89

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Конспект лекций

по курсу “Электрические станции и подстанции”

Для студентов специальности

7.090601 “Электрические станции”

7.090602 “Электрические сети и системы”

Донецк, ДонНТУ-2011

УДК 537.3.31

Конспект лекций по курсу “Электрические станции и подстанции”

Для студентов специальности 7.090601 “Электрические станции” и 7.090601 “Электрические сети и системы”

Составитель: Антоненко Г.В. - Донецк: ДонНТУ, 2011. – 90 с .

Лекции по курсу ”Электрические станции и подстанции” предусматривают изучение основного электрического оборудования электрических станций и подстанций и режимов его работы. Рассматриваются вопросы выбора оборудования и проектирования подстанций электрических сетей.

Составитель асс. Антоненко Г.В.

Рецензент доц. Заболотный И.П.

Ответственный за выпуск д.т.н., проф. Сивокобыленко В.Ф.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭНЕРГЕТИКЕ 6

1.1 Основные определения 6

1.2 Технологический процесс производства электроэнергии на ЭС 8

1.2.1 Тепловые конденсационные электрические станции (ТЭС) 8

1.3 Графики нагрузок электроустановок 10

1.4 Режимы работы нейтралей в электроустановках 11

1.4.1 Сеть с изолированной нейтралью 11

1.4.2 Сеть с компенсированной нейтралью 12

1.4.2 Сеть с эффективно заземленной нейтралью 12

1.4.2 Сеть с глухо заземленной нейтралью 12

2 НАГРЕВ АППАРАТОВ И ТОКОВЕДУЩИХ ЧАСТЕЙ 13

2.1 Нагрев проводника током в установившемся режиме 13

2.2 Зависимость длительно допустимого тока от величины наружной поверхности F проводника 16

2.3 Влияние коэффициента теплоотдачи на нагрев проводника с током 17

2.4 Поверхностный эффект 18

2.5 Эффект близости 19

2.6 Распространенные формы сечений проводников 19

2 ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ПРОВОДНИКОВ И АППАРАТОВ 19

2.1 Особенности процесса нагревания при коротком замыкании 19

3 ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ТОКОВ КЗ 24

3.1 Взаимодействие параллельных проводников точечного сечения 24

3.2 Взаимодействие между тонкими полосами в параллельных плоскостях 25

3.3 Взаимодействие шин прямоугольного сечения 26

3.4 Взаимодействие двух проводников, соединенных под углом 90º 27

3.5 Взаимодействие параллельных проводников с перемычкой 28

3.6 Взаимодействие шин при двухфазном КЗ 31

3.7 Взаимодействие шин при трехфазном КЗ 32

3.8 Расчет шин на электродинамическую стойкость 35

5 ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА, ЕЕ СВОЙСТВА, УСЛОВИЯ ГАШЕНИЯ 38

5.1 Основные требования к коммутационным аппаратам 38

5.2 Физические процессы в дуге 38

5.3 Дуга постоянного тока 40

5.2 Дуга переменного тока 42

5.3 Способы гашения дуги в аппаратах до 1000 В: 44

5.4 Основные способы гашения дуги в аппаратах выше 1000 В: 45

5.5 Отключение активной цепи переменного тока 46

5.6 Отключение индуктивной цепи переменного тока 46

5.7 Шунтирование дугового промежутка активным сопротивлением 47

5.8 Влияние вида КЗ на величину восстанавливающегося напряжения (U₀) 48

5.9 Отключение неудаленных КЗ (километрический эффект) 49

5.10 Отключение ЛЭП на холостом ходу 51

5.11 Отключение батарей статических конденсаторов 52

5.12 Отключение ненагруженного трансформатора 52

3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ 54

7 Измерительные трансформаторы напряжения 55

7.1 Назначение трансформаторов напряжения (ТН), основные характеристики 55

7.2 Характеристики погрешностей трансформаторов напряжения 56

б) 57

a) 57

Схемы подключения ТН 58

Конструкции ТН 62

8 Измерительные трансформаторы тока 63

8.1 Назначение трансформаторов тока (ТТ), основные характеристики 63

a) 63

б) 63

в) 63

I₁ 63

* 63

Z_Н 63

И1 63

Л1 63

I₂ 63

И1 63

Л1 63

I₂ 63

* 63

W₁ 63

W₂ 63

Л2 63

И2 63

И2 63

Л2 63

8.2 Характеристики погрешностей трансформаторов тока 64

8.3 Схемы соединения трансформаторов тока 67

67

67

I_B 67

I_A 67

I_C 67

I_Р 67

Для 67

9 Методы ограничения токов КЗ в энергосистемах 69

9.1 Раздельная работа (секционирование) электрических сетей 69

9.2 Опережающее автоматическое деление сети 70

9.3 Применение резонансных токоограничивающих устройств 71

9.4 Применение токоограничивающих реакторов 71

9.5 Характеристики токоограничивающих реакторов 72

9.6 Режим короткого замыкания 72

9.7 Нагрузочный режим 72

9.9 Выбор реакторов 73

73

9.10 Конструкция реакторов 73

9 Выбор оборудования 74

9.1 Расчетные условия для выбора электрических аппаратов и проводников по продолжительному режиму 74

9.2 Расчетные условия для проверки по режиму КЗ 76

9.3 Выбор выключателей 77

9.4 Выбор разъединителей и отделителей 78

9.3 Выбор реакторов 78

10 Схемы электрических соединений ЭС и ПС 80

10.1 Схемы отходящих линий 80

10.1 Схемы подключения генераторов и трансформаторов 80

10.2 Схемы сборных шин 82