегі берілетін шекті қуат, мына формуламен анықталады:

 

                                                                                      (15.1)

 

мұндағы  Е –генераторлар ЭДС;

      Ucжүйенің тіректеріндегі кернеу;

      Хг, Хт, Хлгенератордың, трансформатордың және электр беріліс желілерінің қарсылығы.

Егер жүйеде жұмыс жасайтын және алыс қашықтағы стансаларды генераторлар желінің ұшы бойынша берілген U1  және  U2 кернеулерін тұрақты ұстап тұруға көмектесетін, қатты қоздырғыш әсері бар регуляторлары болса, онда берілетін қуаттың шегі мынаған тең

 

                                       .                                                         (15.2)

 

Бұл формуладан электр беріліс желісіне әсер ету есебінен электр беріліс жүйесінің өткізгіштік қабілетінің жоғарылауының келесі жобалау жолдары көрінеді:

1 Желінің нақты кернеуінің жоғарылауы. Мұнда маңыздысы, шекті қуаттылық кернеудің квадратына пропорционалды.

2 Желінің индуктивті қарсылығының азаюы. Ол тарамдалған фазаларды қолдану арқылы азаюы мүмкін. Мұндай жолды ұзын желілерде қолданған орынды. Басқа жолы электр берілістің әуелі компактілі желілерін конструктивті орындаудың түрлі нұсқаларын пайдалануда.

3 Желінің реактивті қарсылығының көлденең компенсациясын қолдану. Бұл жағдайда эквивалентті қарсылық желіге параметрлердің шығынсыз таралуын есепке алмағанда, мынаған тең болады:

 

                                      Хл.э= Хл – Хс .

 

Өткізгіштің қызуы бойынша рұқсат етілген тогы шектеулі желінің өткізгіштік қабілеті мына формуламен анықталады:

 

                                                                                        (15.3)

 

мұндағы U – желінің кернеуі;

      Iдоп – қыздыру бойынша рұқсат етілген ток;

      cos φ –қуаттылық коэффициенті.

Бұдан өткізгіштік қабілетін жоғарылатудың келесі жолдарын құруға болады.

1  Нақты кернеуді жоғарылату. Өзгермейтін рұқсат етілген ток кезінде өткізгіштік қабілет нақты кернеуге желілік түрде тәуелді. Бұл фактор жобалау жағдайында  380 В кернеудің орнына 220 В, 10 кВ орнына 6 кВ, 110 кВ орнына 35 кВ кернеуді пайдаланған кезде тәжірибелік маңызы бар.

2 Компенсациялаушы құрылғыларды орнату есебінен cos φ жоғарылауы.  Токтың өсуін болдырмай, берілетін белсенді қуатты жоғарылату үшін желіні реактивті күштен босату керек. Оны толық күші өзгеріссіз қалатындай (15.1 а суретін қара) компенсациялаушы құрылғыны орналастыру есебінен жасауға болады. Оның ішінде SдопQP үшбұрышты компенсациялаушы құрылғылар болмаған кезде (15.1, б сутерін қара) желідегі қуатқа сәйкес келеді. Егер белсенді қуатты Р дан Рк дейін жоғарылату керек болса, онда бір мезгілде реактивті қуат өсіп, жалпы қуат жоғарылайды.  cos φ бірдей бұрынғы және қайта қосылған жүктеме кезінде қуат үшбұрышы S΄Q΄Рк қалпын алады. Qку күші бар компенсациялаушы құрылғыларды қосқан кезде, толық күш бастапқы көлемге дейін төмендеуі тиіс. Онда қуат үшбұрышы мына түрге SдопQкPк, ие, мұндағы  Qк – компенсациядан кейінгі реактивті күш.

Компенсацияға дейін және кейін желідегі өзгеріссіз ток кезінде, келесі өрнек дәлірек болады:

 

                              

                         

 

немесе

 

                                   .                                                     (15.4)

 

 (15.1,.б суретін қара) ескере отырып, Qk (15.4) өрнегіне қойғаннан кейін, Р дан Рк –ға берілетін белсенді қуаттың жоғарылауына қажет, компенсациялаушы құрылғының қуатын табуға болады:

 

                                                                     (15.5)

 

мұндағы Рк  Р ≤ РкSдоп шамасында болуы мүмкін.

Реактивті күштің толық компенсациялануы жағдайында белсенді қуаттың шекті мәні Рк = Рпр (15.1, б суретін қара) болады,  ал компенсациялаушы құрылғының қуаты

 

                                     .                                                (15.6) құрайды.

 

      Изображение 034

                                    

                                            15.1 Сурет

 

 Әдебиеттер тізімі

 

 1. Блок В.М.Электрические сети и системы.- М.: Высшая школа,    1986.

2. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Электрические  системы: Электрические сети./ Под.ред. В.А. Веникова.—М.: Высшая школа, 1997.

4. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях: Учеб. пособие для электроэнерг. спец.  Под.ред. В.А. Строева.– М.: Высш. шк.,1999 .

5. Евдокунин Г.А. Электрические системы и сети: Учебное пособие для студентов электроэнергетических спец. вузов. – СПб.: Издательство Сизова М.П., 2001.

6. Герасименко А.А. Передача и распределение электроэнергии: Учеб. пособие. – Ростов-на Дону: Феникс, 2006.

 

Мазмұны 

Кіріспе                                                                                                                           

3

1 Дәріс. Электр тораптары мен жүйелерін жобалаудың әдістері мен  міндеттері   

 4

2Дәріс. Негізгі экономикалық көрсеткіштер    

5

3 Дәріс. Салыстырмалы технико-экономикалық тиімділік критерийлері       

 9

4 Дәріс. Электр тораптарының даму варианттарын таңдау барысында сенімділігін есепке алу          

 12

5 Дәріс. Электр тораптарының нақтылы кернеуі мен конфигурациясын   таңдау   

 15

6 Дәріс. Токтың экономикалық тығыздығы бойынша өткізгіштердің қимасын таңдау   

 18

7 Дәріс. Жүктеменің үнемді интервалдары бойынша әуелік желілердің   өткізгіштер қимасын таңдау     

 21

8 Дәріс. Өткізгіштер қимасын кернеудің мүмкін болатын шығыны бойынша таңдау   

 23

9 Дәріс. Рұқсат етілетін қыздыру шарты бойынша өткізгіштердің қимасын таңдау       

 27

10 Дәріс. Қорғаныс аппараттарын есептей отырып, өткізгіштердің қимасын таңдау       

 31

11 Дәріс. Электр тораптары сұлбасын құру негіздері       

34

12 Дәріс. Қосалқы стансалардың типтік сұлбалары                

37

13 Дәріс. Қалалық таратушы тораптардың сұлбасы     

41

14 Дәріс. 1000 В дейінгі электрлік тораптардың сұлбалары   

43

15 Дәріс. Электр беріліс және электр тораптары желілерінің өткізгіштік қабілетін жоғарылату жолдары     

 45

Әдебиеттер тізімі           

49