5 Дәріс конспектісі.

Дәріс тақырыбы: Электр энергия жүйелері жекелеген элементтердің өзара байланысы, ол дегеніміз электрэнергиясын өндіру, түрлендіру, жеткізу, тарату және пайдалану үшін арналған. Электр тораптарының мақсаты және оларға тән ерекшеліктер. Электрэнергетика жүйелерінің элементтерінің негізгі конструктивті орындалуы және жұмыс принциптерінің негіздері.

Электр тоғын тарату әуе желісі дегеніміз ашық ауада орналасқан және оқшауламалар мен арматуралар арқылы бағаналарға сымдар аркылы бекітілген, электр энергиясын тарату үшін арналған кұрылғы. Әуе сым желісінің басты элементтері:

а) электр энергиясын тарату үшін қызмет ететін сымдар;

б) әуе сым желілерін атмосфералық кернеу күшінің артуынан сақтайтын бағаналардың жоғары бөлігінде орналасқан қорғағыш тростар;

в) жер немесе су деңгейінен белгілі биіктіктегі сымдар мен тростарды ұстап тұратын бағаналар;

г) бағана мен сымдар арасында орналасқан оқшауламалар;

д) сымдарды оқшауламаларға, ал оқшауламаларды бағаналарға бекітетін арматуралар.

Электроэнергетикалық жүйе үш топқа бөлуге болатын элементтерден тұрады:

• негізгі (күштік) элементтер – электр станциясының генерациялаушы агрегаттары. Олар су немесе бу энергиясын электр энергиясына айналдырады; кернеу (напряжение) мен тоқтың түрін, мәнін өзгертетін тіктеуші қондырғылар, автотрансформаторлар, трансформаторлар; ЭЭЖ схемасын өзгертуге және зақымдалған элементтерді өшіруге арналған коммутациялаушы аппаратура (сөндіргіштер, ажырытқыштар);

• өлшеуіш элементтер – өлшеу приборлары, басқару мен реттеу құралдарын қосуға арналған тоқ пен кернеу трансформаторлары;

• басқару құралдары – ЭЭЖ схемасы мен жұмысын автоматты және оперативті басқаруды қамтамасыз ететін байланыс, релелік қорғаныш, регуляторлар, автоматика, телемеханика.

Белгіленген сәттегі немесе белгілі уақыт аралығындағы ЭЭЖ жағдайы режим деп аталады. Режим ЭЭЖ – ң негізгі қосылған элементтерінің құрамымен анықталады. Кернеу, қуат және тоқ элементтерінің, сонымен қатар электр өндіру, беру, бөлу, тұтыну процестерін анықтайтын жиіліктің мәндері режим параметрлері деп аталады.

Егер режим параметрлері уақыт ішінде өзгермейтін болса тұрақталған (установившися), ал егер өзгеретін болса өтпелі деп аталады.

ЭЭЖ – те тұрақталған режим деген тек шартты түсінік, себебі онда әрқашан аздаған ауытқулар болып тұратын өтпелі режим болады. Тұрақталған режим дегенді электр станциялары мен ірі қосалқы станциялардың генераторлары режимдерінің параметрлерінің тұрақты болуына байланысты айтуға болады.

Энергожүйенің негізгі мақсаты – ЭЭЖ негізгі элементтеріне артық салмақ түсірмей тұтынушыны сенімді әрі экономикалық жағынан тиімді электр энергиясымен қамтамасыз ету. Яғни ЭЭЖ негізгі режимі қалыпты тұрақталған (нормальный установившися). ЭЭЖ жұмысының көп бөлігі осы режимде жүреді.

Кей себептерге байланысты ЭЭЖ салмақты тұрақталған (мәжбүрлі) режимде жұмыс істеуі мүмкін. Олар сенімділігінің төмендігімен, жекелеген элементтерге артық салмақ түсуімен, электр энергиясының сапасының төмендігімен сипатталады. Бұл режимде ұзақ уақыт істеу қауіпті, себебі апаттық жағдайдың орын алу мүмкіндігі жоғары болады.

ЭЭЖ үшін ең қауіптісі қысқа тұйықталудан, электр энергиясын беру тізбектерінің үзілуінен (қорғаныш пен автоматика себепсіз қосылғанда) және эксплуатациялаушы персонал қателіктерінен туындайтын апаттық режим. Апаттық режимде қзақ уақыт жұмыс істеуге болмайды, себебі бұл кезде тұтынушыларға энергия дұрыс жеткізілмейді және апаттық жағдай ушығып, басқа аудандарға да таралуы мүмкін. Апаттық жағдайлардың алдын алу және олардың таралуына жол бермеу үшін автоматты және оперативті басқару құрылғылары қолданылады. Ол құрылғылармен дипетчерлік орталықтар, электр станциялары және қосалқы станциялар жабдықталады.

Апат ауыздықталған соң ЭЭЖ үнемділік, сенімділік, электр энергиясымен жабдықтау сапасы талаптарына сай келмейтін апаттан кейінгі тұрақталған режимге өтеді. Осы режимде аз уақыт, қайтадан қалыпты режимге өткенше жұмыс істейді.

ЭЭЖ режимдерінің жіктелуін анықтау үшін қалыпты өтпелі режимдерді де атап өткен жөн. Олар салмақ түскендегі өзгерістерден және құрылғыларды жөндеу үшін істен шығарғанда пайда болады. ЭЭЖ – нің мүмкін болатын режимдеріне қарап отырып–ақ бұл режимдерді басқару керектігі көрінеді. әр режим үшін басқару талаптары әрқалай:

• қалыпты режимдер үшін – үнемді әрі сенімді электр энергиясымен қамтамасыз ету.

• Салмақты режимдер үшін – ЭЭЖ негізгі элементтеріне ұзақ уақыт артық салмақ түскенде сенімді электр энергиясымен жабдықтауды қамтамасыз ету.

• Апаттық жағдайлар үшін – апаттың жайылуына жол бермеу және оның зардаптарын тез арада жою.

• Апаттан кейінгі режимдер үшін – қалыпты тұрақталған режимге тез және сенімді түрде өту.

• Қалыпты өтпелі режимдер үшін – ауытқулардың тез сөнуі.

Кабель желілері әуе сым желілеріне қарағанда күрделі жолмен жасалады, түсті металдары көп болады, сонымен катар олар жөндеу жұмыстарына көп уақыт бөлуді және квалификациясы жоғары жұмыскерлер болуын талап етеді. Сондықтан да кабель желілерін әуе желілерін қолдануға болмайтын жағдайларда, мысалы: қалаларда, кәсіпорындар аймағында, ауқымы үлкен су қоймасы арқылы және де (жасырын) көрінбейтін етіп жүргізуді қажет ететін жерлерде қолданады. Кабель желілерінің артықшылықтары:

а) атмосфералық әсерлерге ұшырамайтындығы, мысалы: жел, мұз қату, жай түсу арқылы зақымдау т.б.

б) кабель трассасының бейтаныс адамдарға көрінбей және қол тигізбестей болып орналасуы;

Кабель желілерінің кемшіліктері:

а) әуе сым желілерімен салыстырғанда кабель тораптарын салу көп уақытты қажет етпейді;

б) кабель торабын жүргізу және монтаждау - бұл күрделі жұмыс, сондықтан оған квалификациясы жоғары жұмыскерлер қажет;

в) зақымданған жерін аныктауға және оны түзетуге көп уақыт кетеді. Кез келген кабель желісі тізбектері келесі басты элементтерден тұрады: а) электр энергиясын таратушы кабель;

б) бір тізбекте орналасқан жекелеген кабельдерді бір-бірімен жалғайтын жалғаушы муфталар;

в) кабельдің ұштарында орналасатын муфталар (заделки);

г) бекітуші муфталар (стопорные муфты), олар кабель тізбегінің тік орналасқан учаскесінде кабель майы ағып кетпес үшін қолданылады;

д) май толтырылған кабельдерден құрылған электр тізбегі үшін қажетті коректендіруші аппараттар және майдың қысымын қадағалап хабар беруші жүйе;

е) кабель ғимараттары (кабельдік коллекторлар, туннельдер, каналдар, шахталар, құдықтар, қоректендіруші орындар).

Үш желілі кернеуі 10кв дейінгі кабельдер сыртында қағаз оқшауламасы бар секторлы желілерден тұрады. Қағаз оқшауламаға қою, арнайы сұйық сіңдіріледі, ал кабельдің сыртқы бөлігі қорғасын немесе алюминий қабықшамен (оболочкамен) қапталады. Әрбір мыстан немесе алюминийден жасалынған сектор формалы желілерге бірнеше қабат етіп оқшаулама орайды. Оқшаулама ретінде арнайы сұйық сіндірілген кабельдік кағаздан жасалынған ленталар қолданылады. Осылай оқшауламаланған желілерді бір-бірімен орайды, ал желілер арасындағы бос кеңістікті сульфат қағазынан жасаған жгуттармен (арқаншалармен) толтырады. Сонан соң желілердің сыртына жалпы белдеулік оқшаулама орайды.

Желілер арасында орналасқан арқанша (жгут) кабель сұйығының оның ұзындығы бойымен қозғалуына кедергі жасайды, осыған байланысты кабельдің қызмет ету мерзімін ұзартады, сонымен қатар кабель изоляцияның электрлік беріктігін күшейтеді.

Кернеуі 110 және 220 кВ айнымалы тоқ желілері үшін қолданылатын кабельдер газбен немесе маймен толтырылады. Көбінесе төменгі, орташа және жоғары қысымды май толтырылған кабельдер қолданылады.

Әуе сым желілерінің бағаналары материалына байланысты: ағаш,темір бетонды және металдан жасалынған болып келеді. Ағаш бағаналарды дайындау оңай және олар арзан. Бұл бағаналардың кемшілігі-олардың қызмет мерзімінің ұзаққа созылмайтындығы, орташа есеппен 3-5 жылдан аспайды, себебі ағаш шіриді,әсіресе олардың жерге енгізілген төменгі жағы тез істен шығады. Ағаш бағаналарды кернеуі 220 кВ - қа дейінгі бір тізбекті желілерде, карьерлерде және кұрылыс кезінде қолданады. Экономикалық тиімділікке байланысты бағаналарды көбіне, кұрамалы етіп жасайды. Бағаналардың төменгі жағы 2 бөліктен тұрады: ұзын және қысқа (ұзын бөлігі - ол басты тірек, ал қысқа бөлігі - қосалқы тірек). Қосалқы қысқа тіректі басты тірекке диаметрі 4-5 мм болат сыммен екі рет орап бекітеді. Орап бекітуші сымды (бандажды) керіп тарту үшін болт кигізілген металдан жасалынған накладкалар пайдаланылады. Қосалқы тірек (пасынок) жердегі топырақка 1,8-2,3м тереңдікке дейін көміледі.

Металл бағаналарды кернеуі 35 кВ және одан жоғары әуе сым желілерінде қолданады. Бұл бағаналарға металл көп жұмсалады және оларды коррозиядан қорғау үшін жиі-жиі сырлау керек. Оларды ГОСТ 380-71 бойынша номері 3 болаттан жасайды. Металл бағаналарды таулы аудандарда және жүруге ыңғайсыз жерлерде орнатады,себебі олар жекеленген секциялармен тасымалданады. Металл бағаналарды темір -бетонды фундаментке орнатады. Металдан жасалынған бағаналардын негізгі размерлері - биіктігі және сымдардың өзара орналасу ара-кашықтығы - желінің номиналды кернеуіне, екі бағана арасындағы қашықтыққа байланысты болады жекелеген секциялармен тасымалданады. Металл бағаналарды темір бетонды фундаментке орнатады. Металлдан жасалынған бағаналардың негізгі размерлері – биіктігі және сымдардың өзара орналасу арақашықтығы - желінің номиналды кернеуіне, екі бағана арасындағы қашықтыкқа байланысты болады.

Оқшаулатқыштар тізбектің тоқ жүретін бөліктерін бекіту үшін, оларды жерден және қондырғының басқа да беліктерінен оқшаулау үшін қолданылады. .Сондықтан да оқшаулатқыштар фарфордан немесе шыңдалған шыныдан, яғни механикалық және электрлік беріктігі жоғары материалдан жасалады, сонымен қатар олар ыстыққа төзімді, әрі ылғал өткізбейтін болуы тиіс. Шыны оқшаулатқыштар фарфорлыларға қарағанда жеңіл болады және жуктемелік соққыларға төзімді келеді. Шыңдалған шыны оқшауламалардың негізгі жетістігі механикалық немесе термиялық әсерлер кезінде олар бірден шашылып қалады.Бұл электр тізбегінің зақымдалған жерін ғана емес, гирляндадағы оқшаулатқыштың өзін де бірден табуға мүмкіндік береді.

Құрылысы бойынша оқшаулатқыштар штырлы және аспалы болып бөлінеді. Штырлы оқшаулатқыштар кернеуі 1000 В - дейінгі және кернеуі 6-35 кВ әрбір желілерінде қолданылады.

Кернеуі 35кВ, қимасы орташа және улкен тоқ тізбектерінде, сонымен қатар кернеуі өте жоғары тізбектерде тек қана аспалы оқшаулатқыштар қолданылады. Оларды гирляндаларға жинайды.Гирляндалар ұстап тұруға және керіп тартып тұруға арналған болып екі түрге бөлінеді. Ұстап тұратын гирляндалар аралық бағаналарда ,ал керіп тартатын гирляндалар анкерлік бағаналарда орналасады.

Қоршаған ортаның турлі жағдайларына байланысты аспалы оқшаулатқыштардың әртүрлі типтері қолданылады. Олар ағын тоғының ұзындығы және кернеу сияқты негізгі сипаттамалармен ерекшеленеді. Мысалы ПФ (аспалы фарфорлы) типі ластанбаған атмосфера үшін, ал ПФГ типі - жоғары дәрежеде ластанған аудандардан (химиялық кәсіпорындардан, цемент зауытынан) өтетін әуе желілерінде қолданылады.

Гирляндадағы оқшаулатқыштар саны электр тізбегінің жұмыс кернеуіне, атмосфераның ластануына, бағанаттардың материалына және қолданатын оқшауламалардың типтеріне байланысты болады.

Керіп тартып тұруға арналған оқшаулатқыштар гирляндасы ұстап тұратындармен салыстырғанда, анағұрым ауыр жағдайларда жұмыс істейді, сондықтан олар тез тозады (электрлік беріктігі бұзылады).Сондықтан олардың гирляндадағы саны ұстап тұруға арналған оқшаулатқыштарға қарағанда бір оқшауламалары артық болады.

Штырлы оқшаулатқыштарды бағаналарда ілмектердің немесе штырдың көмегімен бекітеді. Штырлы изоляторларға тоқ өткізгіш сымдарды отқа күйдірілген сымның жәрдемімен орап бекітеді. Күйдірілген сым және откізгіш сым екеуі де бірдей материалдан жасалынады.

Негізгі әдебиеттер 5 [93-128]

Қосымша әдебиеттер 2 [62-132]

Бақылау сұрақтары:

1. Кабельдер, қабықшалары, оқшауламалары, түрлері, жилалары?

2. Сымдар материалдары, бағаналар түрлері, тростар?

3. Оқшаулатқыштар қандай қызмет атқарады?

4. Гирляндадағы оқшаулатқыштар саны неге байланысты?

5. Муфталар, экрандар, май және газ толтырылған кабельдер?

6. Электрэнергетикалық жүйелер, артықшылықтары?