Классификация[править | править вики-текст]
Ввиду большого разнообразия электрических аппаратов и возможности выполнения одним аппаратом нескольких различных функций нет возможности провести строгую классификацию их по какому-то признаку. Обычно электрические аппараты разделяют по основной выполняемой ими функции. Таким образом, можно выделить группы:
Коммутационные аппараты[править | править вики-текст]
Основная статья: Коммутационный аппарат
Коммутационные аппараты служат для различного рода коммутаций (включений, отключений). К коммутационным аппаратам относятся разъединители, рубильники,переключатели, силовые выключатели и т. д.
Защитные[править | править вики-текст]
Защитные аппараты предназначены для защиты электрических цепей от ненормальных режимов работы, таких как, например, перегрузка или короткое замыкание, нарушение последовательности фаз, обрыв фазы. К защитным аппаратам относятся различного рода предохранители.
Ограничивающие[править | править вики-текст]
Основное предназначение ограничивающих электрических аппаратов — ограничение токов короткого замыкания и перенапряжений. К этим аппаратам относятсяреакторы и разрядники Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН)
Пускорегулирующие[править | править вики-текст]
Пускорегулирующие аппараты предназначены для управления различного рода электроприводами или для управления промышленными потребителями энергии. К этой группе относятся контакторы, пускатели, реостаты и пр.
Контролирующие[править | править вики-текст]
Задача контролирующих аппаратов — контроль заданных параметров (напряжение, ток, температура, давление и пр.). К этой группе относятся реле и датчики.
Регулирующие[править | править вики-текст]
Аппараты этой группы служат для регулирования заданного параметра системы. К ним относятся, например, стабилизаторы.
Кроме того, в пределах группы их можно разделить:
По напряжению[править | править вики-текст]
Аппараты низкого напряжения (до 1 кВ)
Аппараты высокого напряжения (от 1кВ и выше)
= По роду тока[править | править вики-текст]
Постоянного тока
Переменного тока
По другим признакам[править | править вики-текст]
К этим признакам можно отнести исполнения, быстродействие, границы защищаемых или контролируемых участков и пр.
Требования к электрическим аппаратам[править | править вики-текст]
Каждый электрический аппарат должен удовлетворять ряду требований. К этим требованиям относятся:
Термическая стойкость[править | править вики-текст]
Аппарат должен длительное время выдерживать нагревание, происходящее за счет протекания по нему электрического тока.
Электродинамическая стойкость[править | править вики-текст]
Аппарат должен выдерживать кратковременные не номинальные режимы электрической сети, такие, как короткое замыкание или перегрузка.
Другие требования[править | править вики-текст]
К ним относятся ряд индивидуальных требований, касающихся специфики работы аппарата. Кроме того, аппарат должен иметь по возможности меньшие габариты, массу и стоимость, он должен быть простым в эксплуатации и быть надежным.
18.
Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, вспомогательные устройства РЗиА и средства учёта и измерения.
устройство КРУ[править | править вики-текст]
Как правило, шкаф ( ячейка ) КРУ разделён на 4 основных отсека: 3 высоковольтных — кабельный отсек (ввода или линии), отсек выключателя и отсек сборных шин и 1 низковольтный — релейный шкаф.
В релейном отсеке (3) располагается низковольтное оборудование: устройства РЗиА, переключатели, рубильники. На двери релейного отсека, как правило, располагаются светосигнальная арматура, устройства учёта и измерения электроэнергии, элементы управления ячейкой.
В отсеке выключателя (4) располагается силовой выключатель или другое высоковольтное оборудование (разъединительные контакты, предохранители, ТН). Чаще всего в КРУ это оборудование размещается на выкатном или выдвижном элементе.
В отсеке сборных шин (6) располагаются силовые шины (8), соединяющие шкафы секции РУ.
Отсек ввода (5) служит для размещения кабельной разделки, измерительных трансформаторов тока (7) , трансформаторов напряжения, ОПН.
Заводами изготавливаются ячейки комплектных распределительных устройств разного назначения, которые подразделяются:
по функциональному назначению - вводные, линейные, собственных нужд, трансформаторов напряжения и проч.;
по типу вводных и отходящих линий - для воздушного ввода или вывода, для кабельного ввода или вывода;
по назначению - общего назначения, для питания экскаваторов, для электротранспорта и т.д.
по типоисполнению - для одиночного применения и для встраивания в сборку КРУ;
по типу установки - для применения внутри помещений и для наружного применения ( КРУН );
по величине номинального тока;
по конструктивному исполнению видимого разрыва ( в целях безопасности работы на линиях ) - разъединителями и коммутационного аппарата в выдвижном исполнении ( на тележке ).
Для различия ячеек одного типа и марки, но имеющие разное функциональное назначение ( иногда и разный тип ввода или вывода )завод - изготовитель присваивает им каталожные номера.
19.
20.
21.
Выбор месторасположения трансформаторной подстанции, количества и мощности трансформаторов
От размещения трансформаторной подстанции на генеральном плане микрорайона зависит суммарная протяженность линий электропередачи напряжением 0,38 / 0,22 кВ и, следовательно, капитальные затраты на их строительство. При нерациональном размещении трансформаторной подстанции увеличиваются и потери электроэнергии в распределительных сетях. Поэтому выбор месторасположения трансформаторной подстанции является важной экономической задачей.
Оптимальное месторасположение трансформаторной подстанции на генеральном плане микрорайона определяется по выражениям:
xтп
=
;
yтп =
,
где Si – полная мощность i – го потребителя, кВА; _
xi, yi – координаты центров нагрузки отдельных потребителей, км;
n – количество потребителей.
Для этого, совместив оси координат X и Y с линиями застройки, находим координаты вводно – распределительных устройств жилых и общественных зданий. Генеральный план микрорайона на рис.1 выполнен в масштабе 1:2000. Результаты измерений сводим в таблицу:
Координаты ВРУ зданий |
Номера зданий по генеральному плану |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
x, м |
15.32 |
15.32 |
15.32 |
15.32 |
15.32 |
130.32 |
220.04 |
308.96 |
425.48 |
y, м |
8.68 |
68 |
127.32 |
186.64 |
245.96 |
8.68 |
52.84 |
8.68 |
77.36 |
Координаты ВРУ зданий |
Номера зданий по генеральному плану |
||||||||
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
|
x, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y, м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подставив в выражения вычисленные значения расчетных мощностей и их координаты, получим:
м,
м.
По результатам расчета размещаем трансформаторную подстанцию, центр которой на генеральном плане будет находиться в точке с координатами xтп = 193,65м, yтп = 195,1м.
Архитекторы – разработчики проекта – не возражают против такого решения.
Мощность трансформаторов выбирают исходя из вычисленной выше суммарной расчетной полной мощности. Дополнительно к этой мощности необходимо учесть нагрузку от наружного освещения микрорайона:
,
где N – количество светильников, шт.;
–
активная мощность лампы светильника,
кВт;
– коэффициент мощности лампы светильника;
L – длина улицы, км;
l – шаг светильников, км;
n – рядность расположения светильников.
Ориентировочно определяют ее , считая, что улицы, ограничивающие микрорайон с запада и юга, являются магистральными, районного значения. Принимаем, что освещение этих улиц выполнено с двухрядным расположением светильников РКУ – 01 с ртутными лампами ДРЛ – 400 и шагом 30 метров. Количество светильников (1130/30)*2=74
Тогда мощность светильников окажется равной:
кВА.
Освещение улиц, ограничивающих микрорайон с севера и востока, предусматривается светильниками РКУ – 01 с лампами ДРЛ – 250 с однорядной схемой установки как для улиц категории В. Шаг опор 30 метров. Тогда мощность светильников окажется равной:
кВА.
Для освещения территории школы, детского сада – яслей, проездов и основных пешеходных связей микрорайона предусмотрены светильники – торшеры с ртутными лампами ДРЛ – 125. Их общее количество равно 45. Тогда их общая мощность:
кВА.
Суммарная
полная мощность наружного электроосвещения
определится с учетом коэффициента
участия в вечернем максимуме нагрузки,
равном
1:
кВА.
С учетом наружного освещения суммарная мощность трансформаторной подстанции составит
кВА.
В полной расчетной мощности трансформаторной подстанции необходимо также учесть потери мощности в линиях электропередачи напряжением до 1 кВ и трансформаторах.
Потери мощности в линиях электропередачи принимаются равными 5% от полной расчетной мощности трансформаторной подстанции:
кВА.
Исходя из этой мощности выбираем 2 трансформатора по 1000 кВА.
Коэффициент предварительной загрузки:
=
=0,533.
Коэффициент перегрузки:
=
=106.5
%.
Отсюда следует, что данные трансформаторы обеспечивают резервирование питания и выбраны правильно.
23.
25.
В настоящее время сельские потребители снабжаются электроэнергией главным образом по радиальным электрическим сетям от районных трансформаторных подстанций, питаемых от мощных энергосистем. При этом линии высокого, а также низкого напряжения, как правило, оказываются протяженными и разветвленными.
Чтобы обеспечить качество напряжения, значение которого для сельских электроустановок не должно отличаться от номинального значения более чем на ±7,5 %, рекомендуется проводить мероприятия по улучшению напряжения. В качестве основного средства применяют встречное регулирование напряжения на районной распределительной подстанции в сочетании с подбором соответствующих ответвлений на потребительских трансформаторных подстанциях.
Под встречным регулированием напряжения понимают принудительное повышение напряжения в сетях в период наибольших нагрузок и его снижение в период наименьших нагрузок. В тех случаях, когда при помощи встречного регулирования напряжения на районных подстанциях и подбора ответвлений на трансформаторах потребительских подстанций все же не удается получить допустимые уровни напряжения, используют групповое или местное регулирование напряжения другими способами.
В качестве средств группового регулирования напряжения применяют вольтодобавочные трансформаторы или устройства продольной емкостной компенсации. В качестве средств местного регулирования используют трансформаторы с изменением коэффициента трансформации под нагрузкой (с РПН). Для этого переключают выводы витков первичной обмотки трансформатора под нагрузкой без разрыва цепи.
В настоящее время наиболее распространены трансформаторы 10/0,4 кВ с ручным переключением выводов ответвлений при снятой нагрузке и выключенном напряжении (с ПБВ). При этом на обмотке высшего напряжения трансформаторов предусмотрены ответвления, обеспечивающие следующие ступени регулирования: -5; -2,5; 0; + 2,5 и +5 %.
При холостом ходе понижающих трансформаторов номинальной ступени регулирования (0 %) соответствует постоянная надбавка напряжения на вторичной стороне, равная +5 % Суммарно на каждой из пяти ступеней регулирования будут соответственно следующие надбавки напряжения: 0; +2,5; +5; +7,5; +10 %.
В качестве повышающих трансформаторов, как правило, используют обычные понижающие трансформаторы, но включаемые наоборот, то есть вторичная обмотка понижающего трансформатора для повышающего становится первичной, а переключающие ответвления находятся на вторичной стороне повышающего трансформатора. В результате этого для повышающего трансформатора номинальная ступень 0 % соответствует надбавке —5 %. остальные же ступени напряжения получают противоположные знаки. Суммарно на каждой из пяти ступеней регулирования будут соответственно следующие надбавки напряжения: 0; -2,5; -5; -7,5 и 10 %.
Выбор соответствующих ответвлений на трансформаторах осуществляют как в процессе проектирования, так и при эксплуатации сельских электрических сетей. Нужное ответвление, а значит, и соответствующую надбавку выбирают, исходя из уровня напряжения на шинах высшего напряжения подстанции в режиме минимальных и максимальных нагрузок.
При проектировании сельских распределительных сетей, когда действительные графики нагрузки установить трудно, для выбора ответвлений задаются двумя условными расчетными режимами: максимальным - 100 % нагрузки и минимальным - 25 % нагрузки. Для каждого из режимов находят уровни напряжения на шинах трансформатора и подбирают соответствующую надбавку (ступень регулирования), удовлетворяющую условию допустимых отклонений напряжения ( + 7,5 ... -7,5 %).
В процессе эксплуатации трансформаторных подстанций ответвления трансформаторов нужно выбирать с учетом того, что уровень напряжения у потребителей не должен отличаться от номинального значения более чем на ±7,5 %.
Отклонения напряжения у потребителей от номинального значения определяют по формуле
ΔUп = ((Uпотр - Uном) / Uном) х 100
Регулирование реализуется с помощью изменения коэффициента трансформации питающего трансформатора. для этого трансформаторы оснащаются средствами регулирования напряжения под нагрузкой (рпн) или имеют возможность переключения отпаек регулировочных ответвлений без возбуждения (пбв), т. е. с отключением их от сети на время переключения ответвлений. трансформаторы с рпн позволяют регулировать напряжение в диапазоне от ±10 до ±15 % с дискретностью 1,25...2,50%. трансформаторы с пбв обычно имеют регулировочный диапазон ±5 %.
26.
Снижение потерь напряжения в питающих линиях или кабелях может быть реализовано за счет снижения активного и (или) реактивного сопротивления. Снижение сопротивления достигается путем увеличения сечения проводов или применением устройств продольной компенсации (УПК). Продольная емкостная компенсация параметров линии заключается в последовательном включении конденсаторов в рассечку линии, благодаря чему ее реактивное сопротивление уменьшается: Х'л= XL ХC< Хл.
Колебания напряжения в системе электроснабжения промышленного предприятия вызываются набросами реактивной мощности нагрузок. В отличие от отклонений напряжения колебания напряжения происходят значительно быстрее. Частоты повторения колебаний напряжения достигают 10... 15 Гц при скоростях набросов реактивной мощности до десятков и даже сотен мегавар в секунду. Размах колебаний напряжений
Из выражения (10.33) следует, что для снижения bU, необходимо уменьшить Хкз или набросы реактивной мощности нагрузки QH, для снижения которых должны применяться быстродействующие источники реактивной мощности, способные обеспечить скорости набросов реактивной мощности, соизмеримые с характером изменения нагрузки. При этом выполняется условие
Подключение ИРМ приводит к снижению амплитуд колебаний результирующей реактивной мощности, но увеличивает их эквивалентную частоту. При недостаточном быстродействии применение ИРМ может привести даже к ухудшению положения.
27.