Учебники 80375

УДК 621.31(075.8)

Ситников Н.В. Электрические станции и подстанции: учеб. пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (9,0 Мб) / Н.В. Ситников, С.А. Горемыкин. – Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016. Ч. 2. – 1 электрон. опт. диск (СD-ROM): цв. – Систем. требования: ПК 500 и выше; 256 Мб ОЗУ; Windows XP ; SVGA с разрешением 1024x768 ; Adobe Acrobat; СD -ROM дисковод ;

мышь. – Загл. с экрана.

В учебном пособии рассматриваются основные вопросы дисциплины «Электрические станции и подстанции». Приведены сведения о схемах распределительных устройств электростанций и подстанций. Описаны конструкции распределительных пунктов и трансформаторных подстанций напряжением 6-10 кВ и районных трансформаторных подстанций напряжением 35-220 кВ. Рассмотрены системы оперативного тока, собственных нужд и измерений, применяемые на электростанциях и подстанциях. Проанализированы основные принципы управления работой электростанций и подстанций.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлениям 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электроснабжение»), 35.03.06 «Агроинженерия» (профиль «Электроснабжение и электрооборудование сельскохозяйственных предприятий»).

Табл. 7. Ил. 80. Библиогр.: 10 назв.

Рецензенты: кафедра электроэнергетики Международного института компьютерных технологий (зав. кафедрой канд. техн. наук, проф. А.Н. Низовой); д-р техн. наук, проф. В.М. Питолин

©Ситников Н.В., Горемыкин С.А., 2016

©Оформление. ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016

4

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Развитие промышленности, сельского хозяйства и в конечном итоге уровень жизни населения зависит от выработки и потребления электрической энергии. Выработка электрической энергии в России за 2015 год составила 1050 миллиардов киловатт-часов. Наибольшая эффективность использования электроэнергии достигается в объединенной электроэнергетической системе. Электрические станции и подстанции составляют основу единой электроэнергетической системы. Поэтому при подготовке специалистов электроэнергетиков всех уровней уделяется большое внимание изучению электрической части электростанций и подстанций. Важным этапом успешного освоения обучающимися дисциплины «Электрические станции и подстанции» и подготовки к выполнению выпускной квалификационной работы является курсовое проектирование.

Цель изучения дисциплины - формирование у обучающихся профессиональных компетенций, основанных на знаниях о способах получения, преобразования и распределения электрической энергии, используемом оборудовании, его применении в схемах электрических соединений электростанций и подстанций.

Для достижения цели ставятся задачи: изучение теории получения,

преобразования и распределения электрической энергии; изучение теории получения, преобразования и распределения электрической энергии; получение практических навыков проектирования электрической части электростанций и подстанций.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Типы электростанций, их характеристики и технологические схемы.

Типы трансформаторных подстанций, их электрические схемы и конструкции.

Электрооборудование первичных цепей электростанций и подстанций.

Методики проектирования районных трансформаторных подстанций.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО УМЕТЬ

Разрабатывать электрические схемы трансформаторных подстанций.

Выбирать электрические аппараты силовых цепей электроустановок.

Проектировать силовые цепи районных трансформаторных подстанций.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ НЕОБХОДИМО ВЛАДЕТЬ

Навыками анализа надежности схем электроустановок в аварийных режимах.

Правилами составления нормативно-технической документации.

6

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Учебными планами направлений и 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» и 35.03.06 «Агроинженерия» предусмотрено изучение дисциплины «Электрические станции и подстанции».

Теоретической базой освоения программного материала являются следующие дисциплины: «Теоретические основы электротехники», «Электрические аппараты», «Электрические машины», «Электротехнические материалы», «Электроснабжение», «Электроэнергетические сети и системы».

Программный материал предусматривает изучение нижеследующих тем.

Общая характеристика различных типов электростанций, особенности их технологических схем.

Синхронные генераторы, особенности конструкции, системы возбуждения, системы автоматического управления в нормальных и аварийных режимах.

Трансформаторы и автотрансформаторы. Основные типы и конструкции.

Нагревание проводников и аппаратов при КЗ. Термическая стойкость токопроводов и электроаппаратов.

Электродинамические силы в токопроводах и электрических аппаратах. Электродинамическая стойкость электрического оборудования.

Выбор электрооборудования по условиям термической и динамической стойкости.

Способы ограничения токов КЗ в электрических системах. Токоограничивающие реакторы.

Электрическая дуга. Гашение дуги в высоковольтных выключателях.

Электрическое оборудование распределительных устройств, основные понятия, определения, назначение, требования.

Выключатели переменного тока напряжением свыше 1 кВ. Масляные выключатели. Воздушные выключатели.

Элегазовые выключатели. Вакуумные выключатели. Электромагнитные выключатели. Выбор выключателей.

Приводы высоковольтных выключателей.

Разъединители, выключатели нагрузки, плавкие предохранители.

Системы оперативного тока, собственных нужд, измерений на электростанциях и подстанциях.

Электрические схемы электроустановок. Виды схем и их назначение. Требования к главным схемам электроустановок.

Схемы электрических соединений распределительных устройств.

Конструкции распределительных устройств.

Подстанции, состав, схемы электрических соединений, конструкции.

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Учебными планами в объеме дисциплины «Электрические станции и подстанции» предусмотрено выполнение курсового проекта.

Курсовой проект «Силовая цепь районной трансформаторной подстанции» выполняется в рамках самостоятельной работы обучающихся.

Цель курсового проекта – познакомить обучающихся с основными проблемами проектирования понизительных подстанций, научить применять теоретические знания к решению конкретных инженерных задач, выработать навыки самостоятельной работы и квалифицированного принятия решений. При выполнении курсового проекта необходимо использовать учебно-методическую, справочную литературу и нормативную документацию.

7

Объектом учебного проектирования являются понизительные подстанции, осуществляющие электроснабжение промышленных и сельскохозяйственных районов.

Выполнение курсового проекта должно базироваться на современных достижениях в области электроэнергетики и электроаппаратостроения, ориентироваться на энергосберегающие технологии, отражать задачи повышения надежности и качества электроснабжения.

В расчетно-пояснительной записке должны быть разработаны и отражены следующие вопросы: введение, определение расчетных нагрузок подстанции, выбор числа и мощности источников питания, выбор и обоснование схемы электроустановки, расчет токов короткого замыкания, выбор электроаппаратов и токопроводов по условиям рабочего режима и проверка их по устойчивости к токам короткого замыкания, выбор числа отходящих ЛЭП, типа и сечения проводов и кабелей, выбор трансформаторов собственных нужд и системы оперативного тока, выбор измерительных приборов, выбор конструкций и компоновки РУ, заключение, список литературы.

Графическая часть курсового проекта должна содержать главную схему электрических соединений подстанции, план и разрез подстанции.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ

Для успешного изучения дисциплины «Электрические станции и подстанции» студенты должны регулярно самостоятельно работать над закреплением и углублением знаний, полученных на лекционных и практических занятиях, изучать учебную литературу и нормативную документацию.

Особое место в самостоятельной работе обучающихся занимает подготовка и выполнение курсового проекта.

УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1.Ополева, Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения [Текст]: справочник: учеб. пособие / Г.Н. Ополева. – М.: ФОРУМ: ИНФРА – М, 2006. – 480 с.

2.Рожкова, Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст] / Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. – М.: Академия, 2013. – 448 с.

3. Ситников, Н.В. Электрические станции и подстанции [Текст]: учеб. пособие

/Н.В. Ситников, С.А. Горемыкин. – Воронеж: ВГТУ, 2015. Ч.1. – 114 с.

4.Ситников, Н.В. Электрические станции и подстанции [Текст]: учеб. пособие

/Н.В. Ситников, В.П. Шелякин. – Воронеж: Научная книга, 2008.Ч.2. – 109 с.

5.Ситников, Н. В. Основы проектирования районных трансформаторных подстанций [Текст]: учеб. пособие / Н. В. Ситников, А. Н. Низовой. - Воронеж: Научная книга, 2005. - 104 с.

6.Ситников, Н.В., Электроснабжение [Текст]: справочные материалы / Н.В. Ситников, С.А. Горемыкин. - Воронеж: ВГТУ, 2013. - 89 с.

8

Согласно ПУЭ распределительным устройством называется 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. Таким образом, распределительные устройства составляют основу электрической части электростанций и подстанций, поэтому изучение схем данных электроустановок является обязательным условием успешной подготовки бакалавра по направлениям 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электроснабжение») и 35.03.06 «Агроинженерия» (профиль «Электроснабжение и электрооборудование сельскохозяйственных предприятий»).

Цель главы – ознакомиться с общими характеристиками и основными элементами распределительных устройств; рассмотреть схемы распределительных устройств со сборными шинами и без сборных шин; показать особенности применения, преимущества и недостатки различных схем.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ГЛАВЫ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ

Состав распределительных устройств.

Что называется сборными шинами, области их применения.

Способы подключения питающих и отходящих линий к сборным шинам.

Состав, области применения, преимущества и недостатки схем РУ с одной системой шин.

Состав, области применения, преимущества и недостатки схем РУ с секционированными системами шин.

Состав, области применения, преимущества и недостатки схем РУ с двумя системами шин.

Состав, области применения, преимущества и недостатки схем РУ с обходной системой шин.

Состав, области применения, преимущества и недостатки блочных схем РУ.

Состав, области применения, преимущества и недостатки мостиковых схем РУ.

Состав, области применения, преимущества и недостатки схем кольцевых РУ.

9

1.1. Основные элементы распределительных устройств

Распределительные устройства всех напряжений, осуществляющие прием и распределение электрической энергии, выполняются со сборными шинами. Распределительные устройства ВН трансформаторных подстанций, предназначенные только для приема электрической энергии (без ее распределения), выполняются без сборных шин по блочным, мостиковым и другим схемам.

Распределительное устройство со сборными шинами состоит из сборных шин, к которым через ответвительные шины подключаются различные присоединения:

•питающие линии (ввод);

•отходящие линии;

•секционирование;

•трансформаторы напряжения;

•трансформаторы для собственных нужд;

•заземляющие разъединители сборных шин и др.

Сборными шинами называются короткие участки шин жесткой или гибкой конструкции, обладающие малым электрическим сопротивлением, предназначенные для подключения присоединений.

По своему назначению сборные шины делятся на рабочие, резервные и обходные. Рабочая система шин в нормальном режиме находится под напряжением и осуществляет питание всех подключенных к ней присоединений. Резервная система шин служит для питания присоединений подстанции в случае ремонта или ревизии рабочей системы шин. В нормальном режиме резервная система шин находится не под напряжением. Обходная система шин применяется при повышенных требованиях к надежности электроснабжения и позволяет осуществлять контроль и ремонт любого коммутационного аппарата без отключения потребителей. В нормальном режиме обходная система шин находится не под напряжением.

На всех присоединениях, на участках от сборных шин до выключателей, предохранителей, трансформаторов напряжения и т. п., а также на участках, где возможна подача напряжения от других источников напряжения, обязательно устанавливаются разъединители, обеспечивающие видимый разрыв цепи. Указанное требование не распространяется на шкафы КРУ и КРУН с выкатными тележками, высокочастотные заградители и конденсаторы связи, трансформаторы напряжения, устанавливаемые на отходящих линиях, ограничители перенапряжений (разрядники), устанавливаемые на вводах трансформаторов и на отходящих линиях.

Питающие и отходящие линии подключаются к сборным шинам через разъединители и выключатели. На каждую линию необходим один выключатель, один или два шинных разъединителя (в зависимости от применяемой системы сборных шин) и один линейный разъединитель (рис.1.1, а, б). Выключатель служит для включения и отключения линии в нормальных и аварийных режимах. Шинный разъединитель предназначен для создания видимого отключения сети и создания безопасных условий для проведения контроля и ремонта выключателя, а также при двух системах шин — для переключения присоединений с одной системы шин на другую без перерыва в работе. Линейный разъединитель предусматривается в присоединениях, где при отключенном выключателе линия может оказаться под напряжением и необходимо видимое отключение линии для безопасного ремонта выключателя.

При использовании комплектных распределительных устройств выкатного исполнения выключатели, трансформаторы напряжения и другое оборудование устанавливаются на выкатных тележках. В этом случае на схеме указываются штепсельные разъемы (втычные контакты) (рис.1.1, в).

В распределительных устройствах обязательно предусматриваются стационарные заземляющие ножи, обеспечивающие заземление аппаратов и ошиновки без применения

10