Некоммерческое акционерное общество
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра электрических станций, сетей и систем
ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ. ПРОИЗВОДСТВО,
ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ. ЧАСТЬ 2
Конспект лекций
для студентов специальности 5В071800 - Электроэнергетика,
5В081200 – Энергообеспечение сельского хозяйства
Алматы 2013
Cоставители: В.Н. Сажин, Н.А. Генбач. Введение в специальность. Производство, передача и распределение электроэнергии. Конспект лекций для специальностей 5В071800- Электроэнергетика, 5В081200 - Энергообеспечение сельского хозяйства. - Алматы: АУЭС, 2013,- 31с.
Рассмотрены общая характеристика систем передачи и распределения электроэнергии. Даются конструктивные особенности элементов воздушных и кабельных линий, рассмотрены вопросы управления электроэнергетическими системами, изложены новые способы передачи электроэнергии на расстояние, а также общие сведения о системах электроснабжения потребителей электроэнергии.
Ил.-13, табл.-1, библиогр. - 7 назв.
Рецензент: канд. техн. наук, проф. кафедры ЭАПУ Ю.А. Цыба
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинский университет энергетики и связи» на 2013г.
© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2013 г
Введение
Дисциплина «Введение в специальность. Производство, передача и распределение электроэнергии» знакомит студентов первого курса с их будущей специальностью – электроэнергетикой, ее значением в современном обществе, историей развития и влиянием ее на технический прогресс. От того, насколько заинтересуется студент будущей специальностью, в значительной степени зависит его последующая студенческая и даже инженерная биография. В процессе учебы студент получает не только представление о будущей специальности, но и определенные навыки работы в вузе. Эта общеэнергетическая дисциплина дает представление о всех разделах энергетики и их взаимосвязях, энергетических системах и основных, происходящих в них процессах преобразования, передачи и потребления электроэнергии, принципах работы и конструктивном исполнении энергетических установок, современном состоянии и перспективах развития энергетики.
Конспект лекций состоит из 8 лекций, снабженных многочисленными иллюстрациями, схемами.
В лекциях 1,2 дается общая характеристика систем передачи и распределения электроэнергии, основные термины и определения, классификация электрических сетей, требования к электрическим сетям.
В лекциях 3,4 даются конструкции основных элементов воздушных линий, конструктивные особенности кабельных линий.
В лекциях с 5 по 7 рассматриваются вопросы передачи энергии переменным и постоянным током, управление электроэнергетическими системами, рассмотрены новые способы передачи электроэнергии.
В лекции 8 рассмотрены основные сведения о системах электроснабжения, основные термины и определения, основные группы потребителей и требования к системам электроснабжения.
1 Лекция. Общая характеристика систем передачи и распределения электрической энергии
Содержание лекции: назначение систем передачи и распределения электрической энергии и ее характерные особенности.
Цель лекции: основные термины и определения, рассмотрение классификации электрических сетей и требований, предъявляемых к ним.
1.1 Основные понятия, термины и определения
Производство электроэнергии концентрируется преимущественно на крупных электростанциях, работающих совместно (параллельно). Центры потребления электроэнергии (промышленные предприятия, города, сельские районы и т.п.) удалены от ее источников на десятки, сотни километров и распределены на значительной территории.
Для характеристики системы передачи и распределения электроэнергии и всей структуры «генерация- передача- потребление» введем некоторые понятия, термины и определения.
Электроустановка – совокупность аппаратов, машин, оборудования и сооружений, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения или потребления электроэнергии. Электроустановки разделяют по величине напряжения до 1000 В (низковольтные) и выше 1000В (высоковольтные).
Электростанция – электроустановка, служащая для производства (генерации) электроэнергии в результате преобразования энергии, заключенной в природных энергоносителях (уголь, газ, вода и др.) при помощи турбо- и гидрогенераторов.
Подстанция – электроустановка, предназначенная для приёма, преобра-зования (трансформации) и распределения электроэнергии, состоящая из трансформаторов (автотрансформаторов) и других преобразователей ЭЭ, распределительных и вспомогательных устройств. В зависимости от назначения
подстанции выполняются трансформаторными или преобразовательными -выпрямительными, двигатель-генераторными и др. Подстанция может быть повышающей (повысительной), если преобразование величины напряжения переменного тока осуществляется с низшего напряжения на высшее (подстанции электростанций), и понижающей (понизительной) – в случае трансформа-ции высшего напряжения на низшее (подстанции предприятий, городов и др.).
Центр, источник электропитания – источник ЭЭ, на сборных шинах (зажимах) которого осуществляется автоматическое регулирование режима напряжения. Наряду с электростанциями это шины подстанции с трансфор маторами, оснащёнными регуляторами напряжения под нагрузкой (РПН), регулируемыми источниками реактивной мощности, линейными регуляторами и др.
Распределительное устройство – электроустановка, входящая в состав любой подстанции; предназначена для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении (до 1000В и более). РУ содержат коммутационные аппараты, устройства управления, защиты, измерения и вспомогательные сооружения.
Наряду с подстанциями электрическая энергия может распределяться на распределительных пунктах – устройствах, предназначенных для приёма и распределения ЭЭ на одном напряжении (без трансформации) и не входящих в состав подстанции.
Линия электропередачи – электроустановка, предназначенная для передачи электроэнергии на расстояние с возможным промежуточным отбором. Линии выполняются воздушными, кабельными, а также в виде токопроводов на промышленных предприятиях и электростанциях и внутренних проводок в зданиях и сооружениях.
Потребитель электроэнергии, электроприемник – аппарат, агрегат, механизм, потребляющий или преобразующий электроэнергию в другие виды энергии. К потребителям может быть отнесена совокупность электрических нагрузок (ЭН) (дом, посёлок, завод и т. д.), получающих электропитание с шин подстанций того или иного напряжения. В ряде случаев в качестве потребителей рассматривают подстанции, от которых осуществляется электроснабжение жилого района, промышленного предприятия и др. объектов.
Элементами системы передачи и распределения электроэнергии являются: линии электропередачи различных конструкций и напряжений (W), устройства про-дольной и поперечной компенсации (КУ) параметров ЛЭП (установки продольной компенсации и шунтирующие реакторы); трансформаторные под-станции (силовые трансформаторы (Т) и автотрансформаторы, выключатели, разъединители, контрольно-измерительные приборы и т. п.); источники реак-тивной мощности (ИРМ) (конденсаторные батареи, синхронные и статические тиристорные компенсаторы); устройства защиты и автоматики, т. е. ав-томатические регуляторы (АР), устройства релейной защиты (РЗ) и противо-аварийной автоматики (ПА), средства диспетчерского и технологическогоуправления (СДТУ).
Электропередача – это линия с повышающей и понижающей подстан-циями, служащая для транзитной передачи электроэнергии от станции к кон-центрированному потребителю, получающему электроэнергию от шин низшего напряжения понижающей подстанции.
Электрическая сеть – объединение преобразующих подстанций, рас-пределительных устройств, переключательных пунктов и соединяющих их линий электропередачи, предназначенных для передачи ЭЭ от электростанции к местам потребления и распределения её между потребителями. Электрическая сеть эквивалентна развитой высоковольтной сети электропередач. Отдельная электропередача в узком смысле представляет собой электрическую сеть. Развитая электрическая сеть, как по составу электроустановок, так и по функциональному назначению, образует систему передачи и распределения электроэнергии.
Рисунок 1.1- Взаимосвязь объектов, обеспечивающих производство,
передачу, распределение и потребление электрической и тепловой энергии
В современных условиях отдельные электропередачи и в целом системы передачи распределения электроэнергии не работают изолированно; они связывают (объединяют) большинство электрических станций в электроэнер-гетическую систему для совместной (параллельной) работы на общую элек-трическую нагрузку и централизованного снабжения электроэнергией всех потребителей.
Электроэнергетическая (электрическая) система (ЭЭС) – совокупность электрической части электростанций, электрических сетей (сетей элек-тропередач) и потребителей электроэнергии (электроприёмников), а также устройств управления, регулирования и защиты, объединенных общностью режима и непрерывностью (одновременностью) процессов производства, передачи и потребления электрической энергии.
Энергетическая система (энергосистема) – объединение электростан-ций, электрических и тепловых сетей (ТС) и ряда установок и устройств дляРпроизводства, передачи, распределения и потребления электрической и теп-ловой энергии. Установки и устройства: источники энергии – паровые котлы(ПК) или гидротехнические сооружения (ГТС), турбины (Т), генераторы (Г); нагрузки – потребители электрические (ЭН) и тепловые (ПТ) и др.
Более широким, чем электрическая сеть, является понятие «система электроснабжения». Она объединяет все электроустановки, предназначенные для обеспечения потребителей электрической энергией. Из рисунка 1.1 ясно, что система электроснабжения эквивалентна (с учетом ЭП) электрической части энергетической системы – электроэнергетической системе.
2 Лекция. Классификация электрических сетей. Требования к электрическим сетям
Содержание лекции: классификация электрических сетей. Требования, предъявляемые к электрическим сетям.
Цель лекции: изучение классификации электрических сетей по различным признакам и требований к электрическим сетям.
Электрические сети целесообразно классифицировать по ряду показателей, основными из которых являются: конструктивное исполнение, род тока, номинальное напряжение, назначение сети, конфигурация схемы сети.
По конструктивному исполнению различают воздушные, кабельные линии и внутренние проводки. Воздушной называется линия, выполненная неизолированными проводами, которые с помощью изоляторов подвешиваются над землей на опорах.
Кабелем называется система проводов, изолированных взаимно и от окружающей среды. Линии, выполненные кабелем, или кабельные линии, обычно прокладываются в земле. Это имеет свои преимущества – безопасность, сокращение территории, необходимой для отчуждения, но и свои недостатки – большая стоимость, затрудненность эксплуатации и устранения повреждений, сложность изготовления.
Внутренние проводки выполняются изолированными проводами, прокладываемыми на изоляторах или в трубах по стенам и потолкам зданий или внутри стен, а также специальными шинопроводами.
По роду тока различаются сети переменного и постоянного тока. Основные сети переменного тока имеют трехфазное исполнение.
Сети постоянного тока выполняются в настоящее время относительно редко, для сетей промышленных предприятий (например, в цехах электролиза, на алюминиевых заводах).
По напряжению электрические сети можно разделить на низковольтные (до 1000 В) и высоковольтные (выше 1000 В).
По назначению разделяются сети на питающие и распределительные. Питающей линией называется линия, питающая распределительный пункт или подстанцию от центра питания без распределения электроэнергии по ее длине. Распределительной линией считается линия, питающая ряд трансформаторных подстанций или вводы к электроустановкам потребителей.
По конфигурации схемы сети различаются на разомкнутые и замкнутые. К разомкнутым относятся сети, образованные линиями, нагрузки которых могут получать электроэнергию только с одной стороны (см. рисунок 2.1). Замкнутыми сетями называются такие сети, по которым возможно осуществить электроснабжение потребителей не менее, чем с двух сторон (см. рисунок 2.2 а,б).
Рисунок 2.1- Разомкнутая сеть
Рисунок 2.2- Замкнутая сеть
2.1 Требования, предъявляемые к электрическим сетям
Основу системы передачи электрической энергии от электрических станций, её производящих, до крупных районов электропотребления или распределительных узлов электроэнергетических систем составляют развитые сети электропередач или отдельные электропередачи внутрисистемного и межсистемного значения (системообразующие сети) и питающие сети напряжением 220 кВ и выше. Их появление вызвано необходимостью размещения крупных ТЭС и АЭС за пределами жилых зон, а также возможностью выработки части ЭЭ гидроэлектростанциями, расположенными на относительно удаленном расстоянии от городов. Внутрисистемные и межсистемные магистральные линии электропередачи, включая дальние (протяженные) ЛЭП, объединяющие на со-вместную (параллельную) работу электростанции и наиболее крупные под-станции (районы электропотребления), составляют системообразующую сеть. Назначение такой сети – формирование ЭЭС и одновременно выполнять функции передачи, транзита электрической энергии.
Электрические сети должны обеспечивать надежное электроснабжение потребителей и требуемое количество электроэнергии. При этом работа сетей должна соответствовать требованиям наибольшей экономичности. Это относится и к условиям проектирования, и к условиям эксплуатации. Можно выделить пять основных требований к сетям:
Надежность работы. Вопрос о надежности электроснабжения потребителей возникает в связи с тем, что практически все элементы сети с течением времени повреждаются. Повреждения могут происходить при повышении грозовой деятельности, усиленных ветровых воздействиях, тяжелых гололедных образованиях и т.п. Повышение надежности электроснабжения может обеспечиваться не только снижением повреждаемости и резервированием элементов сети, но и другими способами, которые могут оказаться более оправданными экономически. Для осуществления надежного электроснабжения, кроме резервирования, необходимы надежно действующие устройства релейной защиты и автоматики: АПВ – автоматического повторного включения, АРВ – автоматического включения резерва, АЧР – автоматической частотной разгрузки и др.
Качество электроэнергии. Каждый потребитель должен получать качественную электроэнергию. Это определяется основными показателями качества энергии: уровнем напряжения, уровнем частоты, симметрией трехфазного напряжения и формой кривой напряжения.
Качество электроэнергии в современных протяженных электрических сетях с большим количеством электроприемников зависит от многих условий работы сети. Оно оказывается практически различным в разных местах сети, но может регулироваться применением специальных устройств.
Экономичность. Чтобы сеть была экономичной, необходим выбор наиболее целесообразных конфигураций схем сети, напряжений сечений проводов и т.д. Поэтому намечается ряд вариантов, которые сравниваются между собой по установленному критерию, называемому “приведенные затраты”. Этот критерий учитывает потери энергии, капитальные вложения и ущерб. Вариант, у которого приведенные затраты минимальные, является оптимальным.
Безопасность и удобство эксплуатации. Для обеспечения безопасности персонала согласно Правилам технической эксплуатации (ПТЭ) применяют заземления, ограждения, сигнализацию, специальную одежду и другие приспособления.
Кроме обеспечения безопасности, должно быть предусмотрено также удобство эксплуатации: удобство различного рода переключений, подхода к ремонтируемому оборудованию, достаточного прохода для осмотров и т.д.
Возможность дальнейшего развития. Электрическая сеть вследствие увеличения нагрузок, а также непрерывного появления новых потребителей все время находится в состоянии развития и реконструкции. Заменяются, реконструируются линии и трансформаторные подстанции. Необходимо так проектировать электрическую сеть, чтобы была возможность дальнейшего расширения без коренного переустройства сети.
3 Лекция. Конструкции основных элементов воздушных линий электропередачи
Содержание лекции: провода воздушных линий и грозозащитные тросы, опоры ВЛ, изоляторы и линейная арматура.
Цель лекции: изучение конструктивных особенностей воздушных линий электропередачи.
3.1 Общие положения
Воздушные линии электропередачи (ВЛ) предназначены для передачи электроэнергии на расстояние по проводам. Основными конструктивными элементами являются провода, грозозащитные тросы, опоры, изоляторы и линейная арматура. Провода служат для передачи электроэнергии. Для защиты ВЛ от грозовых перенапряжений в верхней части опор над проводами монтируют грозозащитные тросы.
Опоры поддерживают провода и тросы на определенной высоте над уровнем земли или воды. Изоляторы предназначены для изоляции провода от опоры. Линейная арматура предназначена для крепления провода к изоляторам и изоляторов к опорам.
Наибольшее распространение получили одно- и двухцепные ВЛ. Одна цепь трехфазной ВЛ состоит из проводов разных фаз. Две цепи могут располагаться на одной опоре.
3.2 Провода ВЛ и грозозащитные тросы
На ВЛ применяются преимущественно неизолированные (голые) провода. По конструктивному исполнению провода могут быть одно- и много-проволочными, полыми (см. рисунок 3.1). Однопроволочные, преимущественно стальные провода, используются ограниченно в низковольтных сетях. Для придания гибкости и большей механической прочности провода изготавливают многопроволочными из одного металла (алюминия или стали) и из двух металлов (комбинированные) – алюминия и стали. Сталь в проводе увеличивает механическую прочность.
Исходя из условий механической прочности, алюминиевые провода марок А и АКП (см. рисунок 3.1) применяют на ВЛ напряжением до 35 кВ. Воздушные линии 6–35 кВ могут также выполняться сталеалюминиевыми проводамиа выше 35 кВ линии монтируются исключительно сталеалюминиевыми проводами.
а - однопроволочный; б – многопроволочный; в – сталеалюминиевый;
г – многопроволочный с наполнителем; д – полый.
Рисунок 3.1- Конструкции неизолированных проводов ВЛ
Сталеалюминиевые провода имеют вокруг стального сердечника повивы из алюминиевых проволок. Площадь сечения стальной части обычно в 4–8 раз меньше алюминиевой, но сталь воспринимает около 30–40 % всей механической нагрузки; такие провода используются на линиях с длинными пролетами и на территориях с более тяжелыми климатическими условиями (с большей толщиной стенки гололеда). В марке сталеалюминиевых проводов указывается сечение алюминиевой и стальной части, например, АС 70/11, а также данные об антикоррозийной защите, например, АСКС, АСКП– такие же провода, как и АС, но с заполнителем сердечника (С) или всего провода (П) антикоррозийной смазкой; АСК – такой же провод, как и АС, но с сердечником, покрытым полиэтиленовой плёнкой. Провода с антикоррозийной защитой применяются в районах, где воздух загрязнен примесями, действующими разрушающе на алюминий и сталь. Площади сечения проводов нормированы Государственным стандартом. Повышение диаметров проводов при неизменности расходования про-водникового материала может осуществляться применением проводов с на-полнителем из диэлектрика и полых проводов (см. рисунок 3.1, г, д).
В настоящее время за рубежом широко применяются новые конструкции проводов. Это компактные провода серии AERO–Z (см. рисунок 3.2), а также высокотемпературные провода. Применение этих проводов дало следующие преимущества при их использовании:
- увеличение пропускной способности существующих линий;
- снижение механических нагрузок от пляски проводов, прикладываемых к опорам ЛЭП;
- повышение коррозионной стойкости проводов и тросов;
- снижение риска обрыва провода при частичном повреждении нескольких внешних проволок из-за внешних воздействий, в том числе в результате удара молнии;
- улучшение механических свойств проводов при налипании снега или образования льда.
Рисунок 3.2- Конструкция провода AERO–Z
3.3 Опоры воздушных линий
Опоры ВЛ делятся на анкерные и промежуточные. Эти опоры различаются способом подвески проводов. Промежуточные опоры служат для поддержания провода с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов. Анкерные опоры предназначены для натяжения проводов. Расстояние между промежуточными опорами называется промежуточным пролетом или просто пролетом, а расстояние между анкерными опорами – анкерным пролетом.
Анкерные опоры предназначены для жесткого закрепления проводов в особо ответственных точках ВЛ: на пересечениях важных инженерных сооружений ( например, железных и автомобильных дорог), на концах ВЛ и на концах прямых ее участков. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных, и поэтому их число на каждой линии должно быть минимальным.
В точках поворота линии устанавливают угловые опоры. Они могут быть анкерного или промежуточного типа.
На ВЛ применяются специальные опоры следующих типов: транспозиционные – для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные – для выполнения ответвлений от основной линии; переходные – для пересечения рек, ущелей и т.д.
По материалу опоры делятся на деревянные, металлические и железобетонные.
Деревянные опоры применяются на ВЛ до 110 кВ включительно в основном в районах, богатых лесными ресурсами. Недостаток деревянных опор – подверженность древесины гниению и вследствие этого небольшой срок службы.
Металлические опоры (стальные) применяются на ВЛ 35 кВ и выше, обладают высокой механической прочностью и большим сроком службы (см. рисунок 3.3). Однако они требуют большого количества металла и регулярной окраски.
Железобетонные опоры (см. рисунок 3.4) применяются для всех классов напряжений до 500 кВ включительно, долговечней деревянных, отсутствует коррозия деталей, просты в эксплуатации и поэтому получили широкое распространение. Они имеют меньшую стоимость, но обладают большой массой и относительной хрупкостью поверхности бетона, а также малую прочность на поперечный изгиб.
а) б) в) г)
а – промежуточная одноцепная башенного типа на 35–330 кВ; б – промежуточная двухцепная башенного типа на 35–330 кВ; в – промежуточная одноцепная на
оттяжках на 110–330 кВ; г – промежуточная свободностоящая (типа «рюмка»)
на 500–750 кВ.
Рисунок 3.3 - Применение металлических опор на ВЛ и тип опор
а) б) б) г)
а – промежуточная 6–10 кВ; б – анкерно-угловая одноцепная на оттяжках на 35–220 кВ; в – промежуточная двухцепная на 110–220 кВ; г – промежуточная одноцепная портальная на 330–500 кВ.
Рисунок 3.4 - Применение железобетонных опор на ВЛ и тип опор
2.4 Изоляторы и линейная арматура
Изоляторы изготавливаются из фарфора или закаленного стекла и бывают двух видов: штыревые – для линий до 1 кВ и 6 –35 кВ; на линиях 35 кВ они применяются редко – только для малых сечений; подвесные - для линий 35 кВ и выше. Подвесные изоляторы собираются в поддерживающие провод гирлянды на промежуточных опорах, а натяжные гирлянды – на анкерных опорах.
а) б)
а - напряжением до 1 кВ; б - напряжением 10 кВ.
Рисунок 3.5 - Штыревые фарфоровые изоляторы
В подвесных гирляндах провод только поддерживается с помощью зажимов, в натяжных – закрепляется наглухо. Натяжные гирлянды находятся в более тяжелых условиях, чем поддерживающие. Поэтому на линиях до 110 кВ число изоляторов принимается на один больше.
а) б)
Рисунок 3.6 - Подвесные изоляторы ПФ (а) и ПС (б)
В последнее время в эксплуатации широко применяются длинностержневые изоляторы на основе высокопрочных стержней из стеклопластика с полимерным защитным покрытием (см. рисунок 3.7).
а) – с тарелками из этиленпропиленовых мономеров; б – с развитой поверхностью
из кремнийорганической резины; в) – с фторопластовым защитным покрытием стержня и фторопластовыми тарелками.
Рисунок 3.7 – Полимерные изоляторы
Современный полимерный изолятор представляет собой комбинированную конструкцию, части которой выполняют свои определенные функции. В качестве несущего компонента изолятора применяется однонаправленный стеклопластиковый стержень. Он состоит из десятков тысяч тончайших стеклянных волокон, соединенных вместе полимерным связующим составом и обладающих высокой механической прочностью. Для увеличения длины пути утечки тока по поверхности изолятора с целью обеспечения его надежной работы в условиях загрязненной атмосферы к стеклопластиковому стержню прикрепляются изолирующие тарелки. Тарелки закрепляются на оболочке, защищающей несущий стеклопластиковый стержень от всех видов коррозии, атмосферных и химических воздействий. Металлические оконцеватели, армируемые на концах несущего стержня изолятора, обеспечивают необходимую прочность и надежность изолятора. Такие изоляторы позволяют заменить целые гирлянды на ВЛ соответствующих классов напряжения и, таким образом, обеспечить надежность ВЛ. Масса полимерных изоляторов в 5 – 20 раз меньше массы соответствующих гирлянд тарелочных изоляторов. Это обеспечивает преимущества таких изоляторов при транспортировании, монтаже и эксплуатации ВЛ.
4 Лекция. Основные сведения о конструкции кабельных линий
Содержание лекции: основные элементы силового кабеля.
Цель лекции: изучение конструктивных особенностей элементов силовых кабелей и их характеристик.
Силовые кабели состоят из одной или нескольких токоведущих жил, отделенных друг от друга и от земли изоляцией. Поверх изоляции для ее предохранения от влаги, кислот и механических повреждений накладывают защитную оболочку и стальную ленточную броню с защитными покровами. Токоведущие жилы, как правило, изготавливаются из алюминия как однопроволочными (сечением до 16 мм2), так и многопроволочными.
Изоляция выполняется из специальной пропитанной минеральным маслом кабельной бумаги, накладываемой в виде лент на токоведущие жилы. При прокладке кабелей на вертикальных и крутонаклонных трассах возможно перемещение пропитывающего состава вдоль кабеля. Поэтому для таких трасс изготавливаются кабели с обедненно-пропитанной изоляцией и с нестекающим пропитывающим составом. Изготавливаются также кабели с резиновой или полиэтиленовой изоляцией.
Защитные оболочки, накладываемые поверх изоляции для ее предохранения от влаги и воздуха, бывают свинцовыми, алюминиевыми или поливинилхлоридными. Рекомендуется широко использовать кабели в алюминиевой оболочке. Кабели в свинцовой оболочке предусмотрены для прокладки под водой, в угольных и сланцевых шахтах, в особо опасных коррозионно- активных средах. В остальных случаях выбор кабелей в свинцовой оболочке необходимо специально технически обосновать.
Свинцовые, алюминиевые или поливинилхлоридные оболочки надо защитить от механических повреждений. Для этого на оболочку накладывают броню из стальных лент или проволок. Алюминиевая оболочка и стальная броня в свою очередь подлежат защите от коррозии и химического воздействия. Для этого между оболочкой и броней, а также поверх брони накладывают внутренний и внешний защитные покровы. Внутренний защитный покров (или подушка под броней) – это джутовая прослойка из хлопчатобумажной пропитанной пряжи или из кабельной сульфатной бумаги. Поверх этой бумаги накладывают еще две поливинилхлоридные ленты. Наружный защитный покров также из джута, пропитанного антикоррозийным составом. Для прокладки в туннелях и других местах, опасных в пожарном отношении, применяют специальные кабели с негорючими защитными покровами.
На рисунке 4.1 показан трехжильный кабель 1 – 10 кВ с бумажной изоляцией.
1 – алюминиевые токоведущие жилы; 2 – бумага, пропитанная маслом (фазная изоляция ); 3- джутовые заполнители; 4 – бумага, пропитанная маслом (поясная изоляция); 5 – свинцовая или алюминиевая оболочка; 6 – прослойка из джута; 7 – стальная ленточная броня; 8 - джутовый покров.
Рисунок 4.1-Устройство трехжильного кабеля напряжением 1-10 кВ с секторными жилами
Марки кабелей состоят из начальных букв слов, характеризующих их конструкцию. Первая буква А соответствует алюминиевым жилам. Оболочки кабелей обозначаются буквами: А – алюминиевая, С – свинцовая, В – поливинилхлоридная, Н – резиновая, наиритовая; П – полиэтиленовая; кабели с отдельно освинцованными жилами маркируются буквой О. Обозначения марок кабелей с различными бронированными защитными покровами отмечаются следующими буквами: Б – стальные ленты, П – плоские стальные оцинкованные проволоки, К - такие же проволоки, но круглые.
Рядом с маркой кабеля обычно указывают число и сечение токоведущих жил кабеля. Например, ААБ 3х120 означает: кабель с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке, бронированный стальными лентами, с тремя жилами сечением 120 мм2.
Газонаполненные кабели применяются при напряжении 10 – 110 кВ. Это освинцованные кабели с изолирующей бумагой, пропитанной относительно малым количеством компаунда. Кабель находится под небольшим избыточным давлением инертного газа (обычно азота), что значительно повышает изолирующие свойства бумаги. Постоянство давления обеспечивается тем, что утечки газа компенсируются непрерывной подпиткой.
Кабели переменного тока напряжением 110 и 220 кВ изготавливаются маслонаполненными. Масло находится под давлением. В зависимости от этого отличают кабели среднего (для сетей 110 кВ) и высокого (для 220 кВ) давлений. Давление масла поддерживается баками давления, установленными по трассе линии. Давление масла предотвращает появление воздуха и его ионизацию, устраняя одну из основных причин пробоя. Для нахождения мест утечек масла кабели снабжаются сигнализацией давления масла.
В последнее время широко применяются в эксплуатации кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (см. рисунок 4.2).
1 – токопроводящая жила; 2 – изоляция из сшитого полиэтилена; 3 – поясная изоляция; 4 – скрепляющая лента из нетканного полотна; 5 – поясная изоляция из полиэтилена; 6 – броня из двух стальных лент; 7 – битум; 8 – обмотка из полиэтилентерефталатной пленки; 9 – оболочка из полиэтилена.
Рисунок 4.2 – Конструкция кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена
В настоящее время в промышленно развитых странах Европы и Америки практически 100% рынка силовых кабелей занимают кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Переход от кабелей с бумажной пропитанной изоляцией к кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена, связан со всё возрастающими требованиями эксплуатирующих организаций к техническим параметрам кабелей. В этом отношении преимущества этих кабелей очевидны.
Рассмотрим некоторые из них:
- высокая пропускная способность;
- малый вес, меньший диаметр и радиус изгиба;
- низкая повреждаемость;
- полиэтиленовая изоляция обладает малой плотностью, малыми значениями относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь;
- прокладка на сложных трассах;
- монтаж без использования специального оборудования;
- значительное снижение себестоимости прокладки.
Своими уникальными свойствами кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена обязаны применяемому изоляционному материалу. Полиэтилен в настоящее время является одним из наиболее применяемых изоляционных материалов при производстве кабелей. Но изначально термопластичному полиэтилену присущи серьезные недостатки, главным из которых является резкое ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Решением этой проблемы стало применение сшитого полиэтилена.
5 Лекция. Передача электроэнергии на расстояние
Содержание лекции: передача энергии переменным и постоянным током на расстояние.
Цель лекции: изучение возможностей передачи энергии переменным и постоянным током на расстояние.
5.1 Передача энергии переменным током
Необходимость сооружения линий электропередачи объясняется выработкой электроэнергии в основном на крупных электростанциях, удаленных от потребителей относительно мелких приемников, распределенных на обширных территориях.
Линии, предназначенные для распределения электроэнергии между отдельными потребителями в некотором районе и для связи энергосистем, могут выполняться как на большие, так и на малые расстояния и предназначаться для передачи различных мощностей. Для дальних передач большое значение имеет пропускная способность, т.е. та наибольшая мощность, которую можно передавать по линии с учетом всех ограничивающих факторов.
Линии электропередачи относятся к категории ответственных сооружений, надежная работа которых обеспечивается применением различных компенсирующих устройств и установок автоматического регулирования и управления.
Для воздушных линий переменного тока можно приближенно считать, что та максимальная мощность, которую они могут передать, примерно пропорциональна квадрату напряжения и обратно пропорциональна длине передачи. Стоимость сооружения также приближенно можно принять пропорционально напряжению. Поэтому в развитии передач электрической энергии на расстоянии наблюдается тенденция к увеличению напряжения как к основному средству повышения пропускной способности. Со времени создания первых линий электропередачи напряжение повышалось в 1,5 – 2 раза примерно каждые 10 – 15 лет. Рост напряжения давал возможность увеличивать протяженности линий и передаваемые мощности. Так, в 20-е годы прошлого столетия электроэнергия передавалась на максимальные расстояния примерно 100 км, к 30-м годам эти расстояния увеличились до 400 км, а в 60-е годы длина линий достигла 1000-1200 км. В конце 70-х годов была сооружена линия напряжением 1150 кВ, длина которой примерно 2500 км.
Повышение пропускной способности линий достигается в основном за счет увеличения напряжения, однако существенное значение имеет также изменение конструкции линий, введение различных дополнительных компенсирующих устройств, при которых влияние параметров, ограничивающих передаваемую мощность, оказывается уменьшенным. Например, на линиях напряжением 330 кВ и выше расщепляют провода в каждой фазе на несколько электрически связанных между собой проводников, при этом существенно улучшаются параметры линий (уменьшается ее реактивное сопротивление); применяют так называемую последовательную компенсацию – включение в линию конденсаторов и т.д.
5.2 Передача энергии постоянным током
Основными элементами передачи постоянного тока являются высоковольтные теристорные блоки, из которых собираются схемы преобразовательных подстанций. При передаче постоянным током выработка и потребление электроэнергии осуществляются на переменном токе. Чтобы увеличить напряжение в линии электропередачи, напряжение переменного тока на обеих подстанциях повышают с помощью обычных трансформаторов, вентильные обмотки которых последовательно включенные мосты. Это дает возможность увеличивать напряжение линии в зависимости от числа включенных мостов.
Передача постоянного тока может быть осуществлена по одной из систем: «полюс – земля», «два полюса – земля».
Цепью передачи постоянного тока считается система «два полюса – земля», полуцепью – «один полюс – земля»). По схеме «полюс – земля») выполняются маломощные передачи постоянного тока относительно невысокого напряжения. По схеме «два полюса – земля» выполняются более мощные передачи постоянного тока.
В передаче постоянного тока переменный ток на выпрямительной подстанции передающего конца линии преобразуется в постоянный ток, по линии передается постоянный ток и только активная мощность. На приемном конце постоянный ток вновь преобразуется в переменный (инвертируется), а в приемную систему поступает переменный ток. Выпрямительная и инверторная подстанции потребляют при работе реактивную мощность из сети переменного тока на приемном и передающем концах.
В передаче энергии постоянным током высокого напряжения снимаются многие трудности, присущие линиям переменного тока: ограничение передаваемой мощности по условиям устойчивости, необходимость синхронной работы связываемых энергосистем и др. Наряду с этим возникают трудности с сооружением и эксплуатацией преобразовательных подстанций, расположенных по концам передачи. В ряде случаев передача энергии постоянным током может дать значительный технико-экономический эффект, в особенности при сооружении мощных дальних питательных магистралей, связывающих энергосистемы.
Основные преимущества передачи постоянного тока по сравнению с передачей переменного тока:
- удешевление и упрощение линии;
- большая надежность в связи с тем, что линия состоит из двух независимых полуцепей;
- зависимость предела передаваемой мощности только от экономических соображений, но не от устойчивости, поскольку устойчивость передачи определяется в основном инвертором и не зависит от ее длины;
- реализация несинхронной связи между передающей и приемной системами разных частот;
- возможность использования земли в качестве обратного провода;
- удешевление кабелей для преодоления больших водных пространств;
- возможность работы от ГЭС при переменной скорости вращения генераторов, что дает более экономичное использование турбин по условию водотока;
- уменьшение потерь на корону.
Недостатки передачи постоянного тока:
- ложность конструкции подстанций, состоящих из большого числа вентилей и другой аппаратуры;
- трудности с равномерным распределением напряжения по отдельным элементам оборудования из-за наличия многих последовательных элементов;
- искажение формы кривой напряжения и тока приемной и передающей сети из-за высших гармоник, которые генерируют преобразовательные установки при работе передачи;
- неустойчивость инвертора при понижениях напряжения в приемной сети, особенно при несимметричных понижениях;
- трудности отбора мощности, так как выключатель постоянного тока – весьма громоздкое и сложное сооружение;
- более значительное влияние пыли, оседающей под воздействием постоянного напряжения на изоляторах воздушных линий и аппаратов;
- повышенная опасность появления на изоляторах частичных дуг, которые в условиях длительной эксплуатации могут привести к снижению разрядных напряжений внешней изоляции;
- ухудшение работы линейной изоляции, особенно при плохой погоде, из-за увеличения токов утечки и неравномерного распределения постоянного напряжения по элементам подвесных и опорных изоляторов.
Перечисленные технико-экономические показатели рассмотренных электропередач показывают, что каждая электропередача имеет достоинства и недостатки. В соответствии с этим при проектировании энергосистем, выборе типа передачи, разработке нового электрооборудования следует учитывать особенности каждой электропередачи и объективно устанавливать предпочтительную область ее применения.
6 Лекция. Управление электроэнергетическими системами
Содержание лекции: оптимальное управление режимами электроэнергетических систем, системы управления электроэнергетикой.
Цели лекции: изучение характерных свойств электроэнергетических систем и современных систем управления ЭЭС.
Управление ЭЭС осуществляется автоматическими регуляторами и устройствами противоаварийной автоматики. В последнее время для управления стали применять ЭВМ. Настройка автоматических систем управления производится методами синтеза в соответствии с заранее выбранными характеристиками таким образом, чтобы обеспечить экономичность работы системы и высокие качества отпускаемой потребителям электроэнергии.
Выбор вида используемых автоматических устройств, оценка их эффективности и влияния на надежность работы энергосистем производятся на основе оптимизационных расчетов.
Управление режимами ЭЭС должно быть оптимальным, т.е. дающим наилучший технико-экономический эффект в условиях действия противоположных факторов. Например, желая увеличить передаваемую по линии мощность, можно вызвать аварийное отключение этой линии из-за нарушения устойчивости. Одна тенденция состоит в положительном эффекте, получаемом при увеличении передаваемой мощности, другая – в отрицательных последствиях, вызванных понижением надежности и возможностью полного прекращения передачи электроэнергии по линии, причем вероятность прекращения передачи возрастает с увеличением передаваемой мощности.
Для электроэнергетической системы как объекта управления характерны наличие большого числа сложных прямых и обратных связей между многочисленными ее элементами и целевая направленность процесса функционирования.
Электроэнергетические системы относятся к категории больших систем кибернетического типа. Управление ими должно строиться с учетом сложных взаимосвязей энергетики с другими отраслями, биосферой и социальными факторами.
В системе управления электроэнергетикой важное значение имеют ЭВМ. Роль их по мере технического развития энергетических систем возрастает. При этом функции человека становятся более ответственными и творческими.
В электроэнергетических системах вся получаемая энергия немедленно потребляется. Непосредственные колебания электрической нагрузки компенсируются за счет изменения кинетической энергии вращения ротора генератора. Если нагрузка увеличивается, то мощность, вырабатываемая электрическим генератором, возрастает. При этом ротор притормозится и его кинетическая энергия уменьшится. Снижение нагрузки приведет к увеличению кинетической энергии ротора генератора.
Ротор генератора находится на одном валу с турбиной. Уменьшение частоты вращения турбины приведет в действие автоматические устройства, которые увеличат подачу пара или воды в турбину с тем, чтобы сохранить неизменной частоту вращения ротора генератора. Это в свою очередь вызовет уменьшение давления в паропроводах и парогенераторах ТЭС и приведет в действие систему автоматического регулирования режима работы парогенераторов. В результате увеличится подача воды, топлива и воздуха, необходимого для горения топлива.
Таким образом, электрическая станция хотя и не располагает запасами готовой продукции – электрической энергии, однако имеет запасы энергии на промежуточных стадиях преобразования химической энергии топлива в электрическую: механической энергии вращения турбины и генератора, а также внутренней энергии пара.
Энергетической системе свойственна динамичность. Она проявляется в быстрых реакциях на любые изменения состояния системы. Появление возмущений в системе обусловлено многими причинами: случайными атмосферными воздействиями, короткими замыканиями, изменениями нагрузки, отключениями отдельных элементов (линий, трансформаторов, генераторов) и т.д. Под влиянием больших и малых возмущений происходит изменение состояния системы. Колеблются напряжение и частота, меняются потоки мощности по соединительным линиям и т.д.
Современные энергетические системы обладают высокой степенью организованности благодаря насыщенности автоматическими управляющими элементами. В результате работ устройств управления происходит упорядочение системы, приведение ее к большей организованности. Процесс взаимодействия управляющей и управляемой систем состоит из нескольких последовательных этапов:
а) получение данных о состоянии управляемой системы, т.е. информация о ее режиме;
б) передача этой информации в управляющую систему;
в) переработка информации управляющей системой с целью выдачи управляющего сигнала (команды управления);
г) передача команды управления исполнительному органу и выполнение ее, после чего обратная передача информации о выполнении команды в управляющую систему.
7 Лекция. Новые способы передачи электроэнергии
Содержание лекции: газовые линии электропередачи, криогенные линии.
Цель лекции: ознакомление с новыми способами передачи электроэнергии на расстояние.
Возможности дальнейшего повышения предельных мощностей требуют увеличения напряжений и изменения конструкций линий электропередачи. Они связаны с общим техническим прогрессом, в частности, с успехами в полупроводниковой технике, созданием совершенных материалов, разработкой новых видов передачи энергии.
В последнее время большое внимание уделяется созданию новых линий с полностью измененной конструкцией, более компактных и в то же время с большой пропускной способностью. Так «закрытые» экспериментальные линии выполняются в виде замкнутых конструкций, заполненных электроизолирующим газом, с расположенными внутри проводами высокого напряжения (примерно 500 кВ).
Газовые линии электропередачи имеют очень высокие пропускные способности, значительно превосходящие возможности кабелей: у газовой линии 110 кВ пропускная способность составляет 0,25 ГВт, у линии 220 кВ – 1,2 ГВт, у линии 330 кВ – 3 ГВт, у линии 500 кВ – 6,5 ГВт. В черте крупных городов для реализации исключительно высокой пропускной способности газовых линий электропередачи потребуется сооружение подземных тоннелей с циркуляцией воздуха. Не исключено, что в ряде случаев для прокладки газовых линий можно будет использовать тоннели метро. При осуществлении мощных выводов от электростанций, вероятно, найдут применение и надземные, и тоннельные газовые линии электропередачи с пропускной способностью, соответствующей мощности блока станции.
Существует принципиальная возможность беспроводной линии электропередачи, передающей энергию с помощью электромагнитных волн или высокочастотных колебаний, направляемых по волноводу, выполненному в виде полой трубы с металлическими стенками, заполненной воздухом или другим газом. Однако масштабы передаваемых мощностей там совершенно иные, а проблема потерь энергии не стоит так остро, как в традиционных линиях электропередачи. Практическая реализация этих линий в промышленности в настоящее время неприемлема из-за низкой их эффективности.
В ближайшее время достаточно перспективными могут быть новые сверхпроводящие линии с охлаждением их проводников азотом. Криогенные линии электропередачи, т.е. охлажденные ниже 80оК, делятся на две группы: гиперпроводящие и сверхпроводящие.
Линия должна быть заключена в специальную герметичную оболочку, внутри которой обеспечивается охлаждение токопроводов и поддержание низкой температуры по всей длине линии. Охлаждение линии осуществляется специальными криогенными установками, дискретно расположенными по трассе линии. Так как криогенные жидкости имеют большую теплоемкость и теплопроводность по сравнению с их парами, то поддерживаемая рабочая температура должна быть близка к температуре кипения криогенных жидкостей. На рисунке 7.1 показано типичное выполнение криогенной линии электропередачи.
Рисунок 7.1 – Типичное конструктивное выполнение пофазно- экранированной криогенной линии электропередачи переменного тока
Первая оболочка 1 криогенной линии охлаждается гелием, третья 3 – азотом. Для возврата гелия и азота предусмотрены трубы 6 и 7. Между первой и второй 2 оболочками, а также между третьей и внешней 4 оболочкой – вакуум. Токопроводы 5 погружены в гелий и закреплены в первой оболочке специальными распорками из полиэтилена или других специально подобранных синтетических материалов.
Криогенные линии электропередачи открывают совершенно новые технические возможности. У гиперпроводящих и сверхпроводящих линий электропередачи переменного тока небольшой длины, которые после разрешения огромного круга технических проблем смогут конкурировать с кабельными линиями обычного типа, достижима пропускная способность 5 – 10 ГВт. Сверхпроводящие линии электропередачи постоянного тока с пропускной способностью 100 ГВт также могли бы стать потенциальными конкурентами воздушным линиям постоянного тока, если возникнут экономические предпосылки для сверхдальнего транспорта электроэнергии в больших количествах.
Пропускные способности и критические длины кабельных, газовых и криогенных линий электропередачи 110- -500 кВ приведены в таблице 7.1.
Т а б л и ц а 7.1 – Пропускные способности и критические длины кабельных, газовых и криогенных линий электропередачи небольшой длины
|
Тип линии электропередачи |
Номи- нальное напряжение, кВ |
Пропускная способность, ГВт |
Критическая длина, км |
|
Кабельные с естественным охлаждением
|
110 |
0,1 |
30 - 40 |
|
220 |
0,2 |
||
|
330 |
0,3 |
||
|
500 |
0,5 |
||
|
Кабельные с искусственным охлаждением |
110 |
0,2 |
60 - 100 |
|
220 |
0,5 |
||
|
330 |
0,6—0,7 |
||
|
500 |
1—1,3 |
||
|
Газовые в грунте |
110 |
0,1 |
200 - 500 |
|
220 |
0,35—0,5 |
||
|
330 |
0,7-1,0 |
||
|
500 |
1,4-2,0 |
||
|
Газовые в туннеле и надземные |
110 |
0,25 |
|
|
220 |
1,2 |
||
|
330 |
3,0 |
||
|
500 |
6,5 |
||
|
Гиперпроводящие |
220 |
2,0 |
200 - 500 |
|
500 |
4,0 |
||
|
Сверхпроводящие со сверхпроводниками II рода |
220 |
4 |
400 - 1000 |
|
500 |
10 |
8 Лекция. Основные сведения о системах электроснабжения
Содержание лекции: потребители электрической энергии, требования, предъявляемые к системам электроснабжения.
Цель лекции: характеристика потребителей электроэнергии, изучение требований, предъявляемых к системам электроснабжения.
8.1 Основные термины и определения
Электроснабжением называют обеспечение потребителей электро-энергией, системой электроснабжения – совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией. Система электроснабжения может быть определена и как совокупность взаимосвязаных электроустановок, осуществляющих электроснабжение района, города, предприятия (организации).ЭНЕРГИИ
Потребитель – предприятие, организация, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электроэнергии присоединены к электрической сети и используют электрическую энергию.
Приемник электроэнергии – устройство (аппарат, агрегат, установка, механизм), в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии (или в электрическую, но с другими параметрами) для ее использования.
Система электроснабжения общего назначения – совокупность электроустановок и электрических устройств энергоснабжающей организации, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных потребителей.
8.2 Основные группы потребителей электрической энергии
В зависимости от выполняемых функций, возможностей обеспечения схемы питания от энергосистемы, величины и режимов потребления электроэнергии и мощности, особенностей правил пользования электроэнергией потребителей электроэнергии принято делить на следующие основные группы:
- промышленные и приравненные к ним;
- коммунально-бытовые;
- электрифицированный транспорт;
- производственные сельскохозяйственные.
Промышленные предприятия потребляют от 30 до 70% электроэнергии. Значительный разброс промышленного потребления определяется индустриальной развитостью и климатическими условиями различных стран; для индустриально развитых стран характерны количественные значения данного энергопотребления 50-70%. В данную группу входят предприятия машиностроения, черной и цветной металлургии, химической промышленности, стройматериалов и многих других производств.
Суммарные установленные мощности электроприемников и соответствующие им электрические нагрузки промышленных предприятий изменяются весьма в широких пределах, ориентировочно от единиц мегаватт ( металлообработка, мелкое машиностроение и т.п.) до 300-500 МВт и более (крупное машиностроение, черная металлургия, электролиз алюминия и иных цветных металлов). Вместе с тем для основной части предприятий характерны мощности в пределах 30-150 МВт.
Электроснабжение коммунально- бытовых потребителей. К данной группе относится широкий круг зданий, расположенных в жилых районах городов и населенных пунктов. Это – жилые здания, здания административно-управленческого назначения, учебные и научные заведения, магазины, здания здравоохранения, культурно-массового назначения, общественного питания и т.п. Установленная мощность электроприемников в жилых и общественных зданиях ( в зависимости от типа, количества этажей и жилых секций) составляет от 100-200 кВт до единиц мегаватт.
Основными типами современных электроприемников зданий данного назначения являются приборы электрического освещения, нагревательные приборы (плиты, отопление, горячая вода), холодильники и морозильники, кондиционеры воздуха и различные приборы электронного типа (аудио-видеотехника, и т.п.). Преобладание ламп накаливания в осветительных установках и электроприемников нагревательного типа определяют высокие значения коэффициентов мощности на вводах в здания (0,9-0,95) в часы суточных максимумов нагрузок.
Электроснабжение электрифицированного транспорта. Выпрямительные подстанции электротранспорта на постоянном токе (городской, промышленный, междугородний) и понижающие подстанции междугороднего электротранспорта на переменном токе питаются электроэнергией от электрических сетей электроэнергетических систем. Соответственно подстанции городского электротранспорта (трамвай, троллейбус, метрополитен) располагаются на территориях городов и являются потребителями электроэнергии городских сетей. Понижающие подстанции междугороднего транспорта, питающиеся непосредственно от электрических сетей энергосистем, как правило, также располагаются на территории или вблизи населенных пунктов. Понижающие подстанции междугороднего электротранспорта питаются по сетям 35-110-220 кВ.
Системы электроснабжения электрического транспорта должны иметь высокую надежность электроснабжения.
Электроснабжение сельского хозяйства. Система электроснабжения сельского хозяйства включает питание электроэнергией всех потребителей, располагающихся на территории сельскохозяйственных районов. Это - электроснабжение всех видов сельскохозяйственных производств, а также комплексов коммунально-бытовых потребителей сельских населенных пунктов. Примерами потребителей электроэнергии в данной области являются животноводческие, птицеводческие, зернообрабатывающие комплексы, зерно- и овощехранилища, парниковые установки, а также жилые здания, медицинские, торговые, культурно-образовательные учреждения и т.п. Электрические нагрузки отдельных потребителей изменяются в весьма широких пределах: от единиц киловатт для малоэтажных зданий до единиц мегаватт для животноводческих и зернообрабатывающих комплексов.
Питание электроэнергией сельскохозяйственных потребителей осуществляется преимущественно от подстанций 35-110 кВ.
8.3 Основные требования к системам электроснабжения
По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭэлектроприемники разделяют на три категории.
К I категории относят электроприемники, перерыв в работе которых
может представлять опасность для жизни людей, причинить значительный ущерб народному хозяйству, вызвать повреждение дорогостоящего основно-
го оборудования, массовый брак продукции, нарушение сложного технологического процесса, функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.
Примеры электропотребителей I категории: котлы-утилизаторы, насосы водоснабжения и канализации, газоочистки, приводы вращающихся печей, печи с кипящим слоем, газораспределительные пункты, станы непрерывной прокатки, водоотлив, подъемные машины, вентиляторы главного проветривания, вентиляторы высокого давления и обжиговые, аварийное освещение.
Из состава I категории выделяют особую группу электроприемников бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства в целях предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. В качестве примеров электроприемников особой группы для черной металлургии можно назвать электродвигатели насосов водоохлаждения доменных печей, газосмесительные станции воздухонагревателей, насосы испарительного охлаждения основных технологических установок.
Во II категорию входят электроприемники, перерыв электроснабженикоторых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальнодеятельности значительного числа городских и сельских жителей.
К III категории относят все остальные электроприемники, не подходя-щие под определения I и II категорий. Это главным образом различные вспо-могательные механизмы в основных цехах, цехи несерийного производства.
Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Перерыв в их электроснабжении при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания от другого (на время действия АВР).
Независимым источником питания называется источник, на котором сохраняется регламентированное напряжение при исчезновении его на другом или других источниках питания. К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении двух условий:
1) каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника;
2) секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.
Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать электро-энергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания.
При нарушении электроснабжения от одного из источников питания допус-тимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения ре-
зервного питания с помощью дежурного персонала или выездной оперативной бригады.ЛЕКЦИЯ 2 УРОВНИ (СТУПЕНИ) СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОС
Для электроприемников III категории электроснабжение может быть от одного источника питания при условии, что перерывы, необходимые для ре-монта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не
более одних суток.
Главная понизительная подстанция считается одним источником, если питается по одной двухцепной линии, и двумя источниками, если питается по двум одноцепным линиям (на разных опорах) или по двум кабельным линиям, проложенным по разным трассам. ТЭЦ можно принять за несколько источников питания, если при выходе из строя генератора или при аварии на секции остальные секции (генераторы) продолжают работать.
Отдельная трасса для кабельной линии – это отдельные (самостоятельные) траншея, блок, туннель (для последнего случая отдельной трассой можно назвать прокладку в трехстенном туннеле). Электроснабжение потребителей I категории должно осуществляться от двух независимых источников по отдельным трассам.
Категории – одно из ключевых условий, определяющих схему электро-снабжения.
Список литературы
1. Идельчик В.И. Электрические системы и сети: Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1989.
2. Электрические системы: Электрические сети /Под ред. В.А. Веникова.- М.: Высшая школа, 1997.
3. Электрические системы и сети в примерах и иллюстрациях: Учеб. пособие для электроэнергетич. спец/ Под ред. В.А. Строева.- М.: Высш. шк., 1999.
4. Евдокунин Г.А. Электрические системы и сети: Учебное пособие для электроэнергетических спец. вузов. – СПб.: Издательство Сизова М.П., 2001.
5. Герасименко А.А. Передача и распределение электроэнергии: Учеб. пособие. – Ростов-на Дону: Феникс, 2006.
6. Лыкин А. В. Электрические системы и сети: Учебное пособие. – Новосибирск: НГТУ, 2008.
7. Соколов С.Е, Сажин В.Н, Н.А. Генбач Н.А. Электрические сети и системы. Учебное пособие. – Алматы: АИЭС, 2010.
Содержание
|
3 4 7 10 16 19 22 24 27 31 |
Введение
1 Лекция. Общая характеристика систем передачи и распределения электроэнергии
2 Лекция. Классификация электрических сетей. Требования к электрическим сетям
3 Лекция. Конструкции основных элементов воздушных линий электропередачи
4 Лекция. Основные сведения о конструкции кабельных линий
5 Лекция. Передача электроэнергии на расстояние
6 Лекция. Управление электроэнергетическими системами
7 Лекция. Новые способы передачи электроэнергии
8 Лекция. Основные сведения о системах электроснабжения
Список литературы
Св. план 2013 г поз. 230