Теория(30 вопросов)
.pdf23. Характерные особенности конструкций открытых распределительных устройств (ОРУ) напряжением 110-1150 кВ.
ОРУ – такие РУ, в которых оборудование расположено на открытом воздухе Достоинства: 1. невысокая стоимость РУ. Оборудование расставлено на большое расстояние друг от
друга, площадь занимаемая РУ велика: минимальная стоимость конструкции, но максимальная стоимость земли.
2. Хорошая обозримость РУ Недостаток: подверженность оборудования атмосферным воздействиям
Безопасность осуществляется за счет огораживания, выгораживания, поднятие на определенную высоту.
Площадь может измеряться десятками гектар. Ошиновка РУ:
Токоведущие части должны:
1)длительно проводить рабочие токи без чрезмерного повышения температуры;
2)противостоять кратковременному электродинамическому и термическому воздействию т.к.з.;
3)выдерживать механические нагрузки, создаваемые собственной массой и массой связанных с ними аппаратов, а также усилия, возникающие в результате атмосферных воздействий (ветер, гололед);
4)удовлетворять требованиям экономичности.
Виды токоведущих частей- 1) гибкая ошиновка 2) жесткая ошиновка Подвесные изоляторы: 1) Стеклянные изоляторы ПС, ПСВ, ПСД
2)Фарфоровые изоляторы серии ПФ на 6/10/35/110/220/330/500 кВ
3)Полимерные изоляторы-состоят из стеклопластикового стержня, защитной оболочки из кремний органической резины и металлических оконцевателей.
НАЗНАЧЕНИЕ:Для изоляции и крепления токоведущих частей и грозозащитных тросов на воздушных линиях электропередач
Заземление: Рабочее – заземление нейтралей генераторов и трансформаторов; Грозозащитное – заземление молниеотводов, защитных тросов, разрядников
(ограничителей перенапряжений)
Защитное – заземление всех металлических частей установки (корпусов, каркасов, приводов аппаратов, опорных и монтажных конструкций);
24. Характерные особенности конструкций закрытых распределительных устройств (ЗРУ) напряжением 6-220 кВ.
ЗРУ – оборудование расположено под крышей Достоинства: 1. защищено от атмосферных воздействий
2.можно сделать многоэтажное здание и расположить оборудование на разных уровнях, что приводит к многократному сокращению площади, занимаемой ЗРУ.
3.Все оборудование, находящиеся под напряжением, находится в изолированных камерах и так просто к нему не добраться.
Недостатки: 1. Близкое к нулевой обозримость
2.высокая стоимость (капиталовложения в постройку зданий)
3.Невысокая ремонтопригодность (приходится предусматривать специальные коридоры обслуживания и ремонтные коридоры, следовательно увеличение затрат)
Соотношение площадей ОРУ и ЗРУ реализующих одну и ту же схему, когда земля очень дорогая, многие РУ выполняют ЗРУ.
Впомещениях ЗРУ 35-220 кВ и в закрытых камерах трансформаторов следует предусматривать стационарные устройства или возможность применения передвижных либо инвентарных грузоподъемных устройств для механизации ремонтных работ и технического обслуживания оборудования.
Впомещениях с КРУ следует предусматривать площадку для ремонта и наладки выкатных элементов. Ремонтная площадка должна быть оборудована средствами для опробования приводов выключателей и систем управления.
Неизолированные токоведущие части должны быть защищены от случайных прикосновений (помещены в камеры, ограждены сетками и т.п.).
Выходы из РУ следует выполнять исходя из следующих требований: 1) при длине РУ до 7 м допускается один выход;
2) при длине РУ более 7 до 60 м должны быть предусмотрены два выхода по его концам; допускается располагать выходы из РУ на расстоянии до 7 м от его торцов; 3) при длине РУ более 60 м, кроме выходов по концам его, должны быть предусмотрены
дополнительные выходы с таким расчетом, чтобы расстояние от любой точки коридора обслуживания до выхода было не более 30 м.
Полы помещений РУ рекомендуется выполнять по всей площади каждого этажа на одной отметке. Конструкция полов должна исключать возможность образования цементной пыли. Устройство порогов в дверях между отдельными помещениями и в коридорах не допускается Ограждающие конструкции и перегородки КРУ и КТП собственных нужд электростанции следует выполнять из негорючих материалов.
Трансформаторы напряжения независимо от массы масла в них допускается устанавливать в огражденных камерах РУ. При этом в камере должен быть предусмотрен порог или пандус, рассчитанный на удержание полного объема масла, содержащегося в трансформаторе напряжения. Вентиляция помещений трансформаторов и реакторов должна обеспечивать отвод выделяемого ими тепла в таких количествах, чтобы при их нагрузке, с учетом перегрузочной способности и максимальной расчетной температуре окружающей среды, нагрев трансформаторов и реакторов не превышал максимально допустимого для них значения.
Перекрытия кабельных каналов и двойных полов должны быть выполнены съемными плитами из несгораемых материалов вровень с чистым полом помещения. Масса отдельной плиты перекрытия должна быть не более 50 кг.
При выборе схемы РУ, содержащего элегазовые аппараты, следует применять более простые схемы, чем в РУ с воздушной изоляцией.
25. Комплектные распределительные устройства (КРУ) 6-500 кВ.
Комплектное распределительное устройство - КРУ, состоящее из шкафов или блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами измерения, защиты и автоматики и соединительных элементов (например, токопроводов), поставляемых в собранном или полностью подготовленном к сборке виде. Комплектное распределительное устройство элегазовое (КРУЭ) - РУ, в котором основное оборудование заключено в оболочки, заполненные элегазом (SF6), служащим изолирующей и/или дугогасящей средой.
Комплектное распределительное устройство, предназначенное для внутренней установки, сокращенно обозначается КРУ, а для наружной - КРУН. Разновидностью КРУ является КСО - камера сборная одностороннего обслуживания.
Шкафы КРУ изготавливаются на заводах, что позволяет добиться тщательной сборки всех узлов и обеспечения надежной работы электрооборудования. Применение КРУ позволяет ускорить монтаж распределительного устройства. КРУ безопасно в обслуживании, так как все части, находящиеся под напряжением, закрыты металлическим кожухом.
В качестве изоляции между токоведущими частями в КРУ могут быть использованы воздух, масло, пирален, твердая изоляция, инертные газы.
Применение КРУ приводит к сокращению объема и сроков проектирования, при необходимости легко производятся реконструкция и расширение электроустановки.
Шкаф КРУ состоит из жесткого металлического корпуса, внутри которого размещена вся аппаратура. Для безопасного обслуживания и локализации аварий корпус разделен на отсеки металлическими перегородками и автоматически закрывающимися металлическими шторками. Выключатель с приводом установлен на выкатной тележке. В верхней и нижней частях тележки расположены подвижные разъединяющие контакты, которые при вкатывании тележки в шкаф замыкаются с шинным и линейным неподвижными контактами.
Выкатная тележка может занимать три положения: рабочее(тележка находится в корпусе шкафа, первичные и вторичные цепи замкнуты); испытательное (тележка в корпусе шкафа, но первичные цепи разомкнуты, а вторичные замкнуты); ремонтное (тележка находится вне корпуса шкафа, первичные и вторичные цепи разомкнуты).
Отсек сборных шин устанавливается на корпусе шкафа. Цепи вторичных соединений тележки и релейного шкафа соединяются гибким шлангом с многократным штепсельным разъемом. Такое соединение позволяет быстро заменить одну тележку другой в случае необходимости.
На некоторой серии шкафов выполнены блокировки, не допускающие вкатывания тележки в рабочее положение и выкатывание из рабочего положения при включенном выключателе, а также не допускающая вкатывания тележки при включенном заземляющем разъединителе или включения его в рабочем положении.
26. Комплектные трансформаторные ПС.
КТП изготовляются на заводах и крупноблочными узлами доставляются на место монтажа. Широкое внедрение КТП позволило индустриализовать и ускорить монтаж подстанций, обеспечить максимальную безопасность при обслуживании, уменьшить габариты подстанции. КТП 6-10/0,4-0,23 кВ внутренней и наружной установки широко применяются для электроснабжения промышленных предприятий, сельскохозяйственных и коммунальных потребителей. Такие КТП комплектуются силовыми трансформаторами типа ТНЗ с негорючим заполнителем или обычными масляными ТМ, ТСМА мощностью 30-1000 кВА.
На подстанциях энергосистем применяются КТП наружной установки с высшим напряжением 35 и 110 кВ. Со стороны высшего напряжения в КТП могут устанавливаться силовые предохранители типа ПВТ или короткозамыкатели и отделители. На двухтрансформаторных КТП может предусматриваться схема мостика с отделителями или выключателями(для КТП 35 кВ).
Широкое применение находят КТП с предохранителями ПВТ. Применение ПВТ обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка при КЗ в трансформаторе. Стоимость КТП с ПВТ невелика, конструкция проста и удобна. Недостатками КТП являются недостаточная чувствительность ПВТ к перегрузкам, возможность неселективного срабатывания.
Применение управляемых предохранителей УПСН значительно улучшает защитные характеристики и расширяет область применения КТП с предохранителями (при 35 кВ могут применяться трансформаторы мощностью 6,3 МВА включительно, а при 110 кВ-25 МВА).
Наличие привода УПСН позволяет осуществить релейную защиту силового трансформатора и защиту от неполнофазных режимов.
Компоновка КТП легко может осуществляться по разным схемам путем выбора тех или иных блоков по сетке схем.
Большинство подстанций могут быть комплектными, заводского изготовления.
27. Назначение и принципы организации различных видов заземлений.
Все металлические части электроустановок, нормально не находящиеся под напряжением, но могущие оказаться под напряжением из-за повреждения изоляции, должны надежно соединяться с землей. Такое заземление называется защитным, так как его целью является защита обслуживающего персонала от опасных напряжений прикосновения.
Заземлений предназначенное для создания нормальных условий работы аппарата или электроустановки, называется рабочим заземлением. К нему относится заземление нейтралей трансформаторов, генераторов, дугогасительных катушек. Без рабочего заземления аппарат не может выполнить своих функций или нарушается режим работы электроустановки.
Для защиты оборудования от повреждения ударом молнии применяется грозозащита с помощью разрядников, искровых промежутков, стержневых и тросовых молниеотводов, которые присоединяются к заземлителям. Такое заземление называется грозозащитным.
Шаговое напряжение и напряжение прикосновения. Способы снижения и выравнивания разности потенциалов.
Напряжение прикосновения - напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека или животного.
При пробое изоляции в каком-либо аппарате его корпус и заземляющий контур окажутся под некоторым потенциалом Uз=Iз*rз . Растекание тока с электродов заземления приводит к постепенному уменьшению потенциала почвы вокруг них. Внутри контура заземления потенциалы выравниваются, поэтому, прикасаясь к поврежденному оборудованию, человек попадает под небольшую разность потенциалов Uпр(напряжение прикосновения), которая составляет некоторую долю потенциала на заземлителе: Uпр=k*Uз , где k- коэффициент напряжения прикосновения, значение которого зависит от условий растекания тока с заземлителя и человека.
Напряжение шага - напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.
Шаговое напряжение, т.е. разность потенциалов между двумя точками поверхности, расположенными на расстоянии 0,8 м, внутри контура невелико(Uшаг1). За пределами контура кривая распределения потенциалов более крутая, поэтому шаговое напряжение увеличивается(Uшаг2). При больших токах замыкания на землю для уменьшения Uшаг по краям контура у входов и выходов укладывают дополнительные стальные полосы. Задачей защитного заземления является снижение до безопасной величины напряжений Uз, Uпр, Uшаг.
Заземлители, контур заземления, сетка выравнивания потенциалов.
Для выполнения заземления используют естественные и искусственные заземлители.
Вкачестве естественных заземлителей применяют водопроводные трубы, металлические трубопроводы, обсадные трубы скважин, металлические и железобетонные конструкции зданий, находящиеся в соприкосновении с землей, рельсовые подъездные пути при наличии перемычек между рельсами. Естественные заземлители должны быть связаны с магистралями заземлений не менее чем двумя проводниками в разных точках.
Вкачестве искусственных заземлителей применяют прутковую круглую сталь диаметром не менее 10 мм, полосовую сталь толщиной не менее 4 мм. Количество заземлителей определяется расчетом в зависимости от необходимого сопротивления заземляющего устройства или допустимого напряжения прикосновения. Размещение искусственных заземлителей производится таким образом, чтобы достичь равномерного распределения электрического потенциала на площади, занятой электрооборудованием. Для этой цели на территории ОРУ прокладывают заземляющие полосы на глубине 0,5-0,7 м вдоль рядов оборудования и в поперечном направлении,т.е. образуется заземляющая сетка, к которой присоединяется заземляемое оборудование.
Особенности расчета заземляющих устройств в сетях с изолированной нейтралью.
Изолированная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, неприсоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление приборов сигнализации, измерения, защиты и других аналогичных им устройств.
В электроустановках напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно быть
R ≤ 250 / I
но не более 10 Ом, где I - расчетный ток замыкания на землю, А. В качестве расчетного тока принимается:
1)в сетях без компенсации емкостных токов - ток замыкания на землю;
2)в сетях с компенсацией емкостных токов:
для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты, - ток, равный 125 % номинального тока наиболее мощного из этих аппаратов; для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, - ток замыкания
на землю, проходящий в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов.
Расчетный ток замыкания на землю должен быть определен для той из возможных в эксплуатации схем сети, при которой этот ток имеет наибольшее значение.
Особенности расчета заземляющих устройств в сетях с глухозаземленной нейтралью.
Глухозаземленная нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству. Глухозаземленным может быть также вывод источника однофазного переменного тока или полюс источника постоянного тока в двухпроводных сетях, а также средняя точка в трехпроводных сетях постоянного тока.
Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
При удельном сопротивлении земли ρ > 100 Ом·м допускается увеличивать указанные нормы в 0,01·ρ раз, но не более десятикратного.
Особенности общей системы заземления электроэнергетического объекта.
Токоведущие части электроустановки не должны быть доступны для случайного прикосновения, а доступные прикосновению открытые и сторонние проводящие части не должны находиться под напряжением, представляющим опасность поражения электрическим током как в нормальном режиме работы электроустановки, так и при повреждении изоляции.
Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения:
основная изоляция токоведущих частей; ограждения и оболочки; установка барьеров;
размещение вне зоны досягаемости; применение сверхнизкого (малого) напряжения.
Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ, следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА.
Для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители.
Для заземления в электроустановках разных назначений и напряжений, территориально сближенных, следует, как правило, применять одно общее заземляющее устройство.
Заземляющие устройства должны быть механически прочными, термически и динамически стойкими к токам замыкания на землю.
Требуемые значения напряжений прикосновения и сопротивления заземляющих устройств при стекании с них токов замыкания на землю и токов утечки должны быть обеспечены при наиболее неблагоприятных условиях в любое время года.
При применении защитного автоматического отключения питания должна быть выполнена основная система уравнивания потенциалов.
В электроустановках напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью и изолированной нейтралью для защиты от поражения электрическим током должно быть выполнено защитное заземление открытых проводящих частей.
28. Грозозащита. Молниеотводы. Зона защиты отдельно стоящего молниеотвода. Расчет зоны защиты молниеотводов на высоте защищаемого объекта.
Защита от прямого удара молнии: Железобетонные молниеотводы и Стальные молниеотводы .
Зоны защиты молниеотводов А. Одиночный стержневой молниеотвод
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
- радиус защиты на высоте - высота молнтеотвода
- высота защищаемого
- активная высота
Б. Двойной стержневой молниеотвод
Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода
Ширина зоны защиты двух стержневых молниеотводов:
В. Тросовый молниеотвод
Зона защиты
- расстояние между молниеотводами, м
-стрела провеса троса в середине пролета, м
-стрела провеса троса в середине пролета, м (определяется по кривым провеса троса)
-высота точки подвеса троса, м
Зоны защиты ПС
•По полученным данным строится сечение зоны защиты.
Для построения зоны защиты трех- и четырехстержневых молниеотводов строят зоны защиты
всех соседних, взятых попарно единичных молниеотводов, рассчитываемые как двойные стержневые молниеотводы.
Зона защиты молниеотводов
где D:
-для трехстержневых молниеотводов – диаметр
ФD |
окружности, проходящей через точки их |
|
установки; |
||
|
||
|
-для четырехстержневых молниеотводов |
|
|
- длина |
|
|
наибольшей диагонали |
|
|
четырехугольника. |
36. Выбор аккумуляторных батарей
Аккумуляторные батареи для систем бесперебойного питания должны отвечать жестким требованиям. Прежде всего, это должны быть так называемые батареи глубокого цикла, способные выдерживать множество циклов разрядки/зарядки. Обычные батареи стартерного типа, которые продаются в автомобильных магазинах, не предназначены для оснащения систем бесперебойного питания. При длительных циклах разрядки они быстро выйдут из строя.
Аккумуляторные батареи (АКБ) имеют следующие параметры:
Напряжение, измеряется в вольтах, В;
Ёмкость, измеряется в ампер-часах, А·ч.
Подбор типа и количества АКБ можно осуществлять:
1.путём прямого расчета ёмкости системы в зависимости от планируемого количества АКБ в системе;
2.путём обратного расчета — расчета количества АКБ в зависимости от планируемого времени работы системы от АКБ при влючении всех нагрузок.
2.1.Прямой расчет
Прямым расчетом назовём расчёт запаса энергии исходя из известного количества аккумуляторных батарей и их параметров:
Исходные данные
Средняя нагрузка в час = 1900, Вт (конкретная суммарная нагрузка в час, снимаемая с инвертора)
Ёмкость одной АКБ = 200, А·ч
Количество АКБ = 8, шт
Номинальное напряжение АКБ = 12 В
Коэффициент потерь = 0,7
Полная ёмкость системы в таком случае составит:
Идеальная: Qид = 12В·200А·ч·10 = 24000 Вт·ч,
Реальная (с учётом потерь): Qреал = Qид·k = 24000·0,7 = 16800 Вт·ч Оценочное время работы системы: Время, ч = 16800 Вт·ч / 1900 Вт = 8,8 ч
Если время работы системы меньше необходимого, то следует увеличить число АКБ.
2.2. Обратный расчет
Обратным расчетом назовём расчёт необходимого количества аккумуляторных батарей для обеспечения питания нагрузки в течение установленного времени:
Исходные данные
Средняя нагрузка в час = 1900, Вт.
Ёмкость одной АКБ = 200, А·ч.
Номинальное напряжение АКБ = 12 (6, 12 или 24), В.
Коэффициент потерь = 0,7.
Необходимое время работы системы от АКБ = 0,5 ч.
Потреблённая энергия при полной нагрузке в таком случае составит:
Идеальная: Qид = 1900 Вт*0,5 ч = 950 Вт*ч, Реальная (с учётом потерь): Wреал = Wид/k = 950Вт·ч /0,7 = 1357 Вт·ч
Оценочное количество АКБ:
Количество АКБ = 1357/ (200·12) = 0,56
При получении дробного числа АКБ необходимо округлять в большую сторону. Таким образом, для обеспечения работы нагрузки 1900 Вт от АКБ в течение получаса необходима одна батарея ёмкостью 200 А·ч и напряжением 12В.
31.Выбор числа и мощности трансформаторов на ПС. Нагрузочная способность.
Наиболее часто на подстанциях устанавливают два трансформатора или автотрансформатора. В этом случае при правильном выборе мощности трансформаторов обеспечивается надежное электроснабжение потребителей даже при аварийном отключении одного из них.
На двухтрансформаторных подстанциях в первые годы эксплуатации когда нагрузка не достигла расчетной, возможна установка одного трансформатора. В течение этого периода необходимо обеспечить резервирование электроснабжения потребителей по сетям среднего или низшего напряжения.
В дальнейшем при увеличении нагрузки до расчетной устанавливается второй трансформатор. Если при установке одного трансформатора обеспечить резервирование по сетям СН и НН нельзя или полная расчетная нагрузка подстанции ожидается раньше чем через 3 года после ввода ее в эксплуатацию, то подстанция сооружается по конечной схеме, т. е. с двумя трансформаторами.
Однотрансформаторные подстанции могут сооружаться для питания неответственных потребителей III категории, если замена поврежденного трансформатора или ремонт его производится в течение не более одних суток.
Сооружение однотрансформаторных подстанций для потребителей II категории допускается при наличии централизованного передвижного трансформаторного резерва или при наличии другого резервного источника питания от сети СН или НН, включаемого вручную или автоматически.
Централизованный трансформаторный резерв широко используется в схемах электроснабжения промышленных предприятий. В этом случае в цехах сооружаются однотрансформаторные подстанции и предусматривается один резервный трансформатор, который при необходимости может быть установлен на любой цеховой подстанции. То же самое может быть предусмотрено для сетевого района, объединяющего несколько подстанций, связанных подъездными дорогами, состояние которых позволяет в любое время года перевезти резервный трансформатор на любую подстанцию.
Сооружение однотрансформаторных подстанций обеспечивает значительную экономию капитальных затрат, но не исключает возможности перерыва электроснабжения, поэтому рекомендуемая предельная мощность таких подстанций при наличии передвижного трансформаторного резерва 16-25 МВ.А при 110 кВ, до 6,3 МВ.А при 35 кВ; 2,5-6,3 МВ.А при 110 кВ, до 2,5—4,0 MB-А при 35 кВ —при отсутствии передвижного резерва
Установка четырех трансформаторов возможна на подстанциях с двумя средними напряжениями
(220/110/35/10 кВ, 500/220/35/10 кВ и др.).
Мощность трансформаторов выбирается по условиям: при установке одного трансформатора
(5.7;5.8;5.9)
где Sтах ~ наибольшая нагрузка подстанции на расчетный период 5 лет. Трансформаторы, выбранные по условиям (5.8) и (5.9), обеспечивают питание всех потребителей в нормальном режиме при оптимальной загрузке трансформаторов 0,6-0,7
Sном, а в аварийном режиме оставшийся в работе один трансформатор обеспечивает питание потребителей с учетом допустимой аварийной или систематической перегрузки трансформаторов.
При выборе мощности автотрансформаторов, к обмотке НН которых присоединены синхронные компенсаторы, необходимо проверить загрузку общей обмотки автотрансформатора .
Трансформаторы и автотрансформаторы с ВН до 500 кВ включительно по возможности выбираются трехфазными.
Группы из однофазных трансформаторов устанавливаются при отсутствии трехфазных трансформаторов соответствующей мощности. При установке одной группы однофазных трансформаторов предусматривается одна резервная фаза. В ряде случаев может оказаться экономичнее применить спаренные трехфазные трансформаторы (автотрансформаторы)
Выбор трансформаторов собственных нужд.