44. Реактивная мощность как параметр режима эл. Системы. Продольная и поперечная компенсация реактивной мощности.
Режим работы ЭС определяется следующими параметрами (U,I,P,Q) среди них Q=IU√3×sinφ.
При подключении к эл. сети акт.-инд. нагрузки I отстает от U на угол сдвига фаз φ. ЭП с такой нагрузкой потребляет как акт. так и реакт. мощность. Прохождение в эл. сетях реактивных токов обуславливает добавочные потери акт. мощности в линиях, тр – рах, генераторах эл. станций, дополнительные потери U, требует увеличения ном. мощности или числа тр – ров, снижает пропускную способность всей СЭС.
Основными потребителями Q индуктивного характера на пром. предприятиях являются АД (60 – 65%), тр – ры, включая сварочные (20 – 25%), вентильные преобразователи, реакторы и прочие ЭП. Q дополнительно нагружаются питающие и распределительные сети предприятия, соответственно увеличивается общее потребление эл. энергии.
Меры по снижению потребления Q: естественная (без применения спец. комп. устройств (КУ)) и искусственная (с применением КУ) компенсация Q.
К естественной компенсации относятся: упорядочение и автоматизация технологического процесса; создание рациональной схемы эл. снабжения; замена оборудования; замена тр – ров и двигателей; применение СД вместо АД; ограничение продолжительности х.х. двигателей; улучшение качества ремонта эл. двигателей; отключение при малой нагрузке части силовых тр – ров.
Для искусственной компенсации Q применяют специальные КУ, являющиеся источниками реактивной энергии ёмкостного характера: конд. батареи (КБ); СД и т.д.
Если КБ включаются параллельно нагрузке – это поперечная компенсация, а при последовательном включении – продольная компенсация.
Схема поперечной компенсации Q.
Поперечная: параллельная установка конденсаторов, в результате при том же сечении проводов можно повысить пропускную способность сети по акт. мощности.
Если КБ слишком велика, то получается перекомпенсация.
Поперечная компенсация применяется для повышения cos φ и для регулирования U в системах эл. снабжения пром. предприятий.
Схема продольной компенсации Q.
Величину I, xc можно рассматривать как дополн. ЭДС, ввод в сеть.
Главное назначение продольной компенсации – частичная компенсация индуктивного сопротивления участков эл. сети для уменьшения потери U в них.
Продольная компенсация применяется главным образом как способ регулирования и стабилизации U в эл. сетях с резкопеременными нагрузками.
45. Комплектные распределительные устройства наружной и внутренней установки.
Комплектным распределительным устройством называется РУ, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.
Комплектное распределительное устройство, предназначенное для внутренней установки, сокращенно обозначается КРУ. Комплектное распределительное устройство, предназначенное для наружной установки, сокращенно обозначается КРУН.
Основным конструктивным элементом КРУ является шкаф в котором монтируется коммутационная защитная аппаратура. К примеру:
1. шкаф с высоковольтным выключателям содержит сборные шины, В.В. с приводом, входные и выходные разъёмные штыревые контакты выключателя, Т.Т., заземляющий разъединитель безопасности, комплект Р.З. и автоматики, кабельные разъёмы выходных линий;
2. шкаф с измерительным Т.Н. имеет входной высоковольтный предохранитель, измерительный Т.Н. и ограничитель перенапряжения или разрядник.
На месте установки КРУ производится только присоединение главных цепей высокого U и цепей управления.
По конструктивным особенностям КРУ делятся на 2 группы: 1). все аппараты шкафа монтируются стационарно (неподвижно); 2). все аппараты монтируются на тележке, которая может выкатываться из КРУ для осмотра, ремонта и замены резервными элементами.
В отношении условий сооружения КРУ имеют следующие преимущества перед обычными РУ: отсутствие трудоёмких работ; рационализация монтажных работ; унификация конструкций, максимальная компактность КРУ; лёгкое расширение и реконструкция РУ.
В отношении эксплуатации КРУ имеют преимущества: безопасность обслуживания, надёжные и простые блокирующие устройства; защита аппаратов и токоведущих частей от запыления; в КРУ с выкатными тележками имеется возможность лёгкой и быстрой замены выключателей в случае неисправности; высокая эксплуатационная надёжность.
Наиболее слабым местом КРУ с открытыми сборными шинами является возможность распространения аварии на все шкафы при появлении открытой эл. дуги на шинах.
В настоящее время выпускаются КРУЭ, в которых применяются высокоэффективные элегазовые выключатели. Для изоляции токоведущих цепей высокого U в КРУ используется элегаз, обладающий высокой эл. прочностью.
Установка КРУН должна отвечать следующим требованиям: КРУН должны быть расположены на спланированной площадке на высоте не менее 0,2 м от уровня планировки устройством около шкафов площадки для обслуживания. В районах с большим снежным покровом, а также в районнах, подверженных снежным заносам, рекомендуется установка КРУН на высоте 1,0-1,2 м.
Расположение устройства должно обеспечивать удобную выкатку и транспортировку трансформаторов и выкатной части ячеек.
Должно быть обеспечено охлаждение оборудования.
В КРУН и в неотапливаемых ЗРУ, где температура окружающего воздуха может быть ниже минус 25 С, должен быть предусмотрен подогрев масла масляных выключателей. Кроме того, независимо от минимальной температуры должен быть предусмотрен подогрев механизмов приводов масляных и воздушных выключателей, блоков клапанов воздушных выключателей, их агрегатных шкафов, в которых применяются аппаратура или зажимы внутренней установки. Также должен производиться подогрев реле и измерительных приборов.
Распределительные устройства и подстанции должны быть оборудованы электрическим освещением. Осветительная арматура должна быть установлена таким образом, чтобы было обеспечено ее безопасное обслуживание.
46. Комплектные распределительные устройства до 1 кВ.
Сети напряжением до 1 кВ служат для распределения электроэнергии внутри цехов промышленных предприятий, а также для питания некоторых ЭП, расположенных за пределами цеха на территории предприятия. Цеховые электрические сети напряжением до 1 кВ являются составной частью СЭС промышленного предприятия и осуществляют непосредственное питание большинства электроприемников.
На выбор схемы распределения электроэнергии, и ее конструктивное исполнение оказывают влияние следующие факторы: требования к бесперебойности питания, размещение технологического оборудования по площади цеха, условия среды в цехе, размещение трансформаторных подстанций. Спроектированная схема электроснабжения должна быть надежна и безопасна, удобна в эксплуатации и иметь минимум затрат на ее сооружение.
Распределительные устройства должны размещаться вблизи центров электрических нагрузок. Питающая сеть должна иметь минимальную длину. Каждый участок или отдельные цеха должны питаться от своих распределительных устройств, исключая подключение потребителей других участков или отделений цеха.
В соответствии с ПУЭ производственные помещения в зависимости от характера окружающей среды делят на следующие классы: сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные, с химически активной или органической средой. Кроме того, выделяют помещения со взрыво- и пожароопасными зонами. Правильное определение характера среды позволяет выбрать электрооборудование с соответствующей степенью защиты.
К КРУ U до 1 кВ относятся:
1. распределительные щиты – это законченные комплектные устройства для: приёма и распределения эл. энергии, управления и защиты эл. установок от перегрузок и КЗ. В них смонтированы коммутационные и защитные аппараты, измерительные приборы, аппаратура автоматики и вспомогательные устройства.
2. ВРУ – предназначены для приёма, распределения и учёта эл. энергии и защиты отходящих линий в сетях трёхфазного тока U 380/220 В в сетях с глухозаземлённой нейтралью.
3. ПР – предназначены для распределения эл. энергии и защиты эл. установок постоянного тока U до 220 В или переменного тока U до 660 В при перегрузках и КЗ.
Выбор силовых шкафов и пунктов осуществляется – по степени защиты в зависимости от характера среды в цехе;
по комплектации – с предохранителями или автоматами.
Номинальный ток силового пункта – IН,СП должен быть больше IР – расчётного тока группы приёмников: IН,СП ≥ IР.
Число присоединений к силовому пункту и их токи не должны превышать количества отходящих от силового пункта линий и их допустимые токи: NПРИС ≤ NЛИН;
IР,ПРИС ≥ IДОП.
47. Определение ТП. КТП наружной установки. Мачтовые КТП.
Трансформаторной подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных устройств.
Комплектная трансформаторная подстанция называется подстанция, состоящая из трансформаторов (преобразователей) и блоков (КРУ или КРУН и других элементов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Комплектные трансформаторные (преобразовательные) подстанции (КТП, КПП) или части их, устанавливаемые в закрытых помещениях, относятся к внутренним установкам, устанавливаемые на открытом воздухе, - к наружным установкам.
Комплектные трансформаторные подстанции состоят из шкафов ввода высокого напряжения (ВН), силовых трансформаторов, шкафов ввода низшего напряжения (НН), шкафов отходящих линий (ШЛ) и секционных шкафов (СШ).
Ввод высокого напряжения на подстанцию выполняется через шкаф ввода высокого напряжения, содержащий выключатель нагрузки типа ВН, либо выключатель нагрузки с предохранителем типа ВНП, или посредством «глухого ввода» через металлический короб, навешиваемый на трансформатор со стороны вводов высокого напряжения. Шкаф ввода высокого напряжения (ВВ) рассчитан на подключение от одного до трех питающих кабелей, «глухой ввод» рассчитан на подключение одного кабеля.
КТП комплектуются следующими типами силовых трансформаторов ТМ, ТМЗ (защита жидкого диэлектрика), ТСЗ.
Распределительное устройство низшего напряжения (РУНН) подстанции состоит из отдельных металлических шкафов с вмонтированной аппаратурой, ошиновкой и проводами вторичной коммутации. В состав РУНН однотрансформаторной подстанции входит шкаф ввода низшего напряжения (ВН) и шкаф отходящих линий (ШЛ). РУНН двухтрансформаторной подстанции состоит из двух шкафов ВН, секционного шкафа (СШ) и линейных шкафов (ШЛ).
Шкафы разделены на отсеки выключателей, шинные и кабельные отсеки и соединяются между собой болтовыми соединениями. В отсеках выключателей устанавливаются автоматические выключатели выкатного исполнения типа А3700 и « Электрон» закрываемые дверью, снабженной замками со специальным ключем. В верхней части со стороны фасада в шкафах ВН и СШ имеется релейная ячейка, в которой установлена аппаратура автоматики, защиты и сигнализации. В релейных ячейках вводных шкафов устанавливается трехфазный счетчик активной энергии. В вводных шкафах ВН предусмотрен выход сборных шин на магистраль.
Мачтовой трансформаторной подстанцией называется открытая трансформаторная подстанция, все оборудование которой установлено на конструкциях или на опорах ВЛ на высоте, не требующей ограждения подстанции.
Мачтовые КТП (типа МТП) мощностью 25 – 100 кВА однотр – ные наружной установки, служат для: приёма эл. энергии трёхфазного переменного тока частотой 50 Гц U 6,10 кВ; преобразования в эл. энергию U 0,4 кВ; эл. снабжения с/х потребителей, отдельных населённых пунктов, небольших промышленных объектов и др. потребителей.
МТП имеет следующие виды защит:
на стороне ВН от: атмосферных перенапряжений; междуфазных КЗ;
на стороне НН от: перегрузки; однофазных и междуфазных КЗ на отходящих линиях U 0,4 кВ; КЗ линии наружного освещения; атмосферных перенапряжений.
В МТП имеются блокировки, предотвращающие: включение заземляющих ножей разъединителя при включенных главных ножах; включение главных ножей разъединителей при включенных заземляющих ножах.
Указанные блокировки обеспечиваются конструкцией разъединителя.
МТП имеет следующие составные части: тр – тор силовой наружной установки; РУ со стороны НН; высоковольтные предохранители, разрядники и разъединитель с приводом.
Присоединение трансформатора к сети высшего напряжения должно осуществляться при помощи предохранителей и разъединителя, управляемого с земли. Привод разъединителя должен запираться на замок. Разъединитель, как правило, должен быть установлен на концевой опоре ВЛ.
Трансформатор должен быть установлен на высоте не менее 4,5 м, считая от земли до токоведущих частей. Для обслуживания подстанций на высоте не менее 3 м должна быть устроена площадка с перилами. Для подъема на площадку рекомендуется применять лестницы с устройством, сблокированным с разъединителем и запрещающим подъем по лестнице при включенном разъединителе. Для подстанций, расположенных на одностоечных опорах, устройство площадок и лестниц не обязательно. Щиток низшего напряжения подстанции должен быть заключен в шкаф. Для отключения трансформатора со стороны низшего напряжения должен быть установлен аппарат, обеспечивающий видимый разрыв. Электропроводка между трансформатором и щитком, а также между щитком и ВЛ низшего напряжения должна быть защищена от механических повреждений (трубой, швеллером и т.п.). В местах возможного наезда транспорта столбовые подстанции должны быть защищены отбойными тумбами.