Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Өндірістік кәсіпорындарды электрмен жабдықтау кафедрасы

  

 

 

ЭЛЕКТР ЭНЕРГИясының тұтынушылары және оларды қоректендіру жүйелері

Дәрістер жинағы

5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін

 

 

 

Алматы 2010

ҚҰРАСТЫРҒАНДАР: Р.Н. Бозжанова, Г.Д. Манапова, О.П. Живаева. Электр энергиясының тұтынушылары және оларды қоректендіру жүйелері. Дәрістер жинағы. 5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін. Алматы: АЭжБУ, 2010. – 63 б. 

Осы құрастырудың ішіне өндірістік кәсіпорындағы электр энергиясын тұтынушылардың сипаттамалары және классификациялау мәселелері қарастырылған. Электр жүктемелерінің есептеулері, электр жабдықтарын таңдау, қосалқы стансаның жинақталуы мен сұлбалары, электр энергиясын тасымалдау, электрмен жабдықтаудың сапасын қамтамасыз ету және реактивті қуатты компенсациялау терең қарастырылған.

 

Мазмұны

1 дәріс. Кіріспе. Электр энергиясын тұтынушылар. Электр жүктемелерінің графиктері	4
2 дәріс. Өнеркәсіптік тұтынушылардағы электр энергиясының сипаттамалары	8
3 дәріс. Өнеркәсіп орындарындағы электрлік жүктемелер	11
4 дәріс. Электр жүктемелерін анықтайтын негізгі көрсеткіштер (коэффициенттер)	15
5 дәріс. Электр жүктемелерін әртүрлі әдістер арқылы анықтау	19
6 дәріс. Реактивті қуатты өтемелеу	23
7 дәріс. Реактивті қуатты компенсациялауды жобалау	28
8 дәріс. Кернеу 1 кВ-қа дейінгі электрэнергиясын тарату	31
9 дәріс. 1000В-қа дейінгі желілер үшін қорғаныс аппаратурасы	35
10 дәріс. Кернеуі 6-10 кВ кәсіпорын территориясындағы электр энергиясын зауыт ішінде тарату	39
11 дәріс. Өндірістік кәсіпорындардың қосалқы стансалары	43
12 дәріс. Кернеуі 1 кВ жоғары әуелік және кәбілдік желілер мен ток өткізгіштер	46
13 дәріс. Кернеуі 1 кВ жоғары қосалқы стансаның тарату құрылғыларының жабдықтары	50
14 дәріс. Электр энергиясының сапасы	54
15 дәріс. Электр энергиясын есепке алу. Электр қауіпсіздігінің қорғау шаралары	58
Әдебиеттер тізімі	62

 

1 дәріс. Кіріспе. Электр энергиясын тұтынушылар. Электр жүктемелерінің графиктері

Дәрістің мазмұны:

- тұтынушыларды энергетикалық және технологиялық жүйелердің қосалқы жүйесі ретінде электрлік жабдықтау; жүктеме графиктерінің түрлерін зерттеу.

Дәрістің мақсаты:

- өндіріс салаларымен танысу; бірнеше негізгі анықтамалармен танысу; электр жүктемелері графиктерін тұрғызудың тағайындамасы мен әдістері.

 

Өндіріс орындарының электрлік жабдықтау жүйесі (ЭЖЖ) жергілікті өндірістік, көліктік, коммуналдық және ауылшаруашылық тұтынушылардың комплексті электрлік жабдықтауын қамтамасыз ететін энергетикалық жүйенің қосалқы жүйесі болып табылады. Сонымен бірге өндіріс орындарының электрлік жабдықтау жүйесі электрлік жабдықтауға белгілі бір талаптар қоятын сол өндіріс орнының технологиялық жүйесінің қосалқы жүйесі болып табылады. Электр энергиясын тұтынудың 70% өндіріс орындарына келеді, сондықтан осы пәнде өндірістік кәсіпорындарды электрмен жабдықтаудың мәселелері қарастырылады.

Өндіріс орындарының электрлік жабдықтау жүйесі өнеркәсіптік қабылдағыштарды электр энергиясымен қамтамасыз ету үшін құрылады. Мұндай тұтынушыларға түрлі машиналар мен механизмдердің электр қозғалтқыштары, электрлік пештер, электролиздік құрылғылар, электр пісіру аппараттары мен машиналары, жарықтандыру қондырғылары және басқа да өнеркәсіптік тұтынушылар жатады.

Өндіріс объектілері мынадай өндіріс салаларына қатысты:

а) тау-кен өндірісі (көмір шахталары; рудалы және рудалы емес қазбаларды өндіру карьерлері; мұнай кәсіпшілігі; кен байыту комбинаттары және агломерациялық фабрикалар);

б) қара металлургия (кокс-химиялық цехтар; домендік цехтар қондырғылары; мартенді, конверторлы және жаймалау цехтар қондырғылары);

в) машина жасау және металл өндеу (металл кесу және ағаш өңдеу станоктары; электрлік аспаптар; ұсталық қалыптау басқақтары және машиналары);

г) химия өнеркәсібі (азот өнеркәсібі; сода; суперфосфат, күкірт қышқылы, кальций карбиді, хлор, металдық натрий, техникалық бұйымдар және синтетикалық каучук өндірістері және т.б.);

д) мұнай өңдеу кәсіпшілігі;

е) қағаз-целлюлоза кәсіпшілігі;

ж) жеңіл өнеркәсіп (мақта-қағаз, суконды және жасанды маталардың тоқыма және тігін фабрикалары, аяқ киім, былғары және т.б. фабрикалар);

и) құрылыс материалдарының өндірісі (цемент, әйнек, кірпіш зауыттары, темір-бетон зауыттары);

к) тамақ өнеркәсібі (элеваторлар, диірмендер, күрпі, нан зауыттары, қант, сүт, спирт және т.б. зауыттар).

Барлық салалардың өндіріс орындарындағы жалпы өндірістік қондырғыларды мынадай негізгі топтарға бөлуге болады:

1) көтерме – көліктік машиналары (кран, тельфер, көпірлік және консольді крандары, лифттер, манипуляторлар және т.б.).

2) ағынды-көлік жүйелері (конвейрлер, шнектер және жүк тасымалдау механизмдері).

3) компрессорлар, желдеткіштер, сорғылар.

Өндірістің электр технологиялық саласын ерекше атап өту қажет. Оған:

1) электр-термиялық қондырғылар.

2) электр-пісіру қондырғылары.

3) электролиз қондырғылары.

4) металл өңдеудің электрлік әдістері.

5) кернеуі жоғары электрлі өріс қондырғылары жатады.

Ең көп тараған электр энергиясының тұтынушысы өндіріс орындарының электрлік жарықтандыруы болып табылады (қыздыру, галогенді, люминесцентті, сынап – кварцты, ксенонды және натрийлі шамдар).

Қазіргі уақытта өндіріс объектілері үшін электр энергиясының көздері энергетикалық жүйелер және жылу электр стансалары болып табылады.

Көптеген тұтынушылар электр энергиясын электр тарату желілері арқылы, өзара байланысқан электр стансаларының жүйесі арқылы алады.

Энергетикалық жүйе дегеніміз - электр энергиясы мен жылуды өндіру, түрлендіру үздіксіз процесінде ортақ режіммен байланысқан электр стансалары, электр және жылу желілерінің жиынтығы.

Электр энергетикалық жүйе деп электр энергиясын өндіру, жеткізіп беру, тарату және тұтыну процестерімен байланысқан энергетикалық жүйенің электрлік бөлігі және содан тұтынатын қабылдағыштарды айтады.

Бірақ көптеген кәсіпорындар өздерінің ЖЭО-сын салуда. Оның мынадай себептері бар:

а) технологиялық мақсаттар мен жылуландыруға жылу энергиясының қажеттілігі және оған қоса электр энергиясын өндірудің қолайлылығы;

б) жауапты тұтынушылар үшін резервті қоректену көзінің қажеттілігі;

в) кейбір кәсіпорындардың энергетикалық жүйеден алшақтығы;

Пәнді оқу үшін қажетті негізгі анықтамаларды атап өтейік.

Электрлік жабдықтау - тұтынушыларды электр энергиясымен қамту.

Электрлік жабдықтау жүйесі - ол тұтынушыларды электр энергиясымен қамтамасыз етуге арналған электр қондырғыларының жиынтығы.

Орталықтандырылған электрлік жабдықтау - ол тұтынушыларды энергетикалық жүйеден жабдықтау.

Электр желісі - бұл белгілі бір аймақта жұмыс істейтін қосалқы стансалар, тарату құрылғылары, ток өткізгіші, әуе және кәбілдік электр тарату желілерінен тұратын, электр энергиясын тарату және жеткізу электр қондырғыларының жиынтығы.

Электр энергия қабылдағышы - ол электр энергиясын басқа бір энергияға түрлендіретін аппарат, агрегат және т.б.

Электр энергия тұтынушысы - ол технологиялық процесі ортақ, белгілі аймақта орналасқан электрқабылдағыш немесе электрқабылдағыштар тобы.

Тәуелсіз қоректену көзі - ол апаттық режімнен кейін басқа қоректену көздерінде кернеу жоғалса да, өзінің кернеуін сақтап тұратын қоректену көзі.

 

Электр жүктемелерінің графиктері.

Электр жүктемелері және қабылдағыштардың, цехтағы қабылдағыштар тобының, сондай-ақ цехтың, жалпы зауыттың тұтынатын электр энергиясын сипаттайды. Өндірістік кәсіпорындардағы электр жабдықтау жүйесін жобалау және пайдалану барысында жүктемелердің негізгі 3 түрі есептелінеді: активті қуат Р, реактивті қуат Q және ток I.

Электр қуатын өлшеуіш аспаптар арқылы көзбен бақылауға болады. Жүктеменің уақыт бойынша өзгеруін өздігінен жазатын аспаптар арқылы тіркеуге болады (1 суретті қара). Бірдей уақыт аралығында алынған активті және реактивті қуат санағыштары бойынша пайдалану барысында активті және реактивті қуаттардың уақытқа байланысты өзгеруін, әдетте, сатылы қисық арқылы көрсетеді (2 суретті қара).

Активті және реактивті және токтың уақыт аралығында өзгеру қисығын сәйкесінше активті қуат, реактивті қуат, токтың жүктеме графиктері деп атайды.

1 сурет – Тіркейтін аспап көрсетуі бойынша жүктеме графигі

2 сурет – Активті қуат санағышының көрсетуі бойынша жүктеме графигі: tн - бірдей интервалдар

 

Жүктеме графиктері 2-ге бөлінеді: жеке графиктер – жеке қабылдағыштар үшін, топтық – қабылдағыштар тобы үшін. Жеке жүктеме  графиктері кіші әріптермен: p(t); q(t); i(t); ал топтық жүктеме графиктері бас әріптермен: P(t); Q(t); I(t) белгіленеді.

мұнда n – қабылдағыштар саны

(1)

Жеке графиктер электр энергиясының қуатты қабылдағыштарының жүктемелерін анықтау үшін қажет (электр пештері, түрлендіргіш агрегаттар, бас жетектер, жаймалау станоктары және т.б.).

Әдетте, кәсіпорындардағы электр жабдықтауды жобалауда топ-топтық жүктеме графиктері осы кәсіпорынның активті және реактивті қуаттарының тұтынуын айқындауға, кәсіпорынды қоректендіретін ток көзін дұрыс және тиімді таңдауға, сондай-ақ электр жабдықтаудың барынша тиімді сұлбасын жасауға мүмкіндік береді.

Уақыт ұзақтығы бойынша өндірістік кәсіпорынның жүктеме графигі кезектік, тәуліктік және жылдық болып жіктеледі. Өндірістің әрбір саласының технологиялық процеспен анықталатын өзіне тән жүктеме графигі болады.

Қабылдағыштардың жұмыс тәртібінің реттілігі бойынша олардың жекелей жүктеме графиктері периодтық, циклдық, циклдық емес және реттік емес болып бөлінуі мүмкін.

Топтық жүктемелер периодтық, жартылай периодтық және реттік емес болып бөлінеді.

 

Ұзақтығы бойынша жылдық графиктерді тұрғызу.

Жыл бойына барынша көп жүктелетін күн – 22.12, ал ең аз жүктелетін күн – 22.06 болып қабылданған. Осы күндердің тәуліктік графиктері арқылы ұзақтық бойынша жылдық графигті тұрғызуға болады. Әр климаттық аумаққа байланысты жыл бойына қысқы N_з және жазғы  N_л күндер санын білеміз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 сурет – Ұзақтық бойынша жылдық график

 

Қысқы графикте ұзақтығы 30 минутқа тең не одан жоғары болса, максималдық ордината есептік болып саналады. Әрбір қысқы және жазғы графиктің ординаталарына сәйкес жүктеменің жыл бойына ұзақтығы есептелінеді және сол нәтижелер бойынша төмен қарай түсетін сатылы график тұрғызылады. Жылдық графиктің ауданы белгілі бір масштабтағы жыл бойына кеткен электр энергиясының шығынына тең. Мұндай график кәсіпорынның электр энергиясының шығыны бойынша жұмыс тиімділігін сипаттайды.

 

2 дәріс. Өнеркәсіптік тұтынушылардағы электр энергиясының сипаттамалары

 

Дәрістің мазмұны:

- электр энергиясының тұтынушыларын сипаттайтын параметрлер.

Дәрістің мақсаты:

- электр энергиясын қабылдағыштардың әртүрлі ерекшеліктерін оқу, олардың параметрлері.

 

Электр энергияның тұтынушылары бірнеше параметрлермен сипатталады:

а) Өндіріс орындарында электр энергияны қабылдағыштар ток түріне байланысты келесі топтарға бөлінеді:

1) жиілігі 50 Гц, кернеуі 1000В-қа дейігі үш фазалы қабылдағыштар;

2) жиілігі 50 Гц, кернеуі 1000В-тан жоғары үш фазалы қабылдағыштар;

3) жиілігі 50 Гц, кернеуі 1000В-қа дейігі бір фазалы қабылдағыштар;

4) жиілігі 50 Гц-тан жоғары, түрлендіргіштік қосалқы стансалардан және қондырғылардан қоректенетін қабылдағыштар;

5) түрлендіргіштік қосалқы стансалардан және қондырғылардан қоректенетін тұрақты ток қабылдағыштар.

Қазіргі кезде өндіріс орындарында электр жабдықтау үш фазалы айнымалы ток арқылы іске асады. Тұрақты ток қабылдағыштардың қоректенуіне түрлендіргіштік агрегаттар орнатылған (жарты өткізгіштік түзеткіштер, сынаптық түзеткіштер, қозғалтқыш-генератор (Қ-Г) және механикалық түзеткіштер) түрлендіргіштік қосалқы стансалар құрылады.

Түрлендіргіштік агрегаттар үшфазалық ток желісінен қоректенеді, сондықтан оларды үш фазалы ток қабылдағыштар деп атайды.

Меншікті түрлендіргіш агрегаттары бар тұрақты ток қабылдағыштар: Қ-Г жүйе бойынша электр жетегі, ионды электр жетек және т.б. электр жабдықтау бойынша үш фазалы ток қабылдағыштар болып табылады.

Түрлендіруші қосалқы стансалардан қоректі талап ететін тұрақты ток қабылдағыштардың жиі кездесетіндері: завод ішіндегі электрфицирленген көлік, электролизді өндіріс, кейбір көтерме -көліктің және көмекші механизмдердің электр қозғалтқыштары;

б) кернеу бойынша- ПУЭ сәйкес, электр энергияны өндіруші, түрлендіруші, таратушы және тұтынушы электртехникалық қондырғылар, сонымен қатар кернеуі 1000 В-қа дейін электр қондырғылар және 1000 В-тан жоғары электр қондырғылар болып бөлінеді;

в) бейтарап режімдер:

1) кернеуі 1000 В-қа дейінгі қондырғылар жерге қосқыш арқылы, сонымен қатар оқшауланған бейтарап арқылы орындалады, ал тұрақты ток қондырғылары- жерге қосу және оқшауланған нөлдік нүкте арқылы орындалады.

Кернеуі 1000В-қа дейін оқшауланған бейтарабы бар электрлік қондырғыларды аса қауіпсіздікті талап ететін жерде қолдану жөн (шымтезек өндіру кәсіпорындарында, көмір шахталарында және т.б.) және оларға шарт қойылады: желі оқшауламасының бақылауын қамтамасыз ету және тебілу сақтандырғышының тұтастығы, қызметкерлердің жерге тұйықталу зонасын тез арада іздеп табу және оны жою немесе жерге тұйықталу зонасын автомат арқылы өшіру. Қауіптізігі аз шартта айнымалы ток төрт сымды желілерде және тұрақты ток үш сымды желілерде бейтарап тұйықтау міндетті түрде керек;

2) кернеуі 1000 В-тан жоғары электрлік қондырғылар келесі түрлерге бөлінеді:

- оқшауланған бейтарабы бар қондырғылар ( кернеуі 35 кВ-қа дейін);

- сыйымдылық тоғын өтемдеу үшін индуктивті кедергі арқылы жерге қосылған бейтарабы бар қондырғылар (кернеуі 35 кВ-қа дейін және сирек кезде 110 кВ);

-жерге қосылған бейтарабы бар қондырғылар (кернеуі 110 кВ-қа дейін және жоғары).

Сонымен қатар бұл қондырғылар аз шамалы жерге тұйықталу тогы бар қондырғылар (500 А-ге дейін) және үлкен жерге тұйықталу тогы бар қондырғылар (500 А-ден жоғары) болып бөлінеді;

г) ток жиілігі бойынша электр энергияны қабылдағыштар-өндірістік жиілікті қабылдағыштар (50 Гц), үлкен жиілікті қабылдағыштар (100 кГц-тен жоғары), жоғары жиілікті қабылдағыштар (10 Гц-ке дейін) және төмен жиілікті қабылдағыштар (50 кГц-тен төмен) болып бөлінеді.

Көп жағдайда қабылдағыштар өндірістік жиіліктегі электр энергияны пайдаланады. Үлкен жиілікті және жоғары жиілікті қондырғылар металды балқыту үшін қолданады. Жоғары жиілікті қондырғыларға, мысалы текстилді өнеркәсіпте жасанды жібек өндіретін электрқозғалтқыштар жатады (133 Гц);

д) электр энергия қабылдағыштары режім ұқсастығы бойынша, яғни жүктеме графигінің ұқсастығы бойынша топтарға бөлінеді. Тұтынушылардың осы топтарға бөлінуі жалпы электр жүктеменің қосындысын табуға мүмкіндік береді.

Барлық қабылдағыштардың үш сипаттамалық тобы бар:

4 сурет

1) бір қалыпты немесе аз мөлшерде өзгеретін жүктемемен жұмыс істейтін қабылдағыштар (4 суретті қара). Бұл режімде электрлік машина немесе аппарат бөлшектерінің температурасы аз белгіленген температурадан аспай ұзақ уақыт жұмыс істей алады.

 

Мұндай қабылдағыштар мысалы ретінде компрессор,  сорғыш, желдеткіш және т.б. электр қозғалтқышын, жатқызуға болады;

2) қысқа мерзімді жүктеме режимінде жұмыс істейтін қабылдағыштар. Бұл режимде машиналармен аппараттардың жұмыс периодының ұзақтығы аз, тіпті машиналар мен аппараттардың бөлшектерінің температурасы белгіленген шамадан аспайды (5 суретті қара).

5 сурет	Ал машиналар мен аппараттардың өшіп қалу периоды соншалықты ұзақ, тіпті машина қоршаған ортаның температурасына дейін салқындануына үлгереді. Бұл топтағы қабылдағыштарға мысалы ретінде метал кесетін станоктардың, қосымша механиздерінің, электр қозғалтқыштарын, жапқыларды және т.б. жатқызуға болады
6 сурет		3) қайталанбалы – қысқа мерзімді жүктеме режімінде жұмыс істейтін қабылдағыштар (6 суретті қара). Бұл режіміде машина мен аппараттардың қысқа мерзімді жұмыс периоды қысқа мерзімді өшу периодымен кезектесіп тұрады. Қайталанбалы – қысқа мерзімді жұмыс режімі жұмыс істеудің салыстырмалы жалғастығымен және циклдің ұзақтығымен сипатталады.

. t_ц циклының ұзақтығы 10 минуттан аспайды. Қайталанбалы қысқа мерзімді жүктеме режімінде электр машина немесе аппарат шексіз уақытта белгіленген салыстырмалы жұмыс істеу жалғастығымен жұмыс істей алады, ал машина немесе аппаратура бөлшектерінің температурасы белгіленген шамадан аспайды.

Бұл топтағы қабылдағыштарға мысал ретінде крандар, балқу аппараттар және т.б. электр қозғалтқыштарын жатқызуға болады.

Жоғарыда айтылған қабылдағыштардың жұмыс режімдері үшін ГОСТ-183-74 сәйкес, электр өнеркәсібі белгіленген шарттарға арналған электрлік қозғалтқыштар шығарады;

е) жүктемелердің симметриясыздығы немесе фаза жүктелуінің біркелкісіздігі. Симметриялы жүктемелерге үш фазалы тұтынушының электр қозғалтқыштары және үш фазалы пештер жатады. Симметриялы емес жүктемелерге (бір-екі фазалы) электрлік жарықтандыру, бір фазалы және екі фазалы пештер, бір фазалы балқыту аппараттарын жатқызуға болады;

ж) қорек көзінің сенімділігі /ПУЭ 1998 ж/.

Электрмен жабдықтау сенімділігін қамтамасыз ету барысында электрлік қабылдағыштарды келесі 3 категорияға бөледі:

– 1 категориялы электрлік қабылдағыштар - электр жабдықтаудың уақытша тоқтап қалуы келесі жағдайларға әкелетін электрлік қабылдағыштар жатады: адам өміріне қауіп төнсе, ауыл шаруашылығына зиян келсе, негізгі қымбат жабдықтар бүлінсе, өнім сапасы бұзылса, күрделі технологиялық процестер нашарласа.

1 категориялы электр қабылдағыштардың тобынан ерекше топ бөлінеді: олардын тоқтаусыз жұмыс істеуі адам өмірінің қауіпсіздігін қамтамасыз ету, жарылыс, өрт және қымбат жабдықтардың бүлінуінен қорғайтын өндірістің апатсыз тоқталуы үшін қажет;

– 2 категориялы электр қабылдағыштар - электрмен жабдықтау тоқтаған кезде өнімнің толық берілуін азайып, жұмысшылардың, механизмдердің және өндірістік көліктердің жұмыссыз тұруына, қала және ауыл тұрғындардың тұрақты қызметтерінің бүлінуіне әкелетін электр қабылдағыштар;

– 3 категориялы электр қабылдағыштар - 1 және 2 категорияларға жатпайтын барлық қалған электр қабылдағыштар.

1 категориялы электр қабылдағыштар екі тәуелсіз бір-бірімен резервте болатын корек көздерінен электр энергиясымен қамтамасыз ету керек және бір қорек көзінің электр жабдықтауы бүлінген кезде электр жабдықтардың үзілісі қоректенуді автоматтық түрде қайта қосу уақытына ғана мүмкін.

Электр жабдықтаудың 1 категориялы электр қабылдағыштардың ерекше тобы үшін қосымша үшінші тәуелсіз резервті қорек көзі қарастырылу керек.

Электр қабылдағыштардың ерекше тобы үшін үшінші тәуелсіз қорек көзі ретінде және қалған 1 категориядағы электр қабылдағыштар үшін екінші тәуелсіз қорек көзі ретінде жергілікті электр стансалары, энергожүйелерінің электр стансалары, үздіксіз қоректің арнайы агрегаттары, аккумуляторлы батареялар және т.б. қолданылады.

2 категориялы электр қабылдағыштар үшін екі тәуелсіз өзара реттелетін қорек көзі ұсынылады. Бір корек көзінен электрмен жабдықтау болмаған кезде-кезекші персонал немесе оперативтік бригада көмегімен резервті қоректенуді қосу үшін қажетті уақытқа ғана электрмен жабдықтаудың үзілісі болуы мүмкін.

3 категориялы электр қабылдағыштар үшін электрмен жабдықтау бір қорек көзінен қоректенуі мүмкін егер, келесі шарт орындалса: электр жабдықтаудың үзілісі, жөндеу және электрмен жабдықтау жүйесінің бүлінген элементін ауыстыру үшін қажетті уақыт 1 тәуліктен аспауы керек.

 

 

3 дәріс. Өнеркәсіп орындарындағы электрлік жүктемелер

 

Дәрістің мазмұны:

- электр жүктемелерінің негізгі анықтамалары және белгіленуі; электр энергиясын қабылдағыштарды сипаттайтын көрсеткіштер және олардың жүктемелерінің графиктері.  

Дәрістің мақсаты:

- жүктеме графиктерінің әр түрімен танысу.

 

Электр жабдықтауды қазіргі заманға сәйкес жобалау кезінде өндіріс орындарында бүкіл күрделі техника-экономикалық сұрақтар комплексінің рационалды шешуінің негізі болып күтілетін электрлік жүктемелерді дұрыс анықтау табылады. Кез келген электрмен жабдықтау жүйесін жобалаудың бірінші кезеңі электрлік жүктемелерді анықтау болып табылады. Электржабдықтаудың жобалаған барлық элементтерінің таңдалуы электр жүктемелердің мәнімен анықталады. Күтілетін жүктемелерді дұрыс бағалаудың әсерінен капиталды шығындар, түсті металдың шығыны, электр энергияның шығыны және эксплуатациялы шығындар тәуелді болады.

 

Негізгі анықтамалар және белгіленулер.

Электр қабылдағыштың номиналды қуаты – қозғалтқыштың, күштік немесе арнайы трансформатордың зауыт кестесінде немесе куәлігінде, не болмаса жарық көзінің сауыты (цоколь) немесе бөлігінде (колба) белгіленген қуат. Электр қозғалтқышытың номиналды құаты деп номиналды кернеу кезінде қозғалтқыштың білігінде үдететін қуат Р_н, ал энергияның басқа қабылдағышының номиналды қуаты деп номиналды кернеу кезінде ортаның белгіленген шарттары кезінде және олар арналған жұмыс режіимі кезінде жүйеден тұтынатын қуат.

Қабылдағыштың номиналды қуаты әрқашан жүктеменің ұзақ жұмыс режіміне келтіріледі.

Қайталанбалы қысқа мерзімді режімінде істейтін қабылдағыштың куәліктік қуаты қосылу ұзақтығы  ПВ-100% кезіндегі номиналды ұзақ қуатқа формулалар арқылы келтіріледі.

Электр қозғалтқыш үшін

(2)

трансформатор үшін

(3)

мұндағы Р_пасп, (кВт); S_пасп, (кВА) – паспортта көрсетілген активті және толық қуаттар;

ПВ_пасп – қабылдағыштың салыстырмалы қосылу ұзақтығы.

Электр пештерінің трансформаторлары үшін

(4)

мұндағы cosj_пасп – электр пеш трансформаторының номиналды қуат коэффициенті.

Балқыту машинасының трансформаторы мен қолдық балқыту трансформаторының номиналды активті қуат - ПВ-100%-ға келтірілген белгілі бір шартты қуат.

.

(5)

Көп қозғалтқышты жетекті агрегат үшін (кран қондырғысынан басқа), электр энергияның қабылдағышы ретінде бүкіл агрегатты түсіну қажет, ал оның номиналды қуаты деген ПВ-100% келтірілген агрегатының барлық қозғалтқыштарының номиналды қуаттарының қосындысы.

Крандық қондырғылар үшін «электрэнергия қабылдағышы» термині ретінде әр механизмнің электр жетегін түсіну қажет, оның ішінде екі қозғалтқыш болса, олардың да қуаттарының жиытығы алынады.

Топтық номиналды активті қуат – бұл жеке жұмыс қабылдағыштарының номиналды активті қуаттарының қосындысы

.

(6)

Қабылдағыштың номиналды реактивті қуаты дегеніміз - номиналды активті қуат және номиналды кернеу кезінде желіден тұтылатын (таңбасы оң) немесе желіге берілетін (таңбасы теріс) реактивті қуат, ал синхронды қозғалтқыштар үшін номиналды қуат коэффициенті номиналды қоздыру тогы кезіндегі реактивті қуат.

Топтық номиналды реактивті қуат - бұл жеке жұмысшы қабылдағыштардың номиналды реактивті қуаттарының реактивті алгебралық қосындысы

.

(7)

 

Орташа жүктемелер.

Өзгермелі шаманың орташа мәні - бұл оның негізгі статикалық сиппаттамасы. Сондықтан жүктеменің айнымалы графигімен сипатталады. Электр энергия топтарының қабылдағыштарының орташа жүктемелерінің қосындысы есептік жүктеме мәнінің төменгі шегін бағалауға мүмкіндік береді. Кез келген уақыт интервалында қабылдағыштың орташа активті және орташа реактивті қуатын жалпы мына формуламен анықтайды

; .

(8)

Қабылдағыштар тобының орташа активті (немесе рективті) қуаты осы топқа кіретін жеке жұмысшы қабылдағыштарының орташа активті (немесе реактивті) қуаттарының қосындысына тең

; .

(9)

Максималды жүктелген ауысымында орташа жүктеме былай белгіленеді: Р_см және Q_см жылдың ішінде Р_сг және Q_сг, мұнда Р_см=W_см/Т_см ; Q_см=V_см/Т_см; Р_сг=W_г/Т_г; Q_сг=V_г/Т_г.

Қабылдағыштар тобының жүктемесін есептеген кезде негізгі шамалар Р_см және Q_см болып табылады. Ең жүктелген ауысымға берілген қабылдағыштар тобы, цех немесе өндіріс орындары белгілеген сипаттамалық тәуліктерге байланысты электр энергияны ең көп тұтынатын ауысуға (22 маусым мен 22 желтоқсан - электр энергиясын ең аз және көп тұтынатын тәуліктер) жатады.

 

 

Орташа квадратты жүктемелер.

Кез келген уақыт интервалында орташа квадраттық жүктемелер Р_ск, Q_ск, I_ск  жалпы түрде келесі формула арқылы анықталады

;   ;

(10)

мұндағы Т –қарастырылған  уақыт периоды.

 

Максималды жүктемелер.

Активті қуаттың Р_м, реактивті қуаттың q_м, Q_м , толық қуаттың s_м, S_м және токтың i_м, I_м максималды мәндері бір уақыт мезгіліне сәйкес келетін орташа шамаларының ең үлкен шамалары. Максималды жүктемелер сол немесе басқа уақыт периоды ішінде пайда болу жиілігімен сипатталады.

Ұзақтық бойынша максималды жүктемелер екі түрге бөлінеді:

а) электрмен жабдықтау жүйе элементтерін таңдау үшін қызу және олардағы максималды қуат шығынын есептеу бойынша анықталатын ұзақтықтары әртүрлі максималды ұзақтық жүктемелер (10, 15, 30, 60, 120 мин.);

б) желідегі кернеудің өзгеріс көлемін тексеру үшін, түйіспелі желідегі кернеу шығынын анықтау үшін, электр қозғалтқыштың өзіндік қосу шарты бойынша желіні тексеру үшін, сақтандырғыштың балқымалы ендірмесін таңдау үшін, максималды ток релелік қорғаныстың іске қосылу тогын есептеу үшін қажетті болатын ұзақтығы 1-2 с бар максималды қысқа мерзімді жүктеме.

 

Есептік жүктемелер.

Рұқсат етілген қызу бойынша есептік жүктеме дегеніміз - ең көп жылулық әсер ету бойынша өзгеретін жүктемеге эквивалентті электрмен жабдықтау элементінің ұзақтығының өзгермейтін жүктемесі (өткізгіштің максималды қызу температурасы немесе оқшауламаның жылулық тозуы бойынша). Өткізгіштің қызуы ток жүктемесіне байланысты, бірақ тәжірибе бойынша және есептеулер жүргізгенде P=f(t) графигін I=f(t) графигіне қарағанда алу оңай болғандықтан, жобалау тәжірибесінде активті қуат бойынша есептік жүктеме Р_р ұғымы кеңінен қолданады.

Орташа жүктеменің максимумы туралы түсінік

Өткізгіштегі орташа қуаттың шығыны, оның орташа аса қызуы орташа квадратты ток I_ск арқылы анықталады. Тек жүктеме уақыт бойынша өзгермейтін жағдайдан басқа жағдайларда, аса қызу бірдей болған кезде орташа аса қызу өткізгіштің максималды аса қызуынан аз болады. Жалпы жағдайда келесі түрде жазуға болады

(11)

мұндағы I_м - берілген графиктегі токтың ең үлкен мәні.

Активті қуат бойынша жүктемелер графигі үшін келесі теңсіздік сәйкес

.

(12)

Бұл теңсіздік жеткілікті, бірақ көп жағдайда есептік жүктеменің Р_р өте қате бағалауын береді. Р_р ең дәл шаманың бағалауын Т уақыт интервалы ішінде Р_м,т орташа жүктеменің максимум түсінігін қолдану көмегімен алуға болады.

Орталандыру интервалының оптималды (оқтайлы) ұзақтығы Т_оср өткізгіштің Т_о үш уақыт тұрақтысына Т_оср=3Т_о тең деп қабылданады, өйткені осы уақыт ішінде жүктеме өзгермеген кезде өткізгіштің аса қызуы тұрақталған мәннің 95% жетеді. Сол себептен, Т_оср=3Т_о уақыт интервалында максималды орташа жүктеме есептік жүктеме ретінде қабылданады, Р_{р ≈} Р_м.

Сонымен, рұқсат етілетін қызу бойынша айнымалы жүктеме графигі кезінде есептік жүктеме Р_р ретінде ұзақтығы әртүрлі (0,5; 0,75; 1; 1,5; 2; 2,5 сағ.) максималды жүктемелерді қолданады, ал жүктеме графигі аз ауысатын (тұрақты) жағдайда  орташа жүктеме қолданылады.

 

 

4 дәріс. Электр жүктемелерін анықтайтын негізгі көрсеткіштер (коэффициенттер)

 

Дәрістің мазмұны:

- электр жүктемелерін есептеуде қолданылатын коэффициенттер.

Дәрістің мақсаты:

- электр жүктемелерін есептеу үшін анықтамалар мен коэффициенттердің негізгі формулаларымен танысу.

 

Жүктемені есептеу және зерттеу кезінде жүктеме графиктерінің кейбір өлшемсіз көрсеткіштері (коэффициенттері) қолданылады, олар электр қабылдағыштардың уақыт немесе қуат бойынша жұмыс режімін сипаттайды.

1) Қажетке жарату қолданыс коэффициенті.

Қажетке жарату коэффициенті жүктемені есептеу кезінде негізгі көрсеткіш болып табылады.

Электр қабылдағыштың к_и немесе электр қабылдағыштар тобының  К_и.   

активті қуаты бойынша қажетке жарату қолданыс коэффициенті деп әрбір электр қабылдағыштың (немесе қабылдағыштар тобының) орташа активті қуатының оның номиналды мәніне қатынасын айтады

; .

(13)

Бұл коэффициент, орташа жүктеме Р_с, Р_с сияқты ең жүктелген ауысымға (смена) қатысты.

Активті қуат бойынша жүктеме графигі үшін электр қабылдағыштың активті қуатының орташа қажетке жарату коэффициенті сол кезеңде (ауысымда) келесі формуламен анықталады

(7 суретті қара)

(14)

мұндағы W_а – электр қабылдағышының ауысым ішінде кезеңде қолданған энергия, W_а,возм -электр қабылдағышының ауысым бойы номиналды болып жүктелген жағдайда тұтынуға болатын (мүмкін) энергиясы.

 

2) Қосылу коэффициенті.

Электр қабылдағышты қосылу коэффициенті к_в деп циклдағы қосылу ұзақтығының t_в сол циклдың бүкіл ұзақтығына t_ц. қатынасын айтады.

7 сурет – Активті қуат бойынша жүктеменің жеке графигі

 

Электр қабылдағышты циклдағы қосылу уақыты оның жұмыс уақыты t_р мен бос жүріс уақытының t_х қосындысына тең

.

(15)

Электр қабылдағыштар тобының қосылу коэффициенті немесе топтық қосылу коэффициенті К_в деп сол топқа кіретін барлық электр қабылдағыштарының қосылу коэффициенттерінің орташа мәнін айтады (номиналды активті қуат бойынша). Ол келесі формуламен анықталады

.

(16)

Активті қуат бойынша жүктеме графигінің қосылу коэффициенті келесі өрнектен анықталады (7 сурет).

.

(17)

 

3) Жүктелу коэффициенті.

Электр қабылдағыштың активті қуаты бойынша жүктелу коэффициенті к_з,а деп циклдың t_ц уақыт аралығында іске қосылу уақыты t_в ішіндегі қуаты Р_с,в тұтынатын орташа активті қуатының  номиналды қуатына қатынасын айтады

.

(18)

Активті қуат бойынша топтық жүктелу коэффициенті деп топтық қажетке жарату қолданыс коэффициентінің К_и топтық қосылу коэффициентіне К_в қатынасын айтады

.

(19)

Жүктелу коэффициенті қосылу коэффициенті сияқты технологиялық процестерге байланысты және электр қабылдағыштың жұмыс режімі өзгерген кезде өзгереді.

Жүктеме графигі үшін жүктелу коэффициенті келесі формуламен анықталады

.

(20)

Ол жұмыс уақыты ішінде, яғни қосылу уақытында, электр қабылдағыштың қажетке жарату дәрежесін көрсетеді. Мынандай өрнек алуға болады

.

(21)

 

4) Жүктеме графигінің пішін коэффициенті

Жүктеме графигінің пішін коэффициенті к_ф1, К_ф1 деп белгілі уақыт ішінде электр қабылдағыштың немесе қабылдағыштар тобының орташа квадраттық тогының (немесе орташа квадраттық толық қуаттың) сол уақыттағы орташа мәніне қатынасын айтады.

;        ,

(22)

немесе активті және реактивті қуаты бойынша

	;    ;	(23)
	;    .	(24)

Пішін коэффициент графиктің уақыт бойынша бірқалыпты еместігін сипаттайды, ол өзінің ең төмен 1-ге тең мәніне жүктеме уақыты бойынша тұрақты болған кезде ие болады.

Көбінесе процесі ритмдік өндірістік орындарда К_ф,а 1,05-тен 1,15-ке дейін өзгереді.

 

5) Максимум коэффициенті

Активті қуат бойынша максимум коэффициенті к_м.а, К_м,а зерттеліп отырған уақыт ішіндегі р_р, Р_р есептік активті қуаттың р_с, Р_с орташа жүктемеге қатынасын айтады.

;    .

(25)

Зерттеліп отырған уақыт ең жүктелген кезеңге тең алынады.

Активті қуаттың К_м,а максимум коэффициентін  n_э және К_и,а функциясы арқылы сипаттауға болады (8 суретті қара).

Қисықтар Т_о=10 минут уақыты үшін тұрғызылған, яғни орташаландырылған интервалдың ұзақтығы Т_оср=3Т_о=30 минут үшін (жарты сағаттық максимум). Қимасы үлкен өткізгіштерге бұл аралық сәйкес келмейді.

Сондықтан Т>>10 минуты үшін тұрғызылған қисық бойынша табылған К_м басқа ұзақтыққа есептелуі қажет.

(26)

мұндағы К_м Т_оср=30 минут үшін алынған.

8 сурет – К_м= f(К_и және n_э) анықтауға арналған қисық

 

6) Сұраныс коэффициенті

Активті қуат бойынша сұраныс коэффициенті к_с есептік қуаты Р_р электр қабылдағыштар тобының номиналды қуатына қатынасын айтады.

.

(27)

Әртүрлі қабылдағыштар топтарының К_с мәндерін әртүрлі өндірістер үшін анықтамалардан алады

.

(28)

Анықтамаларда К_с,а мәні тұрақты және электр қабылдағыштардың санына тәуелді емес, яғни олар тек үлкен К_и,а мен n үшін тұрақты болатын К_с,а  үшін сәйкес.

 

7) Жүктеме графигінің толу коэффициенті

Активті қуат бойынша жүктеме графигінің толу коэффициенті К_з.г,а деп зерттелген уақыт периоды ішінде орташа активті қуаттың максималды қуатқа қатынасын айтады

.

(29)

Зерттелетін уақыт периоды ең жүктелген кезеңнің ұзақтығына тең деп алынады. К_з.г,а мәнін жобалау кезінде анықтамалардан алады.

 

8) Жүктеме максимумының әр мезгілдік коэффициенті

Активті қуат бойынша жүктеме максимумының әр мезгілдік коэффициенті деп электрмен жабдықтау жүйе түйінінің соммалы есептік активті максимумның осы түйінге кіретін жеке электр қабылдағыштар топтарының есептік активті қуатының максимумының қосындысының қатынасын айтады

.

(30)

Бұл коэффициент жеке электр қабылдағыштар тобының уақыты бойынша жүктеме максимумның ығысуын сипаттайды, соның арқасында жеке топтардың максимумдарының қосындысымен салыстырғанда түйіннің жүктемесінің қосынды максимумының төмендеуі пайда болады. К_р.м,а ≤1 коэффициенті болжамдық есептеулер кезінде қолданылады. Оның мәні жергілікті шарттарға байланысты нұсқаулармен анықталады. Ішкі электрмен жабдықтау жүйесінің 1 кВ-тан жоғары желілері үшін болжамды етіп К_м.а=0,85-1,0 деп алуға болады және кәсіпорын электрстансаларының шиналарында, ГПП (БТҚС) шиналарында, қоректендіруші ЛЭП (сыртқы электрмен жабдықтау желілері) К_р.м,а=0,95¸1,0 деп алуға болады.

 

9) Жылдық энерго қолданыс бойынша ауысымдық коэффициенттері

,  a< 1

(31)

W_г – жылдық электр энергия шығыны.

,

(32)

Т_г – жұмыс уақытының жылдық қоры

.

(33)

 

 

5 дәріс. Электр жүктемелерін әртүрлі әдістер арқылы анықтау

 

Дәрістің мазмұны:

- орташа және есептік жүктемелерді анықтау.

Дәрістің мақсаты:

- жүктемелерді есептеудің негізгі және қосымша әдістерімен танысу.

 

Орташа жүктемені анықтау

Жұмыс режімдері бірдей күштік электр қабылдағыштар тобының ең үлкен жүктелген кезеңдегі орташа активті қуатын жұмысшы электр қабылдағыштар тобының қосынды (соммалы) номиналды қуатын, олардың топтық қажетке жарату (қолданыс) коэффициентіне көбейту арқылы табуға болады

.

(34)

Жұмыс режімдері бірдей күштік қабылдағыштар тобының (тогы қалатын) ең үлкен жүктелген кезеңдегі орташа реактивті қуаты келесі формуламен анықталады:

	а) ;	(35)
	б) .	(36)

Ал тогы озатын қабылдағыштардың (СҚ, КБ) реактивті жүктемелері «-» таңбасымен алынады.

Әртүрлі жұмыс режімде істейтін электр қабылдағыштар тобына кіретін электрмен жабдықтау жүйе түйінінің ең үлкен жүктелген кезеңдегі орташа активті қуаты Р_см

.

(37)

Жүктеме түйінінің орташа реактивті қуаты

(38)

мұндағы Q_см,i – тогы қалатын электр қабылдағыштардың i -ші тобының ең жүктелген кезеңдегі орташа реактивті қуаты;

n – берілген түйінге кіретін әртүрлі режімде жұмыс істейтін тогы қалатын электр қабылдағыштар тобының саны;

Q_см.сд,I – ең жүктелген кезеңдегі синхронды қозғалтқыштардың орташа реактивті қуаты;

Q_смБК – ең жүктелген кездегі конденсаторлардың орташа реактивті қуаты.

Цех тұтынатын орташа жылдық қуат келесідей анықталады

;    .

(39)

Есептік жүктемелерді анықтау

Электр жүктемелерін есептеудің жобалау практикасында кең тараған әдістерін қарастырамыз.

1 Бекітілген (номиналды) қуат және сұраныс коэффициенті арқылы есептік жүктемені анықтау

Жұмыс режімі біркелкі электр қабылдағыштар тобының есептік жүктемесі келесідей анықталады

	,	(40)
	,	(41)
		(42)

мұндағы К_са­ – берілген сипаттаманың топ үшін анықтамадан алынған

сұраныс коэффициенті;

tg j – берілген қабылдағыштар тобына сәйкес анықтамадан алынған соsj – ға сәйкес келеді.

Электр жабдықтау жүйе (цех, корпус, кәсіпорын) түйінінің есептік жүктемесі қабылдағыштардың жеке тобының есептік жүктемелерін қосу арқылы табылады

(43)

мұндағы  – жеке қабылдағыштардың топтарының есептік активті

жүктемелерінің қосындысы;

 – жоғарыда айтылған реактивті қуатқа қатысты;

К_р.м – жүктеме максимумдарының әр мезгілдік коэффициенті. Электрмен жабдықтау жүйесіндегі түйіннің орналасқанына байланысты 0,85-1,0 деп алады.

2 «Жүктеменің реттелген диаграммалары» тәсілі арқылы есептік жүктемені анықтау

	;                ;	(44)
		(45)

К_м=f (n_э; К_и) тәуелділігінің графиктері немесе кестелері арқылы К_м – мәнін табады.

К_м и n_э мәнін табудың жеңілдетілген тәсілдері:

- Егер n_э ³ 200, к_и-дің кез келген мәні кезінде Р_р=Р_см.

- Егер К_и ³ 0,9, n-нің кез келген мәні кезінде Р_р=Р_см.

- Егер n³4,  болғанда n_э=n (n – электр қабылдағыштардың нақты саны).

- Егер n ³ 4 болса, m > 3 және К_и ³ 0,2 болса ,

егер n_э > n болса, онда n_э = n деп алады.

- Егер n ³ 4 болса, m > 3 және К_и < 0,2 болғанда қосымша қисық арқылы n_э анықтайды.

Келесі белгілеулерді енгіземіз:

n – топтағы электр қабылдағыштардың нақты саны;

n₁ – түйінге қосылған топқа кіретін үлкен электр қабылдағыштар саны, әрқайсысының қуаты ең үлкен электр қабылдағыштың қуатының жартысынан кем болмауы керек;

 – ең үлкен электр қабылдағыштардың салыстырмалы саны;

Р_н1 – n₁ электр қабылдағыштарының қосынды қуаты;

Р_н – түйінінің n электр қабылдағыштарының қосынды номиналды қуаты;

 – ең үлкен электр қабылдағыштарының салыстырмалы қуаты.

n_* және Р_* мәндерін біле отырып, қисық арқылы n_э*табылады.

Егер n £ 3, онда Р_р=SР_н.

9 сурет

 

Қайталанбалы қысқа мерзімді режім (ПКР) болғанда Q_р=0,87Р_р; ұзақ режімді электр қабылдағыштары үшін Q_р=0,75Р_р.

Егер n > 3, бірақ n_э < 4 болса , онда Р_р=S(Р_н×К_з).

Ұзақ режімді электр қабылдағыштары үшін к_и ³ 0,6, к_и ³ 0,9 болғанда, к_м=1; Р_р=Р_см.

3 Өнім бірлігіне шаққанда электрэнергияның меншікті шығыны арқылы есептік жүктемені анықтау

,

(46)

М_г – өнімнің жылдық шығарылуы, дана, м, т, м²;

w_уд – электр энергияның меншікті шығыны, кВт сағ/өнім данасы;

, кВт, мұндағы Р_сг – жүктеменің орташа жылдық қуаты;

Т_г – жұмыс уақытының жылдық жиыны, сағ;

, кВт, a – энергқолданыс бойынша ауысымдық коэффициенті, a@0,5¸0,9.

4 Өндірістік ауданының бірлігіне кететін меншікті жүктеме арқылы есептік жүктемені анықтау

(47)

мұндағы F – топтың қабылдағыштарын орналастыру ауданы, м²;

r_о – 1м² өндірістік ауданына кететін меншікті есептік қуат, кВт/м².

Бұл әдісті цехтар тораптары үшін қолданады, ондағы қабылдағыштарының қуаты кішкентай және олар өндірістік ауданында біркелкі таратылған.

Күштік электр қабылдағыштарының меншікті есептік қуаты анықтамалардан алынады және 0,15-1,5 А/м² немесе 0,1-1,0 шектерде жатады.

Шоқтану шамымен жарықтану кезінде жарықтану жүктемесі үшін r_осв=0,01¸0,02 кВт/м²; люминесценттік шамымен жарықтану кезінде - 0,009¸0,018 кВт/м²; реактивті қуатты өтемелеусіз газды-разрядтық шамымен жарықтану кезінде – 0,005-0,01 кВт/м² және реактивті қуатты өтемелеуімен газды-разрядтық шамымен жарықтану кезінде - 0,009-0,018 кВт/м².

.

(48)

5 1 кВ жоғары кернеудегі кең тараған электр қабылдағыштарына доғалық электрлік болат балқыту пештері (ДББП) және синхронды қозғалтқыштар (СҚ) жатады.

ДББП есептік қуатын анықтау. ДББП есептік қуатын технологиялық процесстің S = f(t) графигі бойынша табады. График болмаған жағдайда. есептеу жеңілдетілген түрде жүктелу коэффициенті к_з бойынша жасалады.

(49)

мұнда к_з – ДББП жүктелу коэффициенті

	,	(50)
	.	(51)

СҚ есептік қуатын анықтау.

	,	(52)
	,	(53)
	.	(54)

 

 

6 дәріс. Реактивті қуатты өтемелеу

 

Дәрістің мазмұны:

- реакивті қуаттың физикалық сипаттамасы.

Дәрістің мақсаты:

- реактивті қуат көздері мен тұтынушылары туралы түсінік; реактивті қуаттың балансы; қуат коэффициенттері.

 

Қабылдағыштың қысқыштарындағы толық қуатты комплексті түрде былай көрсетуге болады

(55)

мұндағы Q – реактивті қуат, квар.

Реактивті қуаттың физикалық мәні

, квар

(56)

Q – реактивті қуат, квар;

I – фазалық тоқ, А;

Х – фазалық индуктивті кедергі, Ом;

Ф_т – айнымалы магнит ағынының амплитудасы, Вб;

В_т – магнит индукциясының амплитудасы;

m – магнит тізбегінің магниттік өтімділігі, Гн/м;

V – магнит тізбегінің көлемі, см³;

U – кернеу, В.

 

Реактивті қуат көздері.

Егер ток кернеуден озатын болса, онда жүктеме сыйымдылықты болады да, реактивті қуат өндіріледі және ол теріс (-) таңбалы болып келеді. Реактивті қуат – электр стансалардағы генераторлармен, синхронды қозғалтқыштармен, күштік конденсаторлар батареяларымен, тиристорлар және желілермен өндіріледі.

Реактивті қуатты тұтыну.

Реактивті қуаттың жүктемеге байланысты 2 түрлі (индуктивті немесе сыйымдылықты) болатыны белгілі. Егер ток фаза бойынша кернеуден қалып отырса, онда жүктеме индуктивті болады, ал оның таңбасы оң (+) болады және мұнда реактивті қуат тұтынылады. Торап элементтерінде реактивті қуаттың шығыны да болып тұрады, олар электрэнергия қабылдағыштары тұтынған реактивті қуатпен өлшемдес. Өндіріс орындарындағы реактивті қуаттың ең негізгі тұтынушылары мыналар: асинхронды қозғалтқыштар (АҚ) (барлық тұтынылған қуаттың 60-65 % құрайды), трансформаторлар (20-25%), бұрандалы түрлендіргіштер, реакторлар, ауалы және кәбілді электр тораптары және басқа қабылдағыштар (10%).

Реактивті қуаттың теңдігі немесе балансы:

(57)

Қуат коэффициенттері.

Активті қуатты сипаттайтын негізгі нормативті көрсеткіш , ал реактивті қуатты – .

Реактивті қуатты өтемелеу – бұл тораптың өткізгіштік қабілетін арттыратын, электр энергия және қуаттың шығындарын азайтатын және де тораптағы кернеудің режімін жақсартатын өтемелік қондырғыларды орнату.

Реактивті қуатты өтемелеудің техника-экономикалық жағдайы дегеніміз ол – СЭС жұмысының ең жақсы көрсеткішін қамтамасыз ететін шарттар. Олар негізгі болып табылады:

1 Өтемелеудің көмегімен толық қуат пен ток төмендейді; желілер мен трансформаторлардың өткізгіштік қасиеті артады; жоба жасағанда өткізгіштердің қимасы мен транформаторлар қуатын төмендетуге болады

	, ,	(58)
	.	(59)

2 Өтемелеу қондырғыларын орнатудың арқасында активті және реактивті қуаттардың шығындары төмендейді

	, ,	(60)
	, .	(61)

3 Электр энергияның шығындары төмендейді

.

(62)

4 Кернеу шығыны төмендейді

, .

(63)

5 Активті қуат коэффициенті жоғарылайды

,  .

(64)

Энергожүйелер өндірістік орындарын реактивті қуатпен толық қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан реактивті қуаттың теңдігін сақтап қалу үшін энергожүйелерден өндіріс орындары тұтынатын реактивті қуатты төмендететін бірнеше шаралар қолданылады. Бұл шаралар негізінен екіге бөлінеді: I – барлық жағдайларда тиімді болатын және арнайы өтелмейтін құрылғыларды қажет етпейтін шаралар және II - реактивті қуатты өндіретін арнайы өтемелегіш қондырғыларды орнатуды қажет ететін шаралар.

Реактивті қуатты тұтынуды төмендететін шаралар.

Электр қабылдағыштар тұтынатын реактивті қуаты төмендету және қуат коэффициентін жоғарылату келесі шаралар арқылы іске асырылуы мүмкін:

а) Жүктелуі 45%-дан аспайтын асинхронды қозғалтқыштардың қоректену кернеуін орама сұлбаларын D-тан U-ға ауыстыру арқылы төмендету. Бұл кезде асинхронды қозғалтқыштардың айналу моменті мен активті қуаты үш есе кемиді, қозғалтқыштың жүктелуі және оның қуат коэффициенті жоғарылайды, ал реактивті қуатты тұтыну төмендейді. Мұндай ауысулар тек қозғалтқыштардың орамалардағы кернеу 660/380 В және тораптағы кернеу 380 В болғанда ғана орындалады;

б) технологиялық агрегаттардың жүктелуін арттыру, технологиялық үрдістерді реттеу, жүктелуді арттыру және электр қозғалтқыштарының жүктелу коэффициентін арттыру;

в) асинхронды электрқозғалтқыштар мен дәнекерлеу трансформатордың бос жүрісінің шектегіштерін орнату;

г) жүктелуі 30%-дан аз цехтік трансформаторларды өшіріп, оның жүктемесін басқа трансформаторға ауыстыру арқылы;

д) жүктелуі аз, яғни К_з < 45%  болатын АҚ-ң орнына қуаты аз қозғалтқыштар орнату;

е) ескірген АҚ-ң орнына синхронды қозғалтқыштарды орнату (Q_АД орнына - Q_СД пайда болады). Жаңадан орнатылатын механизмдер үшін, яғни жылдамдықты реттеудің қажеті жоқ және үздіксіз режімде жұмыс жасайтын (насос, компрессор, желдеткіш) механизмдер үшін синхронды қозғалтқыштарды пайдалану қажет.

 

Реактивті жүктемелерге арналған өтемелегіш қондырғылар.

1) Электр стансалардың синхронды генераторлары.

Электр стансалардың немесе энерготораптардың мүмкіндігіне байланысты генератор реактивті қуаттың тұрақты қорек көздері болып табылады. Бұл кезде энерготорап Q_э есептелетін қажетті tgj_э мәнін де береді

(65)

мұндағы Q_э – энерготорап өндіретін реактивті қуат;

SР_р.нагр. – өндіріс орнының қосынды активті қуаты.

2) Синхронды қозғалтқыштар

АҚ қарағанда синхронды қозғалтқыштардың ең бірінші артықшылығы - ол қоздыру тогын өзгерту арқылы синхронды қозғалтқыштардағы реактивті қуаттың мәнін өзгертуге болады. Қоздыру тогының мәніне байланысты реактивті қуатты торапқа жіберуге (асқын қоздырылғанда) және тораптан тұтынуға (қоздырылмағанда) болады.

Синхронды қозғалтқыштардың артықшылықтары: білігінде пайдалы жүктемеге ие бола торапқа реактивті қуаты орнатылған орнынан береді; қоздырудың форсировкасын және беретін реактивті қуатты кең шектерде реттеуді мүмкін етеді; конденсаторларға қарағанда (М_вр=U) кернеу тербелісіне тәуелділігі аз; тораптың тұрақтылығын арттырады; синхронды қозғалтқыштардың бағасы олар өндіретін реактивті қуаттың шығындар формуласына кірмейді.

Синхронды қозғалтқыштардың кемшіліктері: активті қуаттың меншікті шығыны анағұрлым жоғары 0,009¸0,054 кВт/квар (9¸54 кВт/мвар).

3) Ауалық және кәбілдік желілер

Ауалық және кәбілдік желілерде өндірілетін қуат желідегі кернеуге және желі ұзындығына тура пропорционал

(66)

бұл жерде

l – желінің ұзындығы,км;

U – желідегі кернеу,кВ;

Q₀ – желідегі өндірілетін реактивті қуаттың орташа мәні;квар/км;

 – желідегі кернеулер қатынасы.

 

4) Синхронды өтемелер

Синхронды өтемелер білігінде жүктемесі жоқ құрылысы жеңілдетілген синхронды қозғалтқыштарға. Олар реактивті өндіру режімінде де (синхронды өтемелегіштердің асқын қоздырылуы кезінде) және оны тұтыну режімінде де (жеткіліксіз қоздырылуы кезінде) жұмыс істей алады.

Қазіргі уақытта ТМД (СНГ) өндірісі қуаты 5000-160000 кВА-ге жететіндей синхронды өтемелегіштер дайындайды.

Реактивті қуат көзі ретінде қолданған кездегі синхронды өтемелегіштердің артықшылықтары мыналар: тораптағы кернеу төмендеген кезде синхронды өтемелегіштер өндіретін қуат торапта арта береді, ондық реттеуші эффект; өтемеленетін реактивті қуаты болу және автоматты реттеу мүмкіндігі торап жұмысының тұрақтылығын жоғарылатады және тораптың режімдік параметрлерін жақсартады; синхронды өтемелегіштердің қысқа тұйықталу кезінде орамаларының термиялық және электрдинамикалық беріктігінің жеткіліктілігі.

Синхронды өтемелегіштердің кемшіліктеріне жатады: бағасының жоғары болуы; іске қосудың қиындылығы және эксплуатацияның қиындауы; жұмыс кезіндегі шуы; активті қуаттың меншікті шығынының анағұрлыле жоғары болуы (11-30 кВт/мвар).

5) Статикалық конденсаторлар

Өндіріс орындарында реактивті қуатты өтемелеу үшін қолданылатын негізгі құрал күштік конденсаторлар батареялары болып табылады.

Конденсатор батареяларының артықшылықтары: құрылысының қарапайымдылығы; бағасының анағұрлым төмендігі; материалдардың тапшылық еместігі; активті қуаттың меншікті шығынының аздығы (DР_БК=2¸4,5 кВт/Мвар).

Конденсатор батареясының кемшілігі: торапқа беретін реактивті қуаттың біркелкі автоматты реттелуінің болмауы (тек сатылы реттелу қолданады); өртке қауіптілігі; қалдық зарядтардың бар болуы; жоғарғы гармоника токтары мен аса жүктелу қауіптілігі; берілетін реактивті қуат кернеудің квадратына тәуелді Q=U².

Конденсатор батареялары сұлбаларында, конденсаторға параллель қосылатын арнайы активті және индуктивті кедергілер қараластырады. Бұл кедергілер конденсаторлар өшкеннен кейін разрядтау үшін қажет, себебі конденсаторлардың өздік разрядталуы өте баяу жүреді (3-5 минут).

а)                                            б)                                           в)

 

 

 

 

 

 

 

10 сурет – Конденсатор батареяларының 380 В шинасына қосылу сұлбалары

а)                                   б)                                  в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11 сурет – Конденсатор батареяларының кернеуі 6-10кВ шиналарға қосылу сұлбалары

 

Конденсаторлық қондырғылардың қуатының реттелуін 3 түрде орындауға болады: қолмен, автоматты және диспетчерлік бөлімнен.

Сатылы реттеу (1-2-3 сатылар).

Конденсатор батареяларының қуатын автоматты реттеу әртүрлі принципке байланысты орындалады: а) тәулік уақыты бойынша; б) кернеудің мәні бойынша; в) жүктеме тогы бойынша; г) реактивті қуаттың бағыты бойынша; д) кернеуді түзету арқылы тәулік уақыты бойынша.

 

 

7 дәріс. Реактивті қуатты компенсациялауды жобалау

 

Дәрістің мазмұны:

- реактивті қуатты компенсациялауды жобалаудың негіздері.

Дәрістің мақсаты:

- реактивті қуатты компенсациялауды жобалау әдістері.

 

Өндірістік кәсіпорындарын электр желілеріндегі реактивті қуатты өтемелеуді жобалау бойынша жарлықтар.

Бұл жарлық энергожүйесінен қоректенген барлық кәсіпорындармен үлкен көлемдегі тұтынушылар үшін бір. Жарлық кернеу 1000 В-қа дейінгі  және жоғары желілердегі өтемелеу құрылғылардың түрін, қуатын, қосылу орнын және жұмыс режімін таңдау сұрақтарын қамтиды.

Жобалаудың бастапқы стадиясында максималды соммалы есептік активті және реактивті электр жүктемелер cosj -дің нақты мәні кезінде  анықталады.

Өтемелік құрылғының қуатын анықтау үшін қолданылатын максималды соммалы реактивті жүктеме

(67)

мұнда К – энергожүйенің максимал активті жүктемесінің өнеркәсіптік өндірістің реактивті қуатының уақыт бойынша сәйкес келмеуін ескеретін коэффициент.

Өнеркәсіптің салаларына байланысты К-ның мәні әртүрлі болады:

- тоқыма өнеркәсібі, мұнай өндеу - 0,85;

- қара, түсті металлургия, тамақ, химия өнеркәсібі - 0,9;

- көмір, газ, машина жасау-0,85;

- тағы басқалар-0,75.

Өнеркәсіп энергожүйесіне өздерінің Р_мах мен Q_мах мәндерін айтады. Ол энергожүйенің жылдық активті жүктемесі максималды Q_э1 және минималды Q_э2 режімдері кезінде өнеркәсіпке берілетін.

Q_э1 бойынша өнеркәсіптің - өтемелеу құрылғысының қосынды қуаты, ал

Q_э2 бойынша -өтемелеу құрылғысының реттелетін бөлігі анықталады.

Өтемелеу құрылғының қосынды қуаты Q_к1 энергожүйенің активті жүктемесі максималды период кезінде бөліну шекарасындағы реактивті қуаттың қажетті балансымен анықталады:

.

(68)

Өндірістің электр желісі шартты түрде келесідей болып бөлінеді:

а) жалпы пайдалану желісі;

б) ерекше жүктемесі бар (сызықсыз, симметриялы емес) желі.

Реактивті қуатты өтемелеуге арналған құрылғы ретінде: жалпы пайдалану желілерінде конденсатор батареясы және синхронды қозғалтқыштар қолданылады.

1 кВ-қа дейінгі электр жүйесінде реактивті қуатты өтемелеу

Кернеуі 1 кВ-қа дейінгі БК-ның қосынды есептік қуаты келтірілген минималды шығынға байланысты екі кезең бойынша анықталады (НБК):

1) цех трансформаторларының экономикалық оптималды санын табу;

2) трансформатордағы оптималды шығындарды төмендету үшін БК-да қосымша қуатын анықтаймыз оны трансформаторды қоректендіруші өнеркәсіп U -6-10 кВ.

НБК қуат қосындысы

(69)

Q_НБК1 мен Q_НБК2 – батареяның қуаты, екі этап бойынша есептейміз.

Q_НБК әр трансформаторлар арасындағы реактивті қуат жүктемелері арқылы тарапталады.

1 денгей. Цехтік трансформатордың саны бойынша ЖБК қуатын анықтау. Бірдей қуатты цехтің трансформаторларының минималды санын анықтау, максималды активті қоректендіру

(70)

Р_махт – берілген тораптағы трансформаторларының максимал қуат  қосындысы;

b_т – трансформатордың жүктелу коэффициенті;

S_Т – бір трансформатордың номинал қуаты;

ΔN – жақын бүтін санға дейінгі үстеме.

Трансформатордың экономикалық оптималды саны

(71)

m – қосымша трансформатор саны;

N_ТЭ – реактивті қуатты жеткізуге кететін меншікті шығындармен бірге капиталды шығындарымен анықтаймыз. Меншікті шығындарды есептеу үшін НБК, ВБК, ТП-ның нақты бағасын білу керек, егер олардың нақты бағасы белгісіз болғанда шығын келесідей болады З_қст ^* =0,5.

N_т.э – қарапайым тәсілмен анықталады;

m=f(N_minт; DN) – қисығы бойынша.

Таңдап алынған N_т. трансформатор саны бойынша трансформатор арқылы 1кВ-қа дейінгі жерге жіберілетін реактивті қуаттың максимал мәнін анықтаймыз

.

(72)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 сурет – Реактивті қуаттың балансын түсіндіретін сұлба

 

НБК қуаттар қосындысы берілген трансформатор тобындағы 0,4 кВ шинадағы реактивті қуаттың балансының шарты

(73)

Q_р0,4 – максимал жүктеме қосындысы

Егер Q_нбк1 < 0, то Q_нбк1=0.

 

2 деңгей. Оптималды шығынды төмендету үшін НБК қуатын анықтаймыз. Белгілі трансформатор тобындағы НБК-ның қосымша ықпал қосындысы

(74)

g – есептеу коэффициенті: ТП-ның жалғану сызбасына байланысты (радиалды, магистральді) К₁, К₂ коэффициентіне байланысты.

(75)

С₀ – шығынның бағасы (кесте бойынша);

F – желі қима ауданы;

l – желі ұзындығы;

К₁, К₂ – мәндерін есептегенде нақты мәндер жетіспегенде оларды кестеден аламыз, ол энергожүйеге, жұмысшы ауысымының санына, трансформатор қуатына, қоректендіру желісінің ұзындығына магистральдағы бірінші трансформаторға дейінгі арақашықтыққа байланысты.

Егер де Q_НБК<0 болса, белгілі трансформатор тобына Q_НБК=0 болады. Q_НБК қуатын таңдағаннан кейін ол қуатты қосалқы стансаның реактивті жүктемесіне пропорционалды түрде таратамыз.

Тарату желісі кәбілді желі болса, онда НБК-ны ТП шинасына қосу керек. Жүктеме шиналы өткізгішке қосылған болса, онда НБК-ны міндетті түрде цехтағы шиналық өткермеге қосамыз.

 

 

 

 

 

 

13 сурет – Q_НБК шина өткермеге қосылуы

 

6-10 кВ желідегі реактивті қуатты өтемелеу

6-10 кВ-та реактив жүктеме тұтынушы ретінде асинхронды қозғалтқыш болады, синхронды қозғалтқыш режімде К_з≤1 6-10кВ шинадағы реактивті қуат баланс шарты бойынша қосындысын анықтаймыз.

.

(76)

ВБК қуаты РП-ның әр секцияларына таратылады, олардың реактивті қуаты 6-10 кВ шинадағы конденсаторлы құрылғылардың жинағындағы мәндері стандартты мәніне жақындайды. РП-ның әр секциясында КУ қосу керек, бірақ қуаты 1000 квар аз болмауы керек, ал одан аз болса төменгі қуатты БК қоректенуші шинаға орналастырылу керек (ГПП, ЦРП).

 

 

8 дәріс. Кернеу 1 кВ-қа дейінгі электрэнергиясын тарату

 

Дәрістің мазмұны:

- сымдар мен кәбілдерді салудың әдістері, цех жүйелерінің сұлбалары.

Дәрістің мақсаты:

- сымдарды таңдаудың негізін, олардың орындалуын, сымдардың, 1000 В дейінгі кәбілдер мен шинопроводтар маркаларымен танысу, цех ішіндегі әртүрлі сұлбалардың қолданылу аумағы.

 

Кәбілдер мен сымдарды төсеу әдістері.

Электрэнергиясын өндірістік кәсіпорындарының тұтынушыларына жеткізу, тарату электр желісі арқылы іске асады. Электр қабылдағыштар цех ішінде қосалқы станса мен тарату құрылғыларына қорғаныстық, қосқыш аппараттар арқылы қосылады.

Өндірістік кәсіпорындарында электр желісі ішкі (цехтік) және сыртқы болып орындалады. Ішкі желі ашық болуы мүмкін: қабырға, төбе және басқа элементтерінің (құбырларда, коробкаларда, лотокторда) бетінде орналасады және де жасырылған болуы мүмкін: ғимараттардың конструктивті элементтерінің ішінде орналасады (қабырға ішінде, еденнің астында, фундаментте, т.б). Ал сыртқы желі ғимараттың сыртында орналасады, ғимараттар арасында және тіреулерде.

Электр желісінің өткізгіштері оқшауланған және оқшауланбаған болуы мүмкін. Оқшауланған өткізгіштер қорғалған және қорғалмаған түрде орындалады. Қорғалған өткізгіштер оқшауламасының сыртынан металл қаптамамен қапталады, ол механикалық бұзылудан қорғау үшін қажет. Қорғалмаған өткізгіштерде ондай қаптамалар болмайды.

Сымның, кәбілдің маркаларын, желінің түрін, орындау әдісін таңдау қоршаған ортаның сипаттамаларына байланысты анықталады, цех ішінде технологиялық жабдықтардың орналасуына және корек көзімен, басқа да сипаттамалармен анықталады.

Өндірістік кәсіпорындардың электр желісінде шинаөткізгіш кеңінен қолданылады. Олар құрылымы бойынша ашық және жабық, тағайындалуына қарай - радиальды таратушы (ШМА, ШРА) және магистралды болады. ШМА айнымалы токқа, ШМАД тұрақты токқа арналған. Олар алюминийден жасалған, ШРА - алюминийден және мыстан жасалады.

1кВ-қа дейін және одан жоғары электр желісінде күштік кәбілдер қолданылады. Механиканы зақымданудан қорғау үшін кәбілдерді ғимарат ішінде жанбайтын плиталармен жабылған каналдарда орналастырады. Қимасы үлкен кәбіл желілері ерекше шарттарда ие ортада орналасқан ірі электр қабылдағыштарды қоректеу үшін қолданылады.

Сымдарды қорғаныс құбырларда төсеу.

Бұл қорғаныс механикалық зақымдалудан қорғайды, ол құбырлардың қосымша шығынымен байланысты.

Кемшілігі: мұндай төсеу, әсіресе болаттан жасалған құбырларда, оқшауламаның зақымдану мүмкіндігімен байланысты және зақымданған сымдарды ауыстыруға қажеттілік туғанда ыңғайлы болады. Мұндай төсеу ПУЭ-ға сәйкес жарамысқа қауіпті бөлмелерде жасау қажет және арнайы ВБВ, АВБВ типті кәбілдер қолданылады.

Сымдарды ашық жағдайда төсеу.

Бұл кезде сымдар арнайы роликтерде, құрам оқшаулағыштарда, тростарда төселеді, ол өте қарапайым және арзан, бірақ сымдарды механикалық зақымдаудан қорғау сенімділігі жеткіліксіз.

Сымдарды лотоктар мен коробшаларда төсеу күдіктірек болып табылады, әсіресе күрделі көпқозғалтқышты агрегаттар мен автоматты жолдар үшін сымдар мен кәбілдер саны өте көп болған кезде мұндай төсеу ынғайлы болып табылады.

Жарықтандыру желісінде ШОС түрлі шина өткізгіштер кеңінен қолданылады, ол алюминий немесе мыстан жасалған төрт  өткізгіштен тұрады. Шамдар штепселді терезе арқылы қосылады.

Троллейлік торапты төсеу.

Мұндай төсеу қозғалмалы қозғалтқыштардың қорегі үшін қолданылады (көпірлік кран, тележкалар, т.б.) Троллейлік тораптар ШТМ (I_н=100,200, 400 А) болаттан жасалады, арнайы троллейлік шинаөткізгіштер арқылы іске асырылады.

ПУЭ бойынша өндірістік ғимараттарды қоршаған ортаның сипаттамасына байланысты құрғақ, ылғал, ыстық, шаңды, химиялық орта, өртке қауіпті, жарылысқа қауіпті деп бөледі. Сондықтан тораптарды төсеу түрін, кәбілдер мен сымдардың маркасын таңдауды ғимараттың қоршаған орта сипаттамасына байланысты жүргізеді. Электр желілер үшін талшықтары алюминийден жасалған өткізгіштерді қолданған жөн. Талшықтары мыстан жасалған өткізгіштер мыстың тапшылығына байланысты тек арнайы жағдайларда қолданылады, мысалы: өткізгіштері мыстан жасалған ауа желілерінен ғимараттарға кететін тармақтарда; жылжымалы кран қондырғыларының механизмдерінің электржетектерін қоректендіру үшін. Өртке қауіпті В-I, В-Iа класты бөлімдерде алюминийден жасалған өткізгіштерді қолдануға болмайды.

Күштік және жарықтық тораптардың сұлбалар және құрылымдық орындалуы.

Сұлбалар қолданысқа ыңғайлы және электрэнергиясымен қоректелетін тұтынушылар үшін сенімді болуы керек. Электрэнергияның шығыны, өткізгіштерге кететін  шығындар желіні салуға кететін шығындар минималды болуы керек.

Цех желілері қоректенуші және таратушы болып бөлінеді. Электржелілердің сұлбалары радиалды және магистралды болып орындалуы мүмкін.

Радиалды сұлба (14 суретті қара)

Мұндай сұлбаларда қорек көзінен, мысалы ТҚС тарату щитінен ірі ЭҚ-ды қоректейтін (қозғалтқыштар Д) немесе топтың тарату пунктерді қоректейтін желілері тармақталады, олардан өз кезегінде басқа да кіші ЭҚ қоректейтін желілер тармақталады.

Радиалды сұлбалардың мысалы ретінде сорғы, компрессор стансаларын және де жарылысқа қауіпті, өртке қауіпті және шаң өндірістердің сұлбаларын қарастыруға болады. Оларда электр энергияны тарату бөлек бөлмеде орналасқан тарату пунктерінен радиалды желілер арқылы іске асырылады.

Радиалды сұлбалар өте жоғары сенімділікті қамтамасыз етеді; оларда автоматика элементтерін оңай қолдануға болады. Бірақ радиалды сұлбалар үшін тарату щиттерін, кәбілдер мен сымдарды төсеу қымбат түседі.

 

Магистралдық сұлбалар (15 суретті қара)

        

 

 

 

 

 

 

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 сурет – Магистралды сұлбалар

 

(а) және (б) сұлбаларын цех ауданы бойынша жүктеме бірқалыпты таралған кезде  қолданады. (б) сұлбасы қосалқы стансада тарату щитын орнатуды қажет  етпейді, энергия «трансформатор-магистраль» сұлба арқылы таралады, бұл цех ҚС салуды жеңілдейді және арзандатады.

ШМА және ШРА шинасымдармен орындалған магистралдық қоректену технологиялық жабдықтың орнын ауыстыру, желіні қайта жасау мәселесін қозғамайды. Кемшіліктері – электрмен жабдықтау сенімділігі жеткіліксіз, егер де магистралда қандай бір апатты жағдай болса, онда ол жердегі барлық

Электр құрылғыларын түгел ажыратуға тура келеді. Радиалды және магистралды желілердің ерекшеліктерін ескере отырып, әдетте қоршаған ортаның, өнеркәсіптердің сипаттамасына байланысты аралас сұлбаларды қолданады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ШМА сериялы жабық типті шинаөткізгіштер цехтарда өндірістік жиілікті 3 фазалы токты U 660-қа дейін электрэнергияны беру үшін орнатылады. Оларды тікбұрыштық және шеткі секциялардан жинайды да, кронштейндер немесе арнайы тіректерде орнатады.

ШРА сериялы шина өткізгіштер өндірістік жиілікті 3 фазалы токты U=380 В немесе 660 В қоршаған орта қауіпті цехтарда орнатады.

ШМА-ны КТП-ға қосу ШМА-ның қосу секциясы арқылы іске асады, бұл секциялар коммутациялы-қорғаныстық аппараттармен қосылады, олар КТП-ның шкафында орналастырылады.

ШРА қосалқы стансаның шинасына қосу кәбіл немесе сыммен іске асырылады, ол шығыс қорапшасына қосылады.

ШРА-ны ШМА-ға қосу әдетте ШРА-да орналасқан, шығыс қорапша арқылы іске асады, ол ШМА-ның тармақты секциясына кәбілді тұйықтаушы арқылы қосылады.

Цехтардың жарықтандыру жүктемесі радиалды сұлба бойынша қосалқы станса әдетте жеке желі арқылы қосылады, ал магистралды сұлба кезінде магистралдың басты бөліктері арқылы қосылады.

 

9 дәріс. 1000В-қа дейінгі желілер үшін қорғаныс аппаратурасы

 

Дәрістің мазмұны:

- 1000 В дейінгі жүйедегі қорғаныс аппаратуралары; төмен вольтты өткізгіштертердің қимасын таңдау әдістері.

Дәрістің мақсаты:

- 1000 В дейінгі жүйедегі қорғаныс аппартуралардың қолданылу аумағымен және сипаттамасымен танысу.

 

1000 В дейінгі желілер үшін қорғаныс аппаратурасы.

Сақтандырғыштар. Олар электр қондырғыларды токтардың қысқа тұйықталуынан қорғау үшін қолданылады; 1000 В дейінгі кең таралған сақтандырғыштар; ПР-2 жиналмалы сақтандырғыштар; НПН - құм себілген жиналмалы емес сақтандырғыш; ПН-2 - құм себілген жиналмалы сақтандырғыш.

Сақтандырғыштың негізгі типтері I_ном 15 А-ден 1000 А-ге дейін болады.

Құрылымы бойынша сақтандырғышты 2 топқа бөлуге болады:

а) кварцты құммен толтырылған ( ПН-2, НПН, ПП17, ПП18);

б) толтырылмайтын (ПР-2).

Балқымалы сақтандырғыштары мынандай болып  бөлінеді:

а) инерциялық - жылулық инерциясы үлкен, яғни біршама үлкен қысқа уақытты ток жүктемесіне төзімді;

б) инерциялық емес - жылулық инерциясы аз, яғни асқын жүктемеге төзімділігі шектеулі.

Сақтандырғышты таңдау шарты

Iном.пред.³ Iдл., Iном.вст ³ Iдл

(77)

мұндағы I_дл  - есептік ұзақ уақытты ток, ол былай есептеледі

.

(78)

Қосылуы жеңіл жалғыз қозғалтқышқа баратын желіні қорғағанда (станоктар, желдеткіштер, сорғылар, т.б)

	;         .		(79)
t,c     2   4   6   8   10               17 сурет - Сақтандырғыш сипаттамасы		Қосылуы жиі немесе қосылу уақыты ұзақ жалғыз қозғалтқыштарға баратын желіні қорғағанда (крандар, ұнтаққағыштар, центрифугалар т.б.) .            (80)

Күштік немесе аралас жүктемені қоректендіретін магистралды қорғағанда

Iвст ³

(81)

мұнда I_кр – желінің максималды қысқа уақытты тогы.

Iкр= I/пуск+ I/дл, [Iкр= Iпуск.наиб.эп+]

(82)

мұнда I^/_пуск – бір уақытта қосылатын электр қозғалтқыштардың қосылу тогы. Бұл кезде желінің қысқа уақыттағы тогы максималды мәніне ие болады;

I^/_дл – бір немесе ЭҚ-ыр тобының іске қосылу моментіне дейінгі желінің ұзақ уақытты есептік тогы, А.

Пісіру аппаратына баратын желіні қорғау үшін I_{ном.пл.вст.} келесі қатынастан таңдайды.

Iвст ³ 1,2× Iсв×

(83)

мұндағы I_св – номиналды қосылу ұзақтығы ПВ бойынша пісіру аппаратының номиналды тогы, А.

Пісіру аппаратына баратын желінің қорғау үшін алынатын I_{ном.пл.вст} сол аппаратқа баратын өткізгіштің I_доп -на тең деп алуға болады.

Тармақталған магистралды желіні балқымалы сақтандырғыштар мен қорғаудың селективтілігі ток көзіне жақындаған сайын I_{ном.пл.вст} -ның өсуімен іске асырылады. Егер келесі сатыдағы сақтандырғыштың тогы алдыңғы сатыдағы сақтандырғыштың тогынан 2 сатыға көп болса, селективтілік қамтамасыздандырылады.

Автоматты ауа ажыратқыштары.

Олар қалыпты режімде төмен кернеулі тізбектерді ажырату және қосу үшін, қысқа тұйықталудан сақтау үшін қолданады.

Автоматтарда 3 түрлі ажыратқыш болуы мүмкін:

а) жылулық ажыратқыш, ол уақыт ұстамы бойынша токқа кері тәуелділігі бар биметалдық пластинкадан тұрады, ол асқын жүктемеден қорғайды (18 а суретті қара).

б) максималды ток ажыратқышы - (электрмагниттік) қысқа тұйықталудан немесе біршама үлкен асқын токтардан қорғайтын электр магнит (18 б суретті қара).

в) асқын жүктемеден де, қысқа тұйықталу тогынан да қорғайты аралас ажыратқыш (18 в суретті қара).

 

 

 

 

 

                   а)                                   б)                                            в)

18 сурет – Автоматты ауа ажыратқыш, ажыратқыштардың сипаттамалары

 

ВА сериялы ажыратқыштар.

Жаңа тогы 1600 А дейін ВА50 сериялы ажыратқыштар ескі АЕ3700, АЕ20 сериялы және АВМ, «Электрон» сериялы ажыратқыштарды ауыстырды.

Тогы 4000 А дейін ВА75 ажыратқыштары АВМ және «Электрон» сериялы ажыратқыштарды толығымен ауыстырады.

ВА сериялы жаңа ажыратқыштар желіні қорғауда электр энергия көздері қуатының артуымен, қысқа тұйықталу тогының өсуімен туатын көптеген проблемаларды шешті. Сонымен қатар олардың габариттерінің кішіреюі құрамына кіретін құрылғылардың өлшемдерінің азаюына мүмкіндік береді. (КТП, КУ, т.б.)

Ажыратқыштар тұрақты және айнымалы ток жүйелерінде жұмыс істеуге арналған. ВА75-ті желіге параллель жұмысқа екеуден қосуға болады, онда қорытынды ток 5000А (2х2500 А) және 6300А (2х4000 А) болады. Бұл кезде олардың арасында ток таралуына қарамастан қорғаныс жақсы жұмыс істейді.

Егер апат алдында желі 0,7 I_ном. – ден жоғары жүктелген болмаса, ажыратқыштар апаттық режімде 3 сағатқа дейін асқын жүктелуге рұқсат береді.

100 А-ге дейінгі ажыратқыштар тек қана стационарлы болады.

160 А-ге дейінгі ажыратқыштар стационарлы және қадалған болады.

250 А-ге дейінгі және одан жоғары ажыратқыштар стационарлы да, жылжымалы да болады.

ВА75 (4000 А)-тек қана стационарлы.

ВА75(2500 А)-тек қана жылжымалы.

Ажыратқыштар жетектері қолмен немесе қашықтан басқарылады.

ВА50-тің электр магнитті жетегі бар.

ВА75-тің электр қозғалтқышты жетегі бар (жөндеу кезінде қолмен басқаруға болады).

Автоматты ажыратқыштарды таңдау.

Жылулық ажыратқыш (магнит қосқыштық жылулық релесі)

Iтепл.р. ³ Iдл.

(84)

Электр магнитті немесе аралас ажыратқыш

Iэл ³ Iдл.

(85)

Электр магнит немесе аралас ажыратқыштың іске қосылу тогы

Iср.эл. ³ 1,25×Iкр.

(86)

Жалғыз қозғалтқыш тармағы үшін I_кр=I_{пуск .}

Сипаттамасы токқа кері тәуелді реттелетін ажыратқыштың іске қосылу тогы

Iср.р. £ 1,25 Iдл.

(87)

Жарылысқа қауіпті бөлмелер үшін I_длит=1,25× I_{длит.дв.}

Барлық жағдайда қорғаныс аппараттары қысқа тұйықталу кезінде сенімді ажырату қажет. Ол үшін бейтарабы жерге тұйықталған желілерде I_{одноф.к.з.} және бейтарабы оқшауланған желілерде I_{двухф.к.з} токқа кері тәуелді I_{ном.расц}. 3 немесе одан да көп есе үлкен болуы керек; электр магнитті ажыратқышы бар автоматтың жұмыс тогынан 1,1 немесе одан да көп есе үлкен болуы керек.

1000 В-қа дейінгі кәбілдер мен сымдардың қимасын қызу шарты бойынша ұзақ мерзімді өткізетін ток жүктемесінің есептік мәніне байланысты қалыпты жағдайда төселген кезде кестеден мынандай екі түрлі қатынас шарты бойынша алады:

а) ұзақ мерзімді есептік тогы мен қызу шарты бойынша

;

(88)

б) алынған аппараттарға максималды токтық қорғанысының сәйкес келу шарты бойынша

(89)

мұндағы К_попр – сымдар төселуіне байланысты түзету коэффициенті;

К_з – қорғаныс коэффициенті, яғни ол I_{норм.доп.пров}/I_{н апп} немесе I_{сраб.апп.}

Балқымалы қыстырғы үшін:

к_з = 1,25 – жарылысқа және өртке қауіпті жерлер, сауда орындары;

к_з = 1 – жарылысқа және өртке қауіпсіз өндіріс орындары;

к_з = 0,33 – асқын жүктемеден қорғауды қажет етпеген жағдай.

Автоматтық ажыратқыштар үшін:

I_{у авт} – шапшаң ағытқышы бар Кз-1,25;1;0,22;

I_{у авт} – реттелмейтін кері тәуелді сипаттамасымен Кз - 1,0;

I_у.авт – реттелетін сипаттамасымен Кз - 0,66.

Қалыпты жағдайда К_попр – 1. Онда

, .

(90)

Электр торабын кернеу шығыны бойынша есептеу:

	.	(91)
		(92)
	.	(93)

 

10 дәріс. Кернеуі 6-10 кВ кәсіпорын территориясындағы электр энергиясын зауыт ішінде тарату

 

Дәрістің мазмұны:

- электр энергиясының таралу сұлбалары, ішкі және сыртқы электрмен жабдықталу жайлы түсініктер.

Дәрістің мақсаты:

- цех трансформаторлық қосалқы (ЦТҚС) стансаларын қоректендірудің радиалды, магистралды және аралас сұлбаларын қарастыру.

 

Электр энергиясын зауыт ішіне тарату магистралды, радиалды немесе аралас сұлбалар арқылы орындалады, олар және жүктеменің территория бойынша орналасуына, олардың шамасына, қоректендіру сенімділігінің қажет ететін дәрежесіне тәуелді болады. Шарттар бірдей болған кезде көбінесе магистралды немесе аралас сұлбалар қолданады, өйткені мұндай сұлбаларды қолдану үнемдірек.

Электр энергияны радиалды сұлба арқылы тарату жүктемелер орталық қорек көзінен әртүрлі бағытта орналасқан жағдайда қолданады. Олар екі немесе бір сатылы болуы мүмкін. Бір сатылы, әдетте кіші, ал екі сатылы үлкен өндірістерде қолданылады. (19 суретті қара)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19 сурет – Электрмен жабдықтаудың радиалды сұлбасы

 

ТП1, ТП2 – бірсатылы радиалды қоректену

РП1, РП2 және РП3 – екісатылы радиалды қоректену

 

 

Кернеуі 1 кВ-тан жоғары магистралды сұлбалар.

Магистралды сұлбаларды электрмен жабдықтаудың ішкі жүйесінде қолданады, егер де тұтынушылар айтарлықтай көп болса және радиалды сұлбаларды қолдану тиімді болмаса. Әдетте магистралды сұлбалар тұтынушылардың ортақ қуаты 5000-6000 кВА-дан көп емес бес-алты ҚС-ды қорекпен қамтамасыз етеді.

Бұл сұлба қоректенудің төмен сенімділігімен сипатталады, бірақ ағытатын аппараттар санын азайтуға және тұтынушыларды қорек үшін сәтті жинақтауға мүмкіндік береді. (20,21 суретті қара)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магистралды сұлбалардың артықшылықтарын сақтау қажет болғанда және қоректендірудің жоғары сендімділігін қамтамасыз ету үшін транзитті магистралдар жүйесін қолданады. Мұндай жүйеде кез келген қоректендіруші жоғары кернеулі магистраль зақымдалса, тұтынушыларды автоматты түрде істе қалған трансформатордың төменгі кернеулі шиналар секциясына ауыстыру арқылы қоректендіруді екінші магистраль арқылы сенімді қамтамасыз етеді. Бұл қосылыс 0,1-0,2 с аралығында болады, яғни тұтынушыларды электрмен жабдықтауда зиян тигізбейді.

Тәжірибе жүзінде өндірістік кәсіпорындардың ЭЖЖ-ін жобалау және қолдану кезінде тек қана магистралды немесе радиалды сұлбаларды қолдану аз кездеседі. Әдетте, үлкен және жауапкершілігі жоғары тұтынушылар немесе қабылдағыштарды радиалды сұлбалар бойынша қоректендіреді. Орта және кіші тұтынушыларды топтастырып олардың қоректенуін магистралды принцип бойынша қоректендіреді. Бұл шешім техника-экономикалық көрсеткіштері ең жақсы ішкі электрмен жабдықтау сұлбасын құруға мүмкіндік береді (22 суретті қара).

 

 

 

 

Цех қосалқы стансалары (ҚС).

Цех трансформаторлық қосалқы стансалары бір трансформаторлық (беріктігі I және III категориядағы тұтынушыларға) және екі трансформатарлық (беріктігі I және II категориядағы тұтынушыларға) болуы мүмкін.

Әр қосалқы стансада тарату құрылғылары бар, яғни оларға коммутациялық аппараттар, қорғаныс және автоматика құрылғылары, қосымша құрылғылары, өлшеу аспаптары, жинау және қосу шиналары кіреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23 сурет – екі трансформаторлы 6-10/0,4-0,23 кВ қосалқы стансаның электрлік қосылу сұлбасы

 

Комплектті трансформаторлық қосалқы стансалар (КТП) толық жиналған немесе жинауға дайын болып дайындаушы зауыттардан жеткізіледі. КТП іште орнату үшін. КТПН сыртта орнату үшін дайындалады. Олар ашық және жабық болуы мүмкін.

Өндірістік объектілерді электрмен жабдықтау үшін кернеуі 6-10/0,4-0,23 кВ болатын іште орналатын КТП қолданады. Мұндай қосалқы стансаларды цехтарда және тұтынушыларға жақын орналасқан басқа да ғимараттарда орнатады, ол электр қабылдағышқа баратын таратушы желіні оңайлатады және арзандатады. Магистралдық (ШМА) және таратушы шина өткізгіштерін конструктивтік қатынаста мүлтіксіз орындауға мүмкіндік береді.

КТҚС эксплуатация қауіпсіздігі үшін жанбайтын сұйықпен толтырылған құрғақ оқшаулағышпен немесе бактың беріктігі жоғары трансформаторлар қолданылады. Кернеуі 6-10/0,4-0,23 кВ болатын КТҚС 2500 кВА дейін трансформаторлармен орындайды.

 

11 дәріс. Өндірістік кәсіпорындардың қосалқы стансалары

 

Дәрістің мазмұны:

- кәсіпорындағы төмендеткіш қосалқы стансалардың сұлбаларымен танысу.

Дәрістің мақсаты:

- қосалқы стансалардың әртүрлі сұлбаларының жұмыс істеу принциптері және оларды қолдану аймақтары.

 

Электрмен жабдықтау жүйесі ең қолайлы және дұрыс шешілген болса, жоғарғы кернеу көздері тұтынушыларға максималды жақын болып орналасады, ал электр энергияны қабылдау бірнеше пункттерге бөлінеді, бұл торап буындарының санын және аралық трансформациялау сатыларын минималды деңгейге жеткізеді.

Қосалқы станса дегеніміз – трансформаторлардан немесе және басқа да электр энергияның түрлендіргіштерінен, тарату құрылғысынан (ТҚ), сонымен қатар көмекші құрылғылардан (аккумулятор батареясы немесе басқа да екіншілік тізбектің қорек көздері, конденсаторлар батареясы, тығыздалған ауа алатын компрессорлық стансаларды, басқару орындары, үй-тұрмыс орындары және т.б.) тұратын электр энергияны түрлендіру мен таратуға арналған электрқондырғы.

Өндірістік кәсіпорындар үшін трансформаторлы қосалқы стансалар (БТҚ, ТҚ) ең ыңғайлы. Олардан басқа жартылай өткізгішті, машиналы және басқа да ток немесе жиілік түрлендіргіші бар түрлендіргіш қосалқы стансалар қолданылады, олардың жалпы құрамы жағынан трансформаторлар қосалқы стансасының аз ғана айырмашылығы бар.

Қорек көзінен келетін энергия түрлендірілмей, тек электрэнергия қабылдағыштарына таратылса, мұндай қосалқы станса таратқыш қосалқы станса деп аталады.

Ірі энергосыйымдылықты кәсіпорындарда жоғарғы кернеулі 35-220 кВ терең енгізу түріндегі, 6-35 кВ ток сымдар түріндегі ЭЖЖ.

Кейбір кезде терең енгізу мен тоқ сымдар қатар қолданылады.

Терең енгізу деп тұтынушылардың электр қондырғыларына жоғарғы кернеу 35-220 кВ максималды жақындатылған ЭЖЖ-ні атаймыз. Бұл кезде аралық трансформациялау сатысының саны және аппараттар саны минималды болады.

Өте ірі кәсіпорындарда желінің қоректенетін кернеуі 330-550 кВ болған кезде, электр энергия U=110-220 кВ трансформацияланады. Терең енгізу магистралды және радиалды сұлбалар бойынша орындалады.

«Энергосетьпроект» институты жасаған 110-220 кВ терең енгізу қосалқы стансалардың кең қолданылатын типтік сұлбаларын қарастырайық.

Бұл сұлба ең қарапайым және сенімді, өйткені онда кірмелік және шықпалық кернеулерде ашық ток өткізгіш бөліктері жоқ. 110-220 кВ кәбілдік кірмелер тігінен кезде трансформаторларға кіргізіледі. Бұл сұлба қоршаған ортасы ластанған немесе үйлер тығыз орналасқан учаскілерде қолданған өте ыңғайлы.

а) Сөндіруші импульсі бар 110-220 кВ кйбілдік кірмелері бар сұлба.

 

 

 

 

24 сурет

 

Сұлбаның әрекет етуі (жұмыс істеуі): трансформатор бүлінген кезде оның қорғанысы қорек көзіндегі басты ажыратқышты өшіру үшін импульс жібереді, ол жақындатылған кірменің өшуін қамтамасыз етеді;

б) ҚТ, бөлгіш және жөндеу айырғышы орнатылған АЖ сұлбасы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25 сурет

 

Бұл сұлба - бір АЖ арқылы бірнеше қосалқы станса қоректенген кезде қолданылады. Егер бұл желіге шынайы ықтималдықпен басқа да қосалқы стансаларды қосуға болса, бұл сұлба кейбір жағдайда радиалды қоректену кезінде қолданылуы мүмкін.

Сұлбаның әрекеті: істен шыққан трансформатордың ҚТ-шы тұйықталады және қоректейтін магистральдің басты бөлігіндегі ажыратқыш өшіріледі, ол АҚҚ (АПВ) құрылғысымен жабдықталған. ҚТ-ң көмекші түйіспесінің көмегімен бүлінген трансформатор бөлгішінің жетегінің тізбегі тұйықталады, ол қоректейтін желіде «тоқ жоқ кезде» ажырауы керек, яғни басты ажыратқыш өшкеннен кейін және АҚҚ (АПВ) бұрын «тоқ жоқ кездегі» үзіліс (пауза) ішінде). Егер бөлгіштің меншікті уақыты желінің басты бөлігіндегі (ОД) ажыратқыштықтың қорғанысының әрекет ету уақытынан кіші немесе тең болса, бөлгіштің ажырату сұлбасына уақыт ұстамын енгізу керек, өйткені бөлгіш жүктеме тоғын, әсіресе бүліну тоғын өшіруге мүмкіндігі жоқ. Қоректену желісіндегі басты ажыратқыштың өшуін бекіту үшін сұлбада бөлгішті қолданған ҚТ тізбегінде ток трансформаторы қарастырылады. Бөлгіш бүлінген трансформаторды ажыратқаннан кейін желінің басты бөлігіндегі  қажетті уақыт ұстамы бар АҚҚ желіні қайта автоматты түрде қосады да, желі мен осы желіге қосылған барлық басқа қосалқы стансаларды қоректендіру қалпына келтіреді.

ҚТ-тың орнына ажырату импульсін қолдануға болады. Ал ҚТ-ты (ОИ) ажырату импульсін резервтеу үшін сақтауға болады.

в) Әуелік желі және күштік ажыратқыштардың сұлбалары

Бұл сұлба магистралдық және сол сияқты радиалдық терең енгізулер үшін қолданылуы мүмкін.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26 сурет

 

Бұл сұлбалар, мысалы келесі жағдайларда, тиімді болады:

- қорек көзіне (ҚК) жақын орналасқан қосалқы стансаларда, өйткені бұл жағдайда ҚК (КЗ) қолдану қорек көзінің шиналарында кернеудің төмендеуіне әкеледі;

- ірі синхронды қозғалтқыштар бар қосалқы стансада АПВ-АВР жүйесіне олардың өшуі тіпті уақытша да қаланбайды;

- қосалқы станса екі жақтан қоректенетін желілер қосылғанда.

БТҚС (ГПП) қосалқы стансасында сұлба бойынша бір шықпалық орамы бар екі орамды трансформаторлар қолданылуы мүмкін (27 суретті қара).

 

а)	Бұл сұлба БТҚС (ГПП) трансформаторлардың қуаты Sном≤25 МВА кезінде қолданылады.
б)	Сұлба БТҚС (ГПП) трансформаторлардың қуаты Sном≥25 МВА болған кезде шықпалық орамы бөлінген екі орамды трансформаторлар қолданылады, мұндай трансформаторлар РУ 6-10 кВ тұтынушыға кететін желілер санын көбейтуге мүмкіндік береді және айнымалы мен орнықты жүктемелерді шинаның әртүрлі секцияларына бөлуге мүмкіндік береді.
в) 27 сурет	Сұлба қуаты үлкен қосалқы стансаларда, яғни ірі тұтынушылары бар (ДСП, электролизді қондырғылар) үш орамды трансформаторларда қолданылады: күштік доғалы пештер 35 кВ шиналарына қосылады, ал қалған тұтынушылар 6-10 кВ шинаға қосылады.

 

 

12 дәріс. Кернеуі 1 кВ жоғары әуелік және кәбілдік желілер мен ток өткізгіштер

 

Дәрістің мазмұны:

- әуелік желілердің құрылғылары, электрлік есептеулер; кәбілдік желілердің құрылғылары, қимасын таңдау, ток өткізгіштер туралы түсініктер.

Дәрістің мақсаты:

- өндірістік кәсіпорындардағы электр энергиясын таратудың әдістерімен танысу.

 

Электрмен жабдықтау тораптарын келесідей түрге бөледі:

а) сыртқы электрмен жабдықтау тораптары – ол энерго жүйесіне қосылған орыннан (аудандық қосалқы станса) кәсіпорындардың қабылдау пунктеріне дейін (БТҚС, ОТП, ТП);

б) ішкі электрмен жабдықтау тораптары – завод ішіндегі, цехтар арасындағы, цех ішіндегі.

1000 В жоғары электрлік жүйелер әуелік және кәбілдік желіден немесе шинопроводтан (тоқ өткізгіштер) болуы мүмкін.

Ауа желілері (АЖ)

Ауа желісі –тірекке оқшаулама мен арматуралар көмегімен  бекітілген сымдар арқылы электрэнергиясын жеткізу және тарату құрылғыны атайды.

Ауа желісі үшін болат алюминді, алюминді, мысты, болатты, қолалы, болат қолалы сымдар және алюминийдің балқымаларынан жасалған сымдар қолданады.

Ауа желілерінде ереже бойынша жалаңаш көпсымды сымдар мен арқансымдар (трос) қолданылуы қажет. Сымдардың диаметрі, қимасы мен материалы тораптың электрлік есебімен анықталады, оның параметрлері мен АЖ-де сымдарды қолдану аймағын улы фракциялымен анықтайтын орналасқан жеріне байланысты (елді немесе елсіз жер, үлкен ғимараттар болса, мұзды және желді аймақтар, аралық ұзындықтарына, қоршаған ортаның қанығу дәрежесі).

110 кВ-тан және одан жоғары АЖ үшін сым диаметрі «тәжге» («корона») кеткен шығын бойынша тексерілуі қажет. Ал мұнда сымның ең минималды диаметрі кемінде 11,4 мм (АС-70/11) болуы қажет. 110 кВ АЖ үшін, 150 кВ АЖ-сі үшін - 15,2 мм (АС-120/19), 220 кВ АЖ үшін - 21,6 мм (АС-240/39).

Егер сымның бетіндегі электр өрісінің кернеулігі ауаның электр беріктігінен үлкен болса, бұл сымның айналасындағы ауаның ионизациялануы «тәж» («корона») құбылысын түсіндіреді. Желідегі кернеу жоғарылаған кезде сымдардың беткі жағының біркелкі болмауынан, ластануынан жергілікті тәж сымның барлық ұзындығы жалпы тәжге айналады.

Жалпы тәждің пайда болуына сәйкес келетін сым бетіндегі ең үлкен кернеулік

, кВ/см

(94)

мұндағы m – желінің көп сымды сымының біртегістік емес тегін білдіретін коэффициент, 0,82-ге тең;

r₀ – сымдар радиусы, см;

δ – ауаның салыстырмалы тығыздығы, ол ≈1,04-1,05-ке тең.

Электр қондырғылардың ережелері бойынша (ПУЭ) Е₀=28 кВ/см.

330-500 кВ желілеріндегі индуктивті кедергіні және тәжге кететін шығынды азайту үшін тарамдалған сымдар қолданылады.

АЖ есебіне мыналар кіреді:

1) электр есеп;

2) механикалық есеп.

1) 6-220 кВ АЖ электрлік есебіне мыналар кіреді:

а) энергия шығыны бойынша желінің есептелуі токтың экономикалық тығыздығы бойынша).

Электр қондырғыларын құру ережелері бойынша (ПУЭ) токтың экономикалық тығыздығының j_эк мәні белгіленген, ол тек сымның материалына, құрылымына және жүктеме Т_м максимумын қолдану уақытына тәуелді. Бұл жерде келесі факторларды есепке алмаймыз, олар: электр энергияның бағасы және желідегі кернеудің мәні. Экономикалық жағынан ең тиімді қиманы желінің есептік тогы I_р және экономикалық тығыздық j_эк арқылы есептейміз

, мм2

(95)

мұнда , А – бір тізбекті желі үшін есептік ток;

, А – екі тізбекті желі үшін есептік ток;

.

б) ұзақ есептік токпен қыздыру шарты бойыншы желі есебі

I_{ном.пров} ³ I_р– бір тізбекті желі үшін есептік ток;

I_доп.ав.³I_ав  – екі тізбекті желі үшін есептік ток;

I_доп.ав.=1,3 I_{ном.пров;}

мұнда I_{ном.пров} – жалаңаш сымдар үшін рұқсат етілетін ұзақтық ток;

 

в) кернеу шығыны бойынша желі есебі

, В

(96)

немесе , В.

Номиналды кернеу бойынша кернеу шығынының пайыздық көрсеткіші

;

(97)

г) «тәжге» кететін шығын шарты бойынша 110 кВ АЖ үшін сымның минималды қимасы АС-70, 220 кВ АЖ үшін АС-240 болады, 35 кВ АЖ-рі «тәжге» кететін шығынға тексерілмейді.

 

2) Механикалық төзімділік бойынша АЖ есебі.

АЖ-н механикалық төзімділікке есептеу деген оның нәтижесі бойынша ауа желілерінің элементтеріне түсетін механикалық жүктемелер анықталатын, осы жүктеме әсерінен АЖ элементтерінде туатын ішкі кернеулер және сымдар мен арқансымдардың (трос) салбырауы анықталатын есептеулер.

АЖ-нің келесі элементтері есептеледі: сымдар және арқансымдар оқшауламалар мен арматура; тіректер мен іргетастар.

Кәбіл желілері (КЖ).

Кәбіл желілері әдетте олар ауа желілерін салуға қиын жерлерде төселеді (қалаларда, тұрғын жерлерде, өнеркәсіптік өндіріс аймағында). Олар ауа желілеріне қарағанда келесідей артықшылықтарға ие: ауаның әсер етуінен сақтайтын жабық төселуі, пайдалану кезіндегі өте жоғарғы сенімділік және қауіпсіздік. КЖ ішкі және сыртқы электрмен жабдықтау тораптарында кең қолданылады.

Кәбіл ток өткізетін тал сымдардан (мыс немесе алюминьді), оқшауламадан (1000 кВ-қа дейін - резеңке, 1000 В-тан жоғары - көп қабатты сіңдірілген қағаз және әртүрлі пластикаттар) және де қорғаныс қабаттардан (алюминий, хлорвинил, қорғасыннан) тұрады.  Механикалық қорғаныс үшін болаттан жасалған лента және сым қорғанысы (броня) қапталады. Ылғалдан қорғау үшін сіңдірілген тоқымадан жасалған джутты қаптамамен қапталады.

Кәбілді жүргізу жер траншеяларында, туннельдерде, каналдарда, блоктарда, ғимарат қабырғасында, эстакадаларда және басқа құрылымдарда жасалады.

Кернеуі 1 кВ жоғары кәбілдік желілердің (КЖ) электрлік есептеулері:

а) энергия шығыны (токтың экономикалық тығыздығы) бойынша желінің есебі

, мм2;

(98)

б) ұзақ есептік токпен қызу бойынша

I_{ном.каб} ³ I_р – бір тізбекті КЖ үшін;

в) апаттық режімі бойынша (екі тізбекті КЖ үшін)

Iдоп.ав. ³ Iав, Iдоп.ав.=1,3 Iном.каб;

(99)

г) қысқа тұйықталу тогы бойынша (I_қт)

, мм2

(100)

мұнда α=12 кабельдің алюминді талсымы үшін;

Т_пр – келтірілген уақыт (0,3-0,7);

д) кернеу шығыны бойынша

, В

(101)

немесе , В.

Номиналды кернеу бойынша кернеу шығынының пайыздық көрсеткіші

.

(102)

 

Кернеуі 1 кВ жоғары тоқ өткізгіштер.

6-35 кВ тоқ өткізгіштері деп өткізгіштік қасиеті жоғары электр жеткізу желілері айтылады. Өткізгішінің түріне байланысты ток өткізгіштері майысқақ (сымдар мен ленталар қолданылғанда) және қатты (трубалар мен шиналар қолданылғанда) бөліп бөлінеді. Жақтары бірдей үшбұрыштардың төбесіне орналасқан фазалы тоқ өткізгіштерін симметриялық деп атайды (тізбектің фазалары бірдей активті және реактивті кедергілері бірдей).

Саны көп кәбілдердің орнына ток өткізгіштерді қолдану тұтынушылардың электрмен жабдықталуының бріктігін жоғарылатады, қызметін жеңілдетеді, капиталды және жылдық келтірілген шығындарын төмендетуге мүмкіндік береді, кәбілдік бұйымдарды үнемдеуге көмектеседі.

ПУЭ кеңес етеді:

а) кернеуі 6 кВ 20 МВА жоғары қуатты және кернеуі 10 кВ 35 МВА жоғары қуатты жеткізуде ток өткізгіштерін қолдануға.

б) кернеуі 35 кВ 35 МВА жоғары қуатты жеткізуде ТЭЕ көмегімен ток өткізгіштерін қолданудың тиімділігін тексеруге.

Қатты ток сымдары үшін рұқсат етілетін жүктеме тоғы 4000÷6000 А; майысқақ ток сымдары үшін  3000÷12000 А.

Кернеуі номиналды тоқ өткізгішінің ең көп ұзындығы:

1) қатты ток сымдары:

- 6,3 кВ; l = 0,98 км.

- 10,5 кВ; l = 1,63 км.

2) ток сымдары:

- 6,3 кВ; l = 0,7 км.

- 10,5 кВ; l = 1,15 км.

Майысқақ және қатты ток сымдарының экономикалық көрсеткіштері бірдей немесе жақын болған жағдайда соңғысын алған дұрыс.

 

 

13 дәріс. Кернеуі 1 кВ жоғары қосалқы стансаның тарату құрылғыларының жабдықтары

 

Дәрістің мазмұны:

- кернеуі 1 кВ жоғары тарату құрылғыларының жабдықтары

Дәрістің мақсаты:

- тарату құрылғыларының тағайындамасы, қолдану аумағы.

 

Кернеуі 1 кВ жоғары тарату құрылғылары.

Әр қосалқы стансада коммутациялық аппараттардан, қорғаныс және автоматика құрылғыларынан, өлшеу аспаптарынан, жинақтау және қосылу шиналарынан, қосымша құрылғыларыдан тұратын тарату құрылғысы бар (ТҚ).

Конструктивті жасалуына байланысты тарату құрылғыларын ашық және жабық деп бөледі. Ола комплектілі (шығарушы–кәсіпорында жиналған) немесе жинақталған (толық немесе жекелеген түрде қолданылатын орында жиналған) болуы мүмкін.

Ашық тарату құрылғылары (АТҚ) – барлық немесе негізгі жабдықтары ашық жерде орналасқан тарату құрылғысы; жабық тарату құрылғылары (ЗРУ) – жабдықтары ғимарат ішінде орналасқан құрылғы.

Комплектілі тарату құрылғылары (КТҚ) – жартылай немес толық жабық шкафтан немесе аппараттары ендірілген блоктардан, қорғаныс және автоматика құрылғыларынан, өлшем аспаптарына, қосымша құрылғылардан тұратын, жиналған түрде немесе жинауға дайын түрдегі ішке қойылуға арналған тарату құрылғы.

 Сыртқы комплектілі тарату құрылғылары (СКТҚ) – сыртқа орналастыруға арналған КТҚ.

Тарату ауыстырғыш пункті (ТАП) – элеткр энергиясын бір кернеуде түрлендірусіз және тасымалсыз қабылдауға және таратуға арналған тарату құрылғысы.

Ашық тарату құрылғылары (АТҚ) (28 суретті қара).

Кернеуі 35 кВ және одан жоғарыға әдетте жекелеген элементтер үшін зауытта жасалған ірі блокты түйін қолданылған АТҚ жасалады. АТҚ конструкциясы әртүрлі және жоғары және төмен кернеуге, қабылданған электр қосылу сұлбасына, жоғары кернеу жағында ажыратқыштың болуына және оның әуелік ЭЖЖ және трансформаторға қарай орналасуына байланысты болады.

28 сурет

1 – трансформатор; 2 – айырғыш; 3 – ажыратқыш; 4 – асқын кернеуді шектегіш (АКШ); 5 – найзағай тартқыш; 6 – әуелік желі (ӘЖ);

7 –  қорғаныс тросы; 8 – жабық тарату қондырғысы (ЖТҚ)

 

Кернеуі 110-35 кВ өндірістік кәсіпорыннның БТҚС–да ТҚ, ережеге сай, ашық болып жасалады және тек қана ауасы қатты ластанған жерде, бос территориясы болмағанда, қоршаған ортасының температурасы өте төмен жағдайда немесе ерекше шарттар қойылғанда – жабық болып жасалады.

АТҚ қолдану қосалқы стансаның құрылыс уақытын және бағасын төмендетеді. АТҚ ауыстыру немесе жөндеу жұмыстарын жүргізу жабыққа қарағанда оңайырақ. Бірақ АТҚ қызмет жасауы жабыққа қарағанда күрделі. Сонымен қатар, сыртқа орналастыру үшін қымбатырақ, тікелей атмосфералық әсерге қарсы тұра алатын жабдықтар қажет.

АТҚ бағана конструкцияларында темір бетон немесе металл, ошиновкасы әдетте изоляторлардың гирляндасы көмегімен бағанаға бекітілетін майысқақ сымдардан жасалады.

АТҚ конструкциясы трансформаторды жөндеу жұмыстары кезінде кедергі жасамауы тиіс. Трансформаторды төмен кернеудегі ТҚ қосу әдетте майысқақ сымдармен немесе шиналар қатарымен (ток сымдар) орындалады. «Трансформатор – ток сымдары» блогының сұлбасы кезінде ток сымдарды трансформатордың шықпаларына қосады сол кезде төмен кернеудегі ТҚ болмайды.

Төмен кернеудегі 3-6-10 кВ тарату құрылғыларын жабық (КТҚ) және ашық (СКТҚ) комплектілі тарату құрылғылары ретінде жасауға болады.

АТҚ арнайы конструкцияларда барлық жабдықтар орналастырылады: айырғыштар, ажыратқыштар, жинақтау шиналары, ток және кернеу трансформаторлары, күштік трансформаторлар. Конструкциясы темір бетоннан және металлдан болуы мүмкін. Соңғы кездері зауыт шығарылымындағы, яғни блоктары зауытта жасалып дайын күйінде жеткізілетін АТҚ блоктары қолданылып жатыр. РҚжА, өлшем және сигнал беру аппараттары жетек шкафының қасындағы релелік шкафта орналастырылады.

330-500 кВ АТҚ әртүрлі сұлбада жасалады, олар сұлбасына байланысты екі жұмыстық және айналмалы шина жүйесінен болуы мүмкін.

Электр станса қосалқы стансасының, сонымен қатар энерго жүйенің аудандық және түйіндік қосалқы стансаның алатын көлемі біршама үлкен болғандықтан аумақтың ішінде жол жүргізіледі, жұмыстарға арналған өндірістік орындар және т.б. болады.

Жабық тарату құрылғылары.

Кернеуі 10 кВ дейінгі және тоғы 3000 А арналып жасалған комплектілі тарату құрылғылары (КТҚ) – өндірістік және қала қ/ст, орташа және төмен қуатты электр стансаларының басты ТҚ, қуат жоғары электр стансаның өзіндік қажеттілігіне кететін ТҚ арналып жасалған. Әртүрлі конструкциядағы КТҚ электр өндірісі және электрлік жөндеу ұйымдарында КСО (бір жақты қызеттегі, стационарлы камера) камерасы ретінде немесе КТҚ типіндегі шкаф түрінде жасайды.

КТҚ шкафы және камералары біріншілік және екіншілік тізбектері әртүрлі сұлбада әртүрлі серияда жасалынады. Бұл құрылғының электрлік қосылу сұлбасына сәйкес жинақтауға мүмкіндік береді.

U=6-10 кВ арналған бір жақты қызметттегі жинақтау шинасы бір жүйелік КСО-272 камералары  КСО-266 камерасының жаңаланған түрі және ол өндірістік кәсіпорындардың ТҚ қолданылады.

КСО-272 камералары   жинағында: ажыртқыштар, жүктеме ажыратқыштары, кернеу трансформаторлары, өзіндік қажеттіліктегі трансформаторлар және т.б. болады.

КСО-366 түріндегі ендіру және жіберу желілерінің камералары 200; 400 және 600 А токқа арналып жасалған. Олар РВЗ-10 және жетегі ПР-17, ПРА-17 типіндегі жоғары кернеу типіндегі ВНПз-16, ВНПз-17 жинақталады.

Біріншілік коммутациядағы барлық аппаратураларды камерада, жинақтау шиналарын – камераның сыртына (үстіне) орналастырады. Ажыратқыштар, жинақтау шиналары және шиналық айырғыштардан бөлектенген камераның бөлігінде орналастырылады. Кәбілдік қосылулар камераның төменгі жағында орналасқан және ажыратқыштардан көлденең болат қалқамен бөлінген. Коммутациялық аппараттардың жетектері блоктау элементтері, қорғау, өлшем және сигнал беру аспаптары камераның сол жақ бөлігінде орналасады. Оң жағында тордан жасалған есігі бар. Төменде кейбір КСО-272 камераларының сұлбалары келтірілген.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29 сурет – КСО-272 камерасының сұлбасы

 

Тартылып шығарылатын типтегі ішке орналастырылған КТҚ.

Олар жинақтау шинасы бір жүйелік U=3-10кВ жабық ТҚ (РУ) арналған. Олар электрлік аппараттары, өлшем және қорғаныс аспаптары ендірілген металл шкафтардан жасалады, біріншілік және екіншілік коммутациялары тізбектері бірге жасалған.

30 сурет – КТҚ комплектілі ұяшықтарының жинақталу сұлбасы

Тартылып шығарылатын типтегі кең таралған комплектілі тарату құрылғылары КРУ2-10Э, КРУ2-10П, К-ХII/80, КР-10/500, К-ХХI болатын. Соңғы кездері 6-10 кВ сериясы К-104 жаңа КТҚ қолданыста, оның парамтерлері: Бас тізбектің Iном– 630, 1000 және 1600 А; жинақтау шинасында – 1600, 2000 и 3150 А; КТҚ ендірілген ажыратқыштардың Iном откл. – 20 и 31,5 кА;  Iном дин.ст. = 51 және 81 кА. Төменде КТҚ камераларының мысалы ретінде бірнеше тип келтірілген (30 суретті қара).

Сыртқа орналастырылатын КТҚ (КРУ)

СКТҚ кернеуі 6-10 кВ жабық ТҚ (РУ) орнына қойылады. Сериясы К-ХIII СКТҚ U=35/6-10 кВ, 110/6-10 кВ, 100/35/6-10 кВ қосалқы стансасын жинақтауда қолданады.

Тоғы 600-1500 А арналған осы типтегі шкафтарда тұрақты оперативтік токтағы жетегі ПЭ-11 немесе  айнымалы оперативтік токтағы жетегі ПП-67 ВМП-10К типтегі, сонымен бірге айнымалы оперативтік токтағы жетегі ендірілген пружинадағы ВМП-10П типтегі ажыратқыштар орналастырылады. СОКТҚ жылытуға арналған жылыту элементтерінен тұрады. К-ХIII шкафтары тартылып шығарылатын арбаларынан және шиналық ендірмесі терең қосылған өзіндік қажеттіліктегі тұтынушылар үшін тартылып шығарылатын арбаларсыз орындалады.

Соңғы жылдары кернеуі U=110 және 220 кВ арналып элегаздық изоляциясы бар КТҚ шығарылуда, олардың белгіленуі: ЯЭ-110Л-23У4 (Я – ұяшық (ячейка); Э – элегаздық (элегазовая); U=110 кВ; Л – сызықтық (линейная); немесе Ш – шиналарды қосатын (шиносоединительная); немесе С- секциялық (секционная); немесе Тн – кернеу трансформаторлары (трансформаторов напряжения), 2 – жинақтау шинасы жүйесінің саны (число систем сборных шин); 3 – үш полюсті шиналар (трехполюсные шины), У4 – климаттық орындалуы және орналастыру категориясы. I_{ном шин} =1600 А.

КРУЭ ұяшықтары бағасының жоғары болуы қосалқы стансаның аумағы бірінші кезекте болған жағдайда оның қолдану аумағын анықтайды.

 

 

14 дәріс. Электр энергияның сапасы

 

Дәрістің мазмұны:

-электр энергия сапасының көрсеткіштерін зерттеу.

Дәрістің мақсаты:

- электр энергия сапасының кейбір көрсеткіштерінің анықтамаларын, рұқсат етілітін мәндерін және негізгі формулаларын зерттеу.

 

Электр энергияның сапасы

Электр энергия сапасының көрсеткіштерінің тізімі мен нормативтік мәндері ГОСТ 13109-97 «Электр жабдықтау жүйелеріндегі электр энергия сапасының нормалары», 01.01.1999 ж бастап енгізілген.

Стандарт кейбір электр энергияны тұтынушыларына және қабылдағыштарына тиесілі электр желінің электр жабдықтау жүйесіндегі жиілігі 50Гц үш фазалық және бір фазалық электр желілеріне қосылатын нүктелерінің электр энергиясының көрсеткіштері мен сапа нормаларын белгілейміз.

Стандарт белгілінген электр энергия сапасы (ЭС) жалпы тағайындалған. Электр жабдықтау жүйесінде кондуктивті электромагниттік әсерлердің электромагниттік сәйкестігінің сатысы болып табылады. Осы нормаларды сақтағанда, электр энергия тұтынушыларының желілері мен жалпы тағайындалған ЭЖЖ желілерінің электр магниттік сәйкестігі қамтамасыз етіледі. ЭЖЖ-дегі кондуктивті электр магниттік әсерлер ол электр желінің элементтеріне таралатын электр магниттік әсерлер.

Электр станция көрсеткіштері:

1) кернеу қалыптасқан аралығы бU_у;

2) кернеу өзгеруінің аралығы бU_t;

3) фликер дозасы Р_t; фликер-адамның кернеу тербелісінен пайда болатын жасанды жарық көздері ағындарының тербелісін субъективті қабылдауы;

4) кернеудің синусойдалды еместік коэффициенті К_и;

5) кернеудің n -ші гармоника құраушысының коэффициенті К_u(n);

6) кері тізбек бойынша кернеудің симметриялы еместік коэффициенті К_2u;

7) Нөлдік тізбек бойынша кернеудің симметриялы еместік коэффициенті К_оu;

8) жиіліктің ауытқуы Df;

9) кернеу құлауының ұзақтығы;

10) импульстік кернеу U_имп;

11) уақытша асқын кернеу коэффициенті К_пер.U.

 

Энергия сапасының (ЭС) нормалары.

ЭС нормасының екі түрі бар: қалыпты рұқсат етілетін және шекті рұқсат етілетін.

ЭС көрсеткіштерінің аталған нормаларға сәйкестігін 24 сағатқа тең есептік уақытша бағалайды.

Кернеудің ауытқуы (dU_у)

Кернеу ауытқуы қалыптасқан кернеу ауытқуының көрсеткішімен сипатталады. Оның келесі нормалары қарастырылады:

– электр энергиясы қабылдағыштарының шығыстарында қалыптасқан кернеу ауытқуының ± 5% қалыпты рұқсат етілетін және шекті рұқсат етілетін.

ЭС көрсеткіштерінің аталған нормаларына сәйкестігін 24 сағатқа тең есептік уақытта бағалайды.

Кернеудің ауытқуы.

Кернеу ауытқуы қалыптасқан кернеу ауытқуының көрсеткішімен сипатталады. Оның оның келесі нормалары қарастырылған:

– электр энергиясы қабылдағыштардың шығыстарында қалыптасқан кернеу ауытқуының dU_у қалыпты рұқсат етілетін мәні желінің номиналды кернеуінің ± 10% құрауы тиіс.

dU_у ± 10%-дың шекті рұқсат етілетін мәні.

Кернеу ауытқуын есептеу

 қалыптасқан кернеу ауытқуы

мұнда  орташаландырылған кернеу В немесе кВ 1 мин. ішінде кернеудің N U_(1)i рет бақылауы;

U_i -ші бақылаудың кернеу мән, В немесе кВ 1 мин. ішінде бақылау саны 18-ден аспауы тиіс.

Электр жүйесіне қосылатын жерде электр энергиясы сапасының қалыптасқан кернеу ауытқуы ГОСТ-13109-97 талаптарына сай болуы керек. Бірақ барлық 24 сағатта әрбір минут сайын өлшенген dU_у мәндері шекті рұқсат етілетін мәндер сайын өлшенген 95% мәндері шекті рұқсат етілетін мәндер интервалында, ол сол уақыт аралығында өлшенген dU_у мәндерінің 95 қалыптасқан рұқсат етілген мәндер интервалында болуы тиіс.

Кернеу тербелісі.

Кернеу тербелісінің келесі көрсеткіштерімен сипатталады:

- кернеу өзгерісінің аралығы dU_t;

- фликер дозасы Р_t (кернеу тербелісінің жиілігі).

Кернеу өзгерісінің аралығы-ол әрекеттік кернеу мәндерімен асып түсетін экстремумдардың айырмашылығы.

Кернеу 0,38 кВ жүйеге қосылған жерде қалыптасқан кернеу ауытқуы мен кернеу өзгеруінің аралығының шекті рұқсат етілетін мәні номиналды кернеудің dU_у құрауы тиіс.

Кернеу тербелісі мына формуламен анықталады

(103)

мұндағы U_i, U_i+1 - көршілес экстриумдардың және жиіліктің әрбір жарты периодында анықталған кернеудің орта квадраттарының мәндерінің горизонталь бөлігінің мәндері, В.

К_и - кернеудің синусоидалдығы еместігі.

Кернеудің синусоидалды еместігі келесідей көрсеткіштермен сипатталады:

- кернеу қисылығының синусоидалылығының ығысу коэффициенті;

- кернеудің n -ші реттік гармоникалық құрауыштар коэффициентімен.

n реттік гармоникалық құрауыштар коэффициентінің мәні i -ші реттік бақылаудың нәтижесі ретінде

(104)

мұнда, U_1(i) i- ші реттік бақылаудағы бастапқы жиіліктегі кернеудің әсерлік мәні, кВ.

.

(105)

Кернеудің n -реттік гармоникалық құрауыштар коэффициентінің мәні бақылаудың К_u(n) % орташалаудың нәтижесі ретінде, 3 с-қа N уақыт аралығында келесі формуламен анықталады

.

(106)

Бақылау саны N 9-дан аз болмауы қажет.

Егер, 24 сағат ішінде өлшенген кернеудің барлық n реттік гармоникалық құрауыштар коэффициент мәндерінің ең үлкен мәні шекті рұқсат етілетін мәнінен аспаса, ол орнатылған уақыт периодында 95-тік ықтималдыққа сәйкес кернеудің n реттік құрауыштар коэффициенттің мәні қалыпты рұқсат етілетін мәнінен аспаса, онда электр энергияның сапасы кернеудің n -реттік гармоникалық құрауыштар коэффициенті бойынша белгілі стандарт талабына сай келгенше есептеледі.

Кернеу қисығының синусоидалығының ығысу коэффициентін өлшеу фаза аралық (фазалық) кернеу үшін жүзеге асады.

Орнатылған уақыт периодында әрбір i-ші реттік бақылау үшін 2 В-ден 40 В-қа дейінгі уақымды кернеудің гармоникалық құрауыштарының әсерлік мәнін анықтайды, кВ. Кернеудің қисығының синусоидалдылығының ығысу коэффициентінің К_ui, % мәні i реттік бақылау нәтижесі ретінде келесі формуламен есептеледі

%

(107)

мұнда U_(1)i i-ші реттік бақылау үшін бастапқы жиіліктің фаза аралық кернеудің әсерлік мәні. Осы көрсеткіштерді келесі формуламен де анықтауға болады

%.

(108)

Кернеу қисығының синусоидалы еместік коэффициентінің мәнін, 3с-қа тең К_u, % уақыт аралығында бақылауды орташалаудың нәтижесі ретінде келесі формуламен есептейді Т_ns

.

(109)

Бақылау саны 9-дан кем болмауы керек.

Егер 24 сағ. ішінде өлшенген барлық кернеу қисығының синусоидалдылығының ығысу коэффициентінің ең үлкен мәні шекті рұқсат етілетіннен аспаса, сонымен бірге орнатылған уақыт периодында 95-тік ықтималдыққа сәйкес K_u,-дің мәні қалыпты рұқсат етілетін мәннен аспаса электрэнергияның ығысу коэффициенті бойынша стандарт талабына сай деп есептеледі.

Кернеудің симметриялы еместігі.

Кернеудің симметриялы еместігі келесі көрсеткіштермен сипатталады:

- кернеудің симметриялы еместігінің кері тізбегінің коэффициенті К_2u;

- кернеу симметриялы еместігінің нөлдік тізбегі коэффициентімен К_0u.

Рұқсат етілген қалыпты мән К_2u тең 2,0%.

Рұқсат етілген шекті мән К_2u тең 4,0%.

Рұқсат етілген қалыпты мән К_0u-тен 2,0%; тең төрт жетекті электр жүйесіндегі 0,38 кВ ортақ нүктелеріндегі қосылым.

Рұқсат етілген шекті мән К_0u 4,0% тең. Кернеудің симметриялы емес коэффициент мәнінің кері тізбегін 3с тең болатын уақыт интервалындағы Т_s К_2u орталандырылған бақылауынан алынған нәтижесін келесі формула арқылы есептейді

.

(110)

Бақылау саны N 9-дан кем болмауы керек. Кернеудің симметриялы еместік коэффициентінің нөлдік тізбегін 3с тең болатын уақыт интервалындағы Т_s К_0u орталандырылған бақылаудан алынған нәтижесі келесі формула арқылы есептеледі: К_0ui

.

(111)

Бақылау саны 9-дан кем болмауы керек.

Жиілік ауытқуы D f.

Электр жүйесіндегі айнымалы токта кернеу жиілігінің ауытқуы жиіліктің ауытқу көрсеткішімен сипатталып, келесідей нормаланады:

- қалыпты рұқсат етілетін D f тең ± 0,2 Гц;

- шекті рұқсат етілетін D f тең ± 0,4 Гц.

Жиіліктің герцтағы орталандырылған мәнін уақыт интервалы 20 с тең бақылау нәтижесінде келесі формуламен есептеледі

.

(112)

Бақылау саны N 15-тен кем болмауы керек.

Жиіліктің герцтағы ауытқуын (D f) келесі формуламен есептейді

(113)

мұндағы f_ном – жиіліктің номинал мәні.

 

 

15 дәріс. Электр энергиясын есепке алу. Электр қауіпсіздігін қорғау шаралары

 

Дәрістің мазмұны:

- электр энергиясын есепке алудың түрлерімен танысу.

Дәрістің мақсаты:

- электр энергиясын бақылау мен есепке алудың техникалық құралы.

 

Электр энергиясын есепке алу

1) электр энергиясын төлемдік есепке алу – кәсіпорынның электрмен жабдықтау ұйымымен ақшалай есептеу.

2) техникалық (бақылау үшін) есепке алу цех пен кәсіпорынның ішкі электр энергиясының шығынын бақылаудың арасындағы шаруашылық есептеуі үшін қажет.

Төлемдік санауыштар электрмен жабдықтау ұйымның электр торабының баланстық бөлігі мен тұтынушы аралығында орнатылады: қосалқы стансаларда алшақтатылған желілерге егер олардан тек жалғыз кәсіпорын қоректенсе, ал егер желі магистралды болса, онда стансалардың 0,5 сыныпты трансформаторлары болған жағдайда БТҚС-ның (басты төмендеткіш қосалқы станция) жоғары кернеуіне орнатылады. Бұған кері жағдайда төменгі кернеуіне (6-10 кВ) орнатылады, ал трансформаторлардағы электр энергияның шығыны есептік жолмен анықталып төленеді.

Техникалық (бақылау үшін) есепке алудың санауыштар БТҚС-ң трансформаторының төменгі кернеу жағына (6-10 кВ) және таратушы қосалқы стансалардың кірісіне орнатылады.

Активті электр энергияны бақылаушы санауыштар цехтік ТП қоректендіретін 6-10 кВ желілерде және де электр берілісінің 6-10 кВ барлық желілерінде орнатылды: АҚ, СҚ, электр пештер.

Реактивті электр энергиясын бақылаушы санауыштар барлық қарымтауыш құрылғыларда орнатылды: КБ, СҚ, СК және де цехтік ТП қоректендіретін желілердегі тұтынушыларға қарай.

ЭЭБЕАЖ – электр энергияны бақылау мен есепке алудың автоматтандырылған жүйесі.

Қазіргі уақытта Қазақстандық «Сайман корпорациясы» энергетикалық кәсіпорындарда, өнеркәсіпте және тансымдық секторда, бір-бірінен санауыштан алынған мәліметті диспетчерлік орынға жеткізу тәсілдерімен ерекшелінетін электр энергияны есепке алудың екі жүйесін жасап өндіруде.

RLC технологиялы техникалық және программалық құралдар комплексі «Saiman Net» тұрмыстық тұтынушылар үшін және өнеркәсіптік кәсіпорындарда ақпаратты қабылдап және тарататын жоғары жиілікті байланыс арналары ретінде бұрыннан белгілі 0,4 кВ күштік желіні пайдалана отырып, электр энергиясы санауыштың телеметрикалық шығысынан импульстер мөлшер жайын өлшеуге арналған ақпаратты-импульстік болып табылады.

Электр қауіпсіздігінің қорғану шаралары.

Электр қондырғылар электр қауіпсіздігіне қатысты төрт түрге бөлінеді:

а) бейтарабы терең жерге қосылған немесе тиімді жерге қосылған желідегі 1 кВ жоғары кернеулі электр қондырғылар;

б) бейтарабы оқшауланған немесе доға сөндіргіш реактор арқылы жерлендірілген;

в) тікелей жерлендірілген бейтараптамалы 1 кВ дейінгі электр қондырғылары;

г) оқшауламаланған бейтарапталмаған 1 кВ дейінгі электр қондырғылар.

Тікелей жерлендірілген бейтараптама дегеніміз жерлендіргіш құрылғыға тікелей немесе аз кедергі арқылы (мысалы, трансформаторы арқылы) қосылған трансформаторлар немесе генератор бейтараптамасы.

Оқшауламаланған бейтараптама деп жерлендіргіш құрылғыға қосылған немесе оған үлкен кедергілі сигнал беруші, өлшеуіш, қорғаушы аспаптар және жерлендіруші доға сөндіргіш реактор мен оған қажетті құрылғылар арқылы трансформатор немесе генератор бейтараптамасын айтамыз.

Электр қондырғыштың белгілі бір бөлігін немесе басқа бір қондырғыны жерлендіру деп сол бөлігі жерлендіруші құрылғымен арнайы электрлік қосылуын айтады. Электр қондырғысының металды бөліктерін электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету мақсатында жерлендіруді қорғаныстық жерлендіру деп атайды.

Жұмыстық жерлендіру – электр қондырғысының ток жүретін бөлігін жерлендіру. Ол электр қондырғының қалыпты жұмыс режімін қамтамасыз етеді.

Нөлдеу дегеніміз кернеу астында қалуы мүмкін болған электр қондырғысының металды бөліктерін қорғаныстық нөлдік сыммен қосуды айтамыз.

Нөлдеу кернеуі 1 кВ дейінгі бейтарабы терең жерге қосылған төрт сымды үш фазалы тораптарда қолданады.

Жерге қосу құрылғысы жерге қосқыштан және жерге қосатын сымдардан тұрады.

Жасанды жерге қосқыш деп, арнайы жерлендіру мақсатымен жасалған жерге қосқышты айтады. Табиғи жерге қосқыш ретінде ғимараттардың, коммуникацияның жерге көмілген ток өткізетін бөліктерін, су және басқа құбырларын, кәбілдің қорғасын қабатын пайдалануға болады.

Жерлендірудің немесе нөлдеудің магистралы дегеніміз оларға сәйкес екі немесе бірнеше тармақты жерлендіргіш немесе нөлдік қорғаныстық сым.

Жерге қосатын сым деп жермен қосылатын бөлікті жерге қосқышпен байланыстыратын сымды айтады. Электр қондырғысының қорғаныстық сымы адамдар мен жануарларды электр тогына түсіп қалуынан қорғайды. 1 кВ дейінгі электр қондырғысында трансформатордың немесе генератордың терең жерге қосылған бейтараптамасымен жалған қорғаныстық сым нөлдік қорғаныстық сым деп атайды. 1 кВ дейінгі электр қондырғыларында нөлдік жұмыстық сым дегеніміз электр берілісін қоректендіретін және үшфазалы тораптардағы трансформаторлардың немесе генератордың терең жерге қосылған бейтараптамасымен, бірфазалы ток көзінің терең жерге қосылған шығысымен, үш сымды тораптағы тұрақты токтың терең жерге қосылған нүктесімен жалғанған сымды айтады.

Жалпы қойылатын талаптар.

Оқшаулама бүлінген уақытта адамдарды электр тогының соғуынан қорғау үшін келесі қорғану шараларының бірі қолдануы тиіс:

а) жерлендіру;

б) нөлдеу;

в) қорғаныстық ажырату;

г) бөліктеуіш трансформатор;

д) аз кернеу;

е) екі қабатты оқшаулама;

ж) потенциялдарды деңгейлестіру.

Электр қондырғыларын жерлестіру немесе нөлдеуді:

а) 380 В және одан жоғары кернеуде айнымалы тоқтың, 440 В және одан жоғары кернеуде тұрақты тоқтың барлық электр қондырғыларына;

б) 42 В жоғары, 380 В төмен номиналды кернеуде айнымалы тоқтың, 110 В жоғары, 440 В төмен тұрақты тоқ – тек қана жоғары қауіпті, өте қауіпті бөлмеде және сыртта орнатылатын қондырғыларына орындайды.

Электр қондырғыларын жерлендіру үшін бірінші табиғи жерге қосқыш пайдалануы қажет.

Әртүрлі кернеудегі әртүрлі бір-бірімен аумақтық жақын электр қондырғыларын жерлендіру үшін бәріне ортақ бір жерлендіруші құрылғыны пайдалану тиімді.

1 кВ жоғары кернеулі, бейтараптамасы тиімді жерге қосылған тораптардың электр қондырғыларының жерлендіруші құрылғысын келесідей талаптарды сақтай отырып орындаған жөн:

а) олардың кедергілеріне (R_з.у.) қойылатын талаптар;

б) не олардың жанасу кедергілеріне, сонымен қатар құрылымына қойылатын талаптарды сақтап және жерлендіруші құрылғылардың кернеуін азайту.

Жерлендіруші құрылғының кедергісі (R_з.у.) әр жылдың кез келген уақытында табиғи жерлендіргішпен қоса жалпы 0,5 Ом-нан аспауы керек

Rз.у. ≤ 0,5 Ом.

(114)

Жанасу кернеуіне қойылатын талаптарды сақтай отырып, орындалған жерлендіруші құрылғы жылдық кез келген мерзімінде ол арқылы жерге тұйықталу тогы аққан кезде жанасу кернеуінің мәнін нормаланған мәннен аспауын қамтамасыз етуі қажет. Бұл жағдайда кедергі R_з.у. жерлендіруші құрылғы кернеуінің рұқсат етілген мәні және жерге тұйықталу тогы арқылы анықталады.

Бейтараптамасы оқшауланған тораптардағы 1 кВ жоғарғы кернеуі электрлік қондырғылар.

Мұндай қондырғыларда R_жқ жылдың кез келген уақытында есептелген жерге тұйықталу тогы аққанда, табиғи жерлендіргіштердің кедергісін қоса алғанда келесідей мәндерден аспауы керек:

а) 1 кВ дейінгі және 1 кВ жоғары кернеулі электр қондырғыларына жерлендіруші құрылған бір уақытта пайдаланылса

Rз.у. £ 0,5 Ом.

(115)

660, 380 және 220 В сызықтық кернеулерге сәйкес 2,4 және 10 Ом-нан аспауы қажет.

(116)

мұнда Iз – есептік жерге тұйықталу тогы, А

Сонымен қатар 1 кВ дейінгі электр қондырғыларды жерлендіруге қойылатын талаптар да орындалу керек;

б) егер жерлендіруші құрылғыны тек қана 1 кВ жоғары кернеулі электр қондырғыларына ғана пайдалансақ

.

(117)

Бейтараптамасы терең жерге қойылған тораптардағы 1кВ дейінгі кернеулі электр қондырғылар.

Жерлендіруші құрылғының кернеуі 2,4 және 8 Ом-нан аспауы керек, егер сәйкесінше үш фазалы ток көзінің сызықтық кернеулері U_c=660, 380 және 220 В болса, ал бір фазалы ток көзінің сызықтық кернеуі 380, 220 және 127 В-қа тең болған жағдайда. Бұл кедергілер табиғи жерлендіргіш кедергісін қоса алғанда қамтамасыз етілуі қажет.

Әдебиеттер тізімі

 

1. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ ИНФРА-М, 2006. – 480 с.

2. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений /Б.И. Кудрин. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005. – 672 с.

3. Киреева Э.А. Справочные материалы по электрооборудованию (цеховые электрические сети, электрические сети жилых и общественных зданий), 2004.

4. Киреева Э.А. и др. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. – М.: НТФ Энергопрогресс, Энергетик, 2003. – 120 с.

5. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: Учебное пособие для сред. проф. образования. – М., 2001. – 320 с.

6. Правила устройств электроустановок. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2001. – 928 с.

7. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для проф. учебных заведений. – М.: Высшая школа, 2001. – 336 с: ил.

         8. Миронов Ю.М., Миронова А.И. Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

9. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. –  М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с.

10. Справочник по проектированию электроснабжения Электроустановки промышленных предприятий. /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. –  М.: Энергоатомиздат, 1990. – 476 с.

11. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. – 4 изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. 

12. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Электрооборудование / Под ред. А.А. Федорова. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

13. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Электроснабжение / Под ред. А.А. Федорова. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

14. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. – М.: Высшая школа, 1986. – 400 с.