6. Определение расчетных нагрузок предприятий по промышленному производству сельскохозяйственной продукции.
Комплексы по промышленному производству сельскохозяйственной продукции представляют собой крупные предприятия, на которых работают сотни электрических двигателей и других электроприемников. Суммарная мощность, потребляемая комплексами, достигает 10... 16 MB-А и более. Поэтому очень важно точно определить это значение и все другие показатели электроснабжения комплексов.
Поскольку такие комплексы в принципе не отличаются от предприятий различных отраслей промышленности, то нагрузки рассчитывают так же, как для заводов и фабрик. Этот расчет подробно разработан, и его выполняют по методу упорядоченных диаграмм. Его сущность заключается в следующем.
Введем понятие средней активной мощности группы электроприемников за смену
Коэффициентом использования называют отношение средней мощности за наиболее загруженную смену к номинальной мощности электроприемников Ри, т. е.
Если в группе электроприемники имеют разные режимы работы, то групповой коэффициент использования
Средние значения коэффициентов использования мощности промышленного оборудования, которые находят также применение в сельскохозяйственных комплексах, приведены в таблице 3.12.
Соответствующие данные для специального оборудования, применяемого в комплексах (кормоприготовительные, доильные установки, инкубаторы, брудеры и др.), пока отсутствуют и должны быть получены опытным путем.
Для определения максимальной или расчетной нагрузки, по которой рассчитывают провода, выбирают трансформаторы и другое оборудование, применяют соотношение
Коэффициент максимума нагрузки определяют по таблице 3.13 в зависимости от коэффициента использования (см. табл. 3.12) и эффективного числа электроприемников группы n.
Эффективным (приведенным) числом электроприемников называют такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое дает то же значение расчетной нагрузки Рmax что и данная группа электроприемников, различных по мощности и режиму работы:
7. Определение расчетных нагрузок на участках линий электрических сетей.
8. Время использования максимума нагрузки и время потерь.
9. Определение площади сечения проводов и кабелей по экономической плотности тока.
10. Определение площади сечения проводов по экономическим интервалам нагрузок.
11.Определение площади сечения проводов и кабелей по нагреву.
12. Определение площади сечения проводов по допустимому нагреву.
13. Падение и потери напряжения в линиях трехфазного тока.
14. Расчет магистральной линии трехфазного тока с равномерной нагрузкой фаз по допустимой потере напряжения.
15. Регулирование напряжения с помощью сетевых устройств.
16. Регулирование напряжения с помощью установок емкостной компенсации.
17. Виды, причины и последствия короткого замыкания.
Короткое замыкание возникает при соединении двух проводов цепи, присоединенных к разным зажимах (например, в цепях постоянного тока это "+" и "-") источника через очень малое сопротивление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.
Ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток в цепи во много раз. В таких случаях цепь должна быть разорвана раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений.
Для защиты проводов от перегрева и предупреждения воспламенения окружающих предметов в цепь включаются аппараты защиты, например, плавкие предохранители).
Причины возникновения коротких замыканий
Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.
Нарушения изоляции вызываются:
1.Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями),
2. Прямыми ударами молнии,
3. Старением изоляции,
4. Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов,
5. Неудовлетворительным уходом за оборудованием.
Часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.
Преднамеренные короткие замыкания
При осуществлении упрощенных схем соединений понижающих подстанций используют специальные аппараты - короткозамыкатели, которые создают преднамеренные короткие замыкания с целью быстрых отключений возникших повреждений. Таким образом, наряду с короткими замыканиями случайного характера в системах электроснабжения имеют место также преднамеренные короткие замыкания, вызываемые действием короткозамыкателей.
Последствия коротких замыканий
При возникновении коротких замыканий в системе электроснабжения ее общее сопротивление уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима, а это вызывает снижение напряжения отдельных точек системы электроснабжения, которое особенно велико вблизи места короткого замыкания.
В зависимости от места возникновения и продолжительности повреждения его последствия могут иметь местный характер или отражаться на всей системе электроснабжения.
Ток короткого замыкания, являясь даже малым по сравнению с номинальным током генераторов, обычно во много раз превышает номинальный ток ветви, где произошло короткое замыкание. Поэтому и при кратковременном протекании тока короткого замыкания он может вызвать дополнительный нагрев токоведущих элементов и проводников выше допустимого.
Токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, которые особенно велики в начале процесса короткого замыкания, когда ток достигает максимального значения. При недостаточной прочности проводников и их креплений могут иметь место разрушения механического характера.
Внезапное глубокое снижение напряжения при коротком замыкании отражается на работе потребителей. В первую очередь это касается двигателей, так как даже при кратковременном понижении напряжения на 30-40% они могут остановиться (происходит опрокидывание двигателей). Опрокидывание двигателей тяжело отражается на работе промышленного предприятия, так как для восстановления нормального производственного процесса требуется длительное время и неожиданная остановка двигателей может вызвать брак продукции предприятия.
Возникающие при замыканиях на землю неуравновешенные системы токов способны создать магнитные потоки, достаточные для наведения в соседних цепях (линиях связи, трубопроводах) значительных ЭДС, опасных для обслуживающего персонала и аппаратуры этих цепей.
Таким образом, последствия коротких замыканий следующие:
1. Механические и термические повреждения электрооборудования.
2. Возгорания в электроустановках.
3. Снижение уровня напряжения в сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности или даже к опрокидыванию их.
4. Выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий, включая системные аварии.
5. Электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.п.
18. Расчет токов короткого замыкания при питании от системы бесконечной мощности.
19. Расчет токов короткого замыкания в сетях напряжением 380/220 В.
20. Выбор электрических аппаратов по условиям нормального и аварийного режимов.
21. Защита электроустановок от атмосферных перенапряжений.
22. Защита установок от прямых ударов молнии.
23. Назначение релейной защиты и требования, предъявляемые к схемам релейных защит
и их элементам
При проектировании и эксплуатации любой электрической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы, которые могут привести к возникновению в системе аварий, сопровождающейся недоотпуском электроэнергии потребителям, недопустимым ухудшением ее качества или разрушением оборудования.
Предотвращение возникновения аварии или ее развития часто может быть обеспечено путем быстрого отключения поврежденного элемента. По условиям обеспечения бесперебойной работы неповрежденной части системы время отключения поврежденного элемента должно быть небольшим и часто составляет доли секунды.
Совершенно очевидно, что человек обслуживающий установку, не в состоянии за столь короткое время отметить возникновение повреждения и устранить его. Поэтому электрические установки снабжаются специальными электрическими автоматами – реле защиты.
Назначением релейной защиты является по возможности скорейшее отключение поврежденного элемента или участка энергосистемы от ее неповрежденных частей. Если повреждение не грозит немедленным разрушением защищаемого объекта, не нарушает непрерывности электроснабжения и не представляет угрозы по условиям техники безопасности, то устройства защиты могут действовать не на отключение, а на сигнал, предупреждающий дежурный персонал о неисправности.
Устройства релейной защиты должны действовать на сигнал или отключение и в случае ненормальных режимом работы сети, если такие режимы могут представлять опасность для оборудования.
1) Селективность действия (избирательность) – способность устройства релейной защиты срабатывать при повреждении в зоне его действия и не срабатывать при внешних повреждениях и нагрузочных режимах, т.е. селективным называется такое действие защиты, при котором она отключает только поврежденный элемент посредством его автоматических выключателей. Все другие части системы должны при этом оставаться включенными.
Все устройства релейной защиты делятся на 2 класса по селективности:
защиты с относительной селективностью – селективность обеспечивается выбором параметров срабатывания. Сюда относятся максимальнотоковые и дистанционные защиты;
защиты с абсолютной селективностью – селективность обеспечивается принципом действия – все виды дифференциальных защит.
2) Чувствительность – способность устройства релейной защиты реагировать на минимальные значения аварийных параметров.
Например, при возникновении повреждения на линиях высокого напряжения, работающих в режиме минимальных нагрузок и больших переходных сопротивлениях повреждения, токи короткого замыкания могут быть меньшими максимальных токов нагрузки. Это приводит к невозможности использования обычных токовых защит и заставляет переходить к более сложным и дорогим видам защит.
Чувствительность защит оценивается коэффициентом чувствительности. Для защит, реагирующих на возрастающие величины при возникновении повреждения (для токовых – ток): k = Iкзмин / Iср, где: Iкзмин - величина тока при металлическом коротком замыкании в защищаемой зоне; Iср - уставка по току срабатывания токовой защиты.
3) Быстродействие – определяется следующими соображениями:
Ускорение отключения повреждения повышает устойчивость параллельной работы электрических машин в системе и, следовательно, устраняется одна из основных причин возникновения наиболее тяжелых системных аварий.
Ускорение отключения повреждения уменьшает время работы потребителей при пониженном напряжении, что позволит остаться в работе электродвигателям как у потребителей, так и на собственных нуждах электростанций.
Ускорение отключения повреждения уменьшает размер разрушений поврежденного элемента.
Поэтому для линий электропередачи 500 кВ быстродействие не должно быть хуже 20 мс, 750 кВ – 15 мс.
4) Надежность – способность устройства релейной защиты выполнять заданные функции защиты в течение заданного времени при заданных условиях эксплуатации.