128

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный университет водного транспорта»

С.В.Горелов, В.П.Горелов, Е.В.Иванова

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

ТРАНСПОРТА И ПРЕДПРИЯТИЙ

Учебник

Под редакцией д–ра техн. наук, профессора В.П.Горелова,

д–ра техн. наук, профессора В.Г.Сальникова

Новосибирск 2015

УДК 621.331 (075.8)

ББК 31.29–5Я73

Г 687

Горелов, В.П. Системы электроснабжения транспорта и предприятий: учебник / С.В.Горелов, В.П.Горелов, Е.В.Иванова; под ред. В.П.Горелова, В.Г.Сальникова. – Новосибирск: Изд-во Сиб. гос. ун-та водн. тр-та, 2015. – 526 с.

ISBN 978-5-8119-0635-2

В книге рассматриваются вопросы электроснабжения водного транспорта, электротранспорта, промышленных и бытовых объектов с перспективой использования нетрадиционных источников энергии. Приведены сведения о тяговом электрическом приводе, требования к качеству электроэнергии

Учебник предназначен к использованию бакалаврами, магистрантами, специалистами, аспирантами, преподавателями, слушателями системы повышения квалификации и переподготовки кадров (по направлениям подготовки).

Рекомендуется по направлениям подготовки: бакалавров – «Электроэнергетика и электротехника» и специалистов – «Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматизации».

Рецензенты:

Завкафедрой «Теоретические основы электротехники» ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет», доктор технических наук, профессор Владимир Юрьевич Нейман;

Первый замдиректора Филиала ОАО «Электросетьсервис ЕНЭС» НПСБ, доктор технических наук, профессор Александр Георгиевич Овсянников;

Профессор кафедры «Строительное производство» ФГБОУ ВО «Новосибирская государственная архитектурно-художественная академия», доктор технических наук, профессор Анатолий Филиппович Бернацкий

© С.В. Горелов В.П. Горелов,

Е.В. Иванова, 2015

© ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет

водного транспорта», 2015

Оглавление

С.

Основные термины и определения 4

1.2.3 Электроснабжение крановых установок и шлюзов 92

Контрольные вопросы и задания 94

Контрольные вопросы и задания 138

Контрольные вопросы и задания 184

Контрольные вопросы и задания 240

Контрольные вопросы и задания 335

Контрольные вопросы и задания 427

Список литературы 428

Приложение Н Регламентированные уровни кондуктивных электромагнитных помех в электрических системах 502

Таблица П.Н.1 - Свойства электрической энергии, показатели качества и наиболее вероятные виновники ухудшения качества электроэнергии 504

П.Н.2 Нормы качества электрической энергии как уровни электромагнитной совместимости технических средств в электрических сетях 505

П.Н.2.2 Колебания напряжения 508

П.Н.2.6 Провал напряжения 523

П.Н.2.8 Временное перенапряжение 528

Основные термины и определения

Автономная система электроснабжения – система, в которой в качестве первичного источника энергии выступает локальная электростанция, не входящая в энергетическую систему района, региона, страны.

Аккумуляторная батарея – электрохимический источник энергии на транспорте.

Влияние электромагнитной помехи – снижение показателей качества функционирования технического средства, вызванного электромагнитной помехой.

Внутрисистемная помеха – электромагнитная помеха, источник которой находится внутри рассматриваемой системы.

Внутрицеховая подстанция – электрическая подстанция, расположенная внутри производственного здания (открыто или в отдельном закрытом помещении).

Восприимчивость (электромагнитная) – способность рецептора реагировать на электромагнитную помеху.

Временнόе перенапряжение – повышение напряжения в точке электрической сети выше продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.

Доза фликера – мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени.

Длительность провала напряжения – интервал времени между начальным моментом провала напряжения и моментом восстановления напряжения до первоначального или близкого к нему уровня.

Допустимая электромагнитная помеха – электромагнитная помеха, при которой качество функционирования технического средства, подверженного её воздействию, сохраняется на заданном уровне.

Заявленная мощность (заявленный максимум) – величина электрической мощности, установленная договором на пользование электроэнергии, которую предприятие получает в период максимальной нагрузки энергоснабжающей организации.

Импульс напряжения – резкое изменение напряжения в точке электрической сети, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд.

Индустриальная помеха – электромагнитная помеха, создаваемая техническими средствами.

Источник электромагнитной помехи – источник искусственного происхождения, который создаёт или может создать электромагнитную помеху.

Качество энергии – система показателей, устанавливаемая государственными стандартами или иными нормативными актами, подтверждающая потребительские свойства и пригодность энергии для потребления.

Кондуктивная электромагнитная помеха в системе электроснабжения – электромагнитная помеха, распространяющаяся по элементам электрической сети.

Коммутационная помеха – индустриальная помеха, возникающая при процессах коммутации тока и напряжения.

Коэффициент временного перенапряжения – величина, равная отношению максимального значения огибающей амплитудных значений напряжения за время существования временного перенапряжения к амплитуде номинального напряжения сети.

Линия электропередачи – электрическая линия (воздушная, кабельная), выходящая за пределы электростанции или подстанции, и предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние.

Мониторинг – наблюдение, оценка и прогноз состояния наблюдаемого объекта в связи с изменяющимися факторами внешней среды или внутренними процессами и хозяйственной деятельностью человека.

Межсистемная помеха – электромагнитная помеха, источник которой находится в системе, не относящейся к рассматриваемой.

Нагрузка электроустановки – значение мощности, потребляемой электроустановкой в установленный момент времени.

Надёжность электроснабжения – способность выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в условиях, оговоренных в нормативных документах.

Недопустимая помеха – электромагнитная помеха, воздействие которой снижает качество функционирования технического средства до недопустимого уровня

Номинальное значение параметра (номинальный параметр) – указанное изготовителем электротехнического устройства значение параметра, являющееся исходным для отсчёта отклонений от этого значения при эксплуатации и испытаниях устройства.

Норма на электромагнитную помеху – регламентированный максимальный уровень помехи.

Огибающая среднеквадратичных значений напряжения – ступенчатая временная функция, образованная среднеквадратичными значениями напряжения, дискретно определёнными на каждом полупериоде напряжения.

Организационное обеспечение электромагнитной совместимости – организационные решения, постановления, нормативно-технические документы, направленные на исключение или снижение до приемлемого уровня электромагнитных помех между техническими средствами.

Параметр электромагнитной совместимости – величина, количественно характеризующая какое-либо свойство электромагнитной совместимости, отражающая одно из значений характеристики электромагнитной совместимости.

Полупроводниковый преобразователь – комплект полупроводниковых вентилей (неуправляемых или управляемых), смонтированных на рамах или в шкафах, с системой воздушного или водяного охлаждения, а также приборов и аппаратуры, необходимых дня пуска и работы преобразователя.

Потребитель электрической энергии – электроприёмник или группа электроприёмников объединённых технологическим процессом и размещающихся на определённой территории.

Преобразование электрической энергии – изменение рода тока, напряжения, частоты или числа фаз.

Приёмник электрической энергии (электроприёмник) – аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Присоединённая мощность электроустановки – сумма номинальных мощностей трансформаторов и приёмников электрической энергии потребителя, непосредственно подключенных к электрической сети.

Провал напряжения – внезапное понижение напряжения в точке электрической сети ниже , за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд.

Распределительное устройство (РУ) – электроустановка, служащая для приёма и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы.

Открытым распределительным устройством (ОРУ) называется РУ, все или основное оборудование которого расположено на открытом воздухе.

Закрытым распределительным устройством (ЗРУ) называется РУ, оборудование которого расположено в здании.

Распределительный пункт (РП) – РУ, предназначенное для приёма и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации, не входящее в состав подстанции.

Рецептор – техническое средство, реагирующее на электромагнитный сигнал и (или) электромагнитную помеху.

Система электроснабжения общего назначения – совокупность электроустановок и электрических устройств энергоснабжающей организации, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных потребителей.

Системный подход – направление методологии научного познания, в основе которого лежит исследование объектов как систем. Системный подход способствует адекватной постановке проблем в конкретных науках и выработке эффективной стратегии их изучения. В электроэнергетике, например, системный подход позволяет, опираясь на признание объективного характера всеобщей связи, причинной обусловленности явлений и господства необходимости, правильного сочетания необходимости и случайности, нетривиально подойти к построению электрической системы.

Тепловая электростанция – электростанция, преобразующая химическую энергию топлива в электрическую энергию или электрическую энергию и тепло.

Точка общего присоединения – точка электрической сети общего назначения, электрически ближайшая к сетям рассматриваемого потребителя электрической энергии, к которой присоединены или могут быть присоединены электрической сети других потребителей.

Тариф на электрическую энергию – система ставок, по которым взимают плату за потребленную электрическую энергию.

Техническое обеспечение электромагнитной совместимости – технические решения, направленные на улучшение характеристик их электромагнитной совместимости.

Техническое средство – изделие, оборудование, аппаратура или их составные части, функционирование которых основано на законах электротехники, радиотехники и (или) электроники, содержащие электронные компоненты и (или) схемы, которые выполняют одну или несколько следующих функций: усиление, генерирование, преобразование, переключение и запоминание.

Тяговая подстанция – преобразовательная подстанция, предназначенная для потребителей электрической энергии электрифицированного железнодорожного транспорта.

Тяговый электропривод – совокупность элементов электрического и механического оборудования, предназначенная для управляемого преобразования энергии источника питания в энергию поступательного движения транспортного средства.

Уровень напряжения в пунктах электрической сети – значение напряжения в пунктах электрической сети, усреднённое по времени или по некоторому числе узлов сети.

Уровень электромагнитной помехи – значение величины электромагнитной помехи, измеренное в регламентированных условиях.

Уровень электромагнитной совместимости в системе электроснабжения – регламентированный уровень электромагнитной помехи, используемой в качестве эталонного для координации между допустимым уровнем помех, вносимым техническими средствами энергоснабжающей организации и потребителей электрической энергии, и уровнем помех, воспринимаемым техническими средствами без нарушения их нормального функционирования.

Установленная мощность электроустановки – наибольшая активная электрическая мощность, с которой электроустановка может длительно работать без перегрузки в соответствии с техническими условиями или паспортом на оборудование.

Устойчивость к электромагнитной помехе (помехоустойчивость) – способность технического средства сохранять заданное качество функционирования при воздействии на него внешних помех с регламентируемыми значениями параметров в отсутствие дополнительных средств защиты от помех, не относящихся к принципу действия или построения технического средства.

Фликер – субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники.

Характеристика электромагнитной совместимости – характеристика технического средства, отражающая возможность его функционирования в заданной электромагнитной обстановке и (или) степень его воздействия на другие технические средства.

Централизованный источник питания – источник, имеющий тяговые сети, через которые осуществляется питание электрооборудования подвижного состава от тяговых подстанций.

Центр питания – РУ генераторного напряжения электростанции или РУ вторичного напряжения понизительной подстанции энергосистемы, к которым присоединены распределительные сети данного района.

Электрификация – преобразование энергоиспользующих технологических процессов с целью замены электрической энергией других видов энергии.

Электрическая подстанция – электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и вспомогательных сооружений.

В зависимости от преобладания той или иной функции подстанции они называются трансформаторными или преобразовательными.

Электрические сети межрегионального уровня – линии электропередачи высокого напряжения, как правило 1150, 500. 220 кВ (и в отдельных случаях 110 кВ), образующие Национальную энергопередающую организацию.

Электрические сети местного уровня – сети напряжением 10,5 кВ и 0,4 кВ и менее, осуществляющие передачу и распределение электрической энергии до конечных потребителей промышленного, сельскохозяй-ственного, коммунально-бытового назначения и других, расположенных на территории городских и сельских районов.

Электрические сети регионального уровня – электрические сети напряжением 110, 35, 10 кВ (в отдельных случаях 220 кВ), осуществляющие передачу электрической энергии от понизительных подстанций межрегионального уровня и местных энергопроизводящих предприятий до потребителей, присоединённых непосредственно к электрическим сетям регионального уровня, и электрических сетей местного уровня.

Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определённой территории.

Электрическая сеть общего назначения – электрическая сеть энергоснабжающей организации, предназначенная для передачи электрической энергии различным потребителям (приёмникам электрической энергии).

Электромагнитная обстановка (ЭМО) – совокупность электромагнитных явлений, процессов в заданной области пространства, частотном и временном диапазонах.

Электромагнитная помеха (ЭМП) – электромагнитное явление, процесс, которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) технических средств – способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам.

Электроустановка – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования её в другой вид энергии.

Электроэнергетика – сфера производства, передачи, распределения и использования электрической мощности и электрической энергии.

Энергетическая безопасность – состояние защищённости государства, региона, предприятия и человека от угрозы недополучения энергии и энергетических ресурсов в необходимых для жизнедеятельности количестве и качестве для нынешнего и будущих поколений.

Энергетическая система (энергосистема) – совокупность электростанций, электрических и тяговых сетей, соединённых между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической энергии и теплоты при общем управлении этим режимом.

Энергопередающая организация – организация, осуществляющая на основе договора передачу и (или) распределение электрической мощности и энергии.

Энергоснабжающая организация – организация, осуществляющая продажу потребителям произведенной или купленной электрической мощности и электрической энергии.

Энергоустановка – комплект взаимосвязанного оборудования и сооружений, предназначенный для производства или преобразования, передачи, накопления, распределения или потребления энергии.

Электромагнитный импульс – изменение уровня электромагнитной помехи в течение времени, соизмеримого со временем установления переходного процесса в техническом средстве, на которое это изменение воздействует.

Электромагнитная кондукция (от источника помехи) – явление, процесс, при котором помеха распространяется от источника кондуктивным путём в проводящей среде.

Электростанция – энергоустановка или группа энергоустановок для производства электрической энергии или электрической энергии и тепла

Электроэнергетическая система (электрическая система) – электрическая часть энергосистемы и питающиеся от неё приёмники электрической энергии, объединённые общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.

Экспертиза электромагнитной совместимости – экспериментальное и (или) теоретическое исследование состояния обеспечения электромагнитной совместимости технического средства в заданной электромагнитной обстановке.

«Что было бы, если бы мы отрицали всё то, чего не в состоянии объяснить».

Доминик Франсуа Арагó

(ок. 1824 г)