Основи електропостачання
Джерела електричної енергії. Передача і розподіл електроенергії
Електрична енергія універсальна: вона зручна для дальніх передач, легко розподіляється по окремих споживачах і за допомогою порівняльних нескладних пристроїв перетвориться в інші види енергії.
Ці задачі вирішує енергетична система, в якій здійснюються перетворення енергії палива або падаючої води в електричну енергію, трансформація струмів і напруги, розподіл і передача електричній енергії споживачам.
Джерелами електричної енергії служать теплові (ТЭС), гідравлічні (ГЭС) і атомні (АЕС) електростанції, що мають загальний режим виробництва енергії. Лінії електропередачі, трансформаторні і розподільні пристрої забезпечують спільну роботу електростанцій і розподіл енергії між споживачами.
Передача і розподіл електроенергії будується за ступінчастим принципом (мал. 3.1). Для зменшення втрат в лініях електропередач (ЛЭП) напругу підвищують за допомогою трансформаторів, що підвищують (ГПП-1) і знижуючих (ГПП-2), встановлюються на електричних підстанціях
. Від крупних підстанцій електроенергія подається безпосередньо до об'єктів, на яких на трансформаторних підстанціях (ТП) проводиться остаточне пониження напруги. Розподіл електроенергії в електричних мережах проводиться, як правило, трифазним змінним струмом частотою 50 Гц.
У початковий період будівництва у видалених районах застосовують як тимчасові джерела електропостачання власні електростанції, як правило, пересувні (мал. 3.2).
2. Споживачі електроенергії
Приймачем електроенергії (електроприймачем) є електрична частина технологічної установки або механізму, що одержуюча енергію з мережі і витрачає її на виконання технологічних процесів. Споживаючи електроенергію з мережі, електроприймач, по суті, перетворить її в інші види енергії: механічну, теплову, світлову або в електроенергію з іншими параметрами (по роду струму, напрузі, частоті). Деякі технологічні установки мають декілька електроприймачів: верстати, крани, і т.п.
Електроприймачі класифікуються за наступними ознаками: напрузі, роду сили струму, його частоті, одиничній потужності, ступеню надійності електропостачання, режиму роботи технологічному призначенню.
По напрузі електроприймачі підрозділяються на дві групи: до 1000 В і понад 1000 В.
По роду сили струму електроприймачі підрозділяються: на приймачі змінного струму промислової частоти (50 Гц), постійного струму і змінного струму частотою, відмінною від 50 Гц (підвищеною або зниженою).
Одиничні потужності окремих електроприймачів і електроспоживачів різні — від десятих доль кіловата до декількох десятків мегават.
По ступеню надійності електропостачання правила пристрою електроустановок (ПУЭ) передбачають три основні категорії:
Споживачі, перерва в постачанні яких електроенергією пов'язана з небезпекою для людей або спричиняє за собою великий матеріальний збиток (доменні цехи, котельні виробничої пари, підйомні і вентиляційні установки шахт, аварійне освітлення і ін.) - Вони повинні працювати безперервно.
Споживачі, перерва в електропостачанні яких може привести до масового о
продукції, простою технологічних механізмів, робочих, промислового транспорту. Перерва в електропостачанні цієї категорії допускається на якийсь час, необхідне для включення резервного живлення силами експлуатаційного персоналу.
Споживачі, які не підходять під вказані вище характеристики. Приймачі даної категорії допускають перерву в електропостачанні не більш однієї доби.
Характеристики електроприймачів. До загальнопромислових установок відносяться вентилятори, насоси, компресори, повітродувки і т.п. В них застосовуються асинхронні і синхронні двигуни трифазного змінного струму частотою 50 Гц, на напрузі від 127 В до 10 кВ, а там, де потрібне регулювання продуктивності, — двигуни постійного струму. Характер навантаження рівний, поштовхи її спостерігаються тільки при пуску. Основні агрегати (насоси, вентилятори і т.п.) мають тривалий режим роботи. Дана група електроприймачів відноситься, як правило, до першої категорії надійності. Деякі вентиляційні і компресорні станції відносяться до другої категорії надійності.
Регульований електропривод технологічних механізмів і двигуни верстатів з підвищеною швидкістю обертання отримують живлення від преобразовательных установок. Режими їх роботи різні і визначаються режимом механізму.
Преобразовательные установки на промислових підприємствах служать для живлення електроприймачів, механізмів і установок, які із-за особливостей технологічних режимів повинні працювати або на постійному, або на змінному струмі з частотою, відмінною від 50 Гц.
Перетворювачами струму служать двигуни-генератори, ртутні і напівпровідникові випрямлячі, що харчуються від трифазних мереж змінного струму промислової частоти на напрузі до 10кВ.
До електротехнологічних установок відносяться електронагрівальні і електролізні установки, установки електрохімічної, і ультразвукової обробки металів, електромагнітні установки (сепаратори, муфти), устаткування електрозварювання.
Електронагрівальні установки об'єднують електричні печі і електротермічні установки, які за способом перетворення електроенергії в теплову розділяються на печі опору, індукційні печі і установки, дугові електричні печі, печі конденсаторного нагріву.
Печі опору отримують живлення від трифазних мереж змінного струму частотою 50 Гц, в основному на напрузі 380/220 В.
Індукційні плавильні печі випускаються із сталевим сердечником і без нього, потужністю до 4500 кВ • А. Питание індукційних печей і установок гарту і нагріву здійснюється від трифазних мереж змінного струму частотою 50 Гц, на напрузі 380/220 В і вище залежно від потужності.
Перераховані печі і установки індукційного нагріву відносяться до приймачів другої категорії надійності.
Устаткування електрозварювання харчується напругою 380 або 220 В змінного струму промислової частоти. Потужності устаткування електрозварювання залежно від його типу можуть бути від 100 В-А до 10 MB-А. Дугове електрозварювання на змінному струмі виконується за допомогою одно- або трифазних зварювальних трансформаторів або машинних перетворювачів. На постійному струмі застосовуються зварювальні Для контактної зварки трансформаторы використовуються - або трифазні зварювальні установки.
Устаткування електрозварювання працює в повторно-короткочасному режимі. Однофазні зварювальні приймачі (трансформатори і установки) дають нерівномірне навантаження по фазах трифазної живлячої мережі. Коефіцієнт їх потужності коливається в межах 0,3...0,7. Зварювальні установки по ступеню надійності відносяться до другої категорії.
Потужність електроприводів підйомно-транспортних пристроїв визначається умовами виробництва, її значення коливається від декількох до сотень кіловат. Для їх живлення використовується змінний струм напругою 380 і 660 В і постійний струм напругою 220 і 440 В. Режим роботи — повторно-короткочасний. Навантаження на стороні змінного трифазного струму — симетрична. Коефіцієнт потужності міняється відповідно завантаженню в межах від 0,3 до 0,8. По надійності електропостачання підйомно-транспортне устаткування відноситься до першої або другої Категорії (залежно від призначення і місця роботи).
Електричні освітлювальні установки є в основному однофазними приймачами. Лампи світильників мають потужності від десятків ватів до декількох кіловат і харчуються напругою до 380 В. Светильники загального освітлення (з лампами розжарювання або газорозрядними) харчуються переважно від мереж 220 або 380 В. Светильники місцевого освітлення з лампами розжарювання на 12 і 36 В харчуються через знижувальні однофазні трансформатори. Рівномірне завантаження фаз трифазної мережі досягається шляхом угрупування світильників по фазах. Характер навантаження тривалий.
Електроосвітлювальні установки відносяться до другої категорії надійності. У тих випадках, коли відключення освітлення загрожує безпеці людей або неприпустимо за умовами технологічного процесу, передбачаються системи аварійного освітлення. Лампи ДРЛ, для яких характерне тривале запалення, в таких системах не застосовуються.