Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. Учебное пособие. Курс лекций
.pdf
11
И с т о ч н и к о м питания (ИП) называется распределительное
устройство генераторного напряжения электрической станции или распределительное устройство вторичного напряжения понизительной подстанции энергосистемы или подстанции 35-220 кВ, к которому присоединены
распределительные сети СЭС.
Н е з а в и с и м ы м источником питания электроприемника или
групп электроприемников называется источник питания, на котором сохраняется напряжение в пределах, регламентированных для послеаварийного
режима при исчезновении его на других источниках питания этих электроприемников. К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при
одновременном соблюдении следующих двух условий:
а) каждая секция или система шин, в свою очередь, имеет питание от
независимого источника;
б) секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь,
автоматически включающуюся при нарушении нормальной работы одной
из секций (систем) шин.
Р а с п р е д е л и т е л ь н о е устройство (РУ) – устройство для
приема и распределения энергии одного напряжения.
Распределительным п у н к т о м (РП) называется распределительное устройство, предназначенное для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации, не входящее в состав подстанции.
Ц е н т р а л ь н ы м распределительным пунктом (ЦРП) называется
центральный пункт, получающий питание непосредственно от районной
энергосистемы при напряжении 6-20 кВ и распределяющий его на том же
напряжении по всему объекту или отдельной части.
Г л у б о к и м в в о д о м называется система электроснабжения с
максимально возможным приближением высшего напряжения (35…330
кВ) к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов.
Г л а в н о й понизительной подстанцией (ГПП) называется трансформаторная подстанция, получающая питание напряжением 35-220 кВ
12
непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая электроэнергию на более низком напряжении по всему объекту или отдельному его
району.
ВОПРОС 2. Варианты схем построения систем электроснабжения.
Принципы построения СЭС
Конфигурация СЭС объектов общепромышленного назначения определяется суммарной потребляемой мощностью электроприемников, их территориальным размещением, требуемой надежностью электроснабжения, а
также наличием или отсутствием собственного источника питания. Поэтому электроэнергия к СЭС от энергосистемы может быть подведена:
а) к одному общему для всех потребителей приемному пункту (ГПП,
РП);
б) к двум и более приемным пунктам;
в) по схеме глубокого ввода.
Схемы с одним приемным пунктом электроэнергии применяются, как
правило, для электроснабжения потребителей малой и средней мощности
при отсутствии специальных требований к бесперебойности питания и при
относительно компактном расположении нагрузок на территории объекта
(небольшое предприятие).
Схемы с двумя и более приемными пунктами электроэнергии применяются:
а) при наличии специальных требований к бесперебойности питания
или при преобладании приемников, не допускающих перерывов в электроснабжении;
б) когда применение нескольких приемных пунктов является экономически целесообразным, например, когда эти приемные пункты выполняют одновременно функции РП, что удешевляет СЭС. По такой схеме
строятся СЭС.
Тип приемного пункта зависит от подводимой мощности и напряжения питания. Если мощность объекта велика, источник питания удален и,
13
следовательно, подводимое напряжение выше напряжения распределительной сети, то прием энергии на больших энергоемких объектах производится:
а) на узловых распределительных подстанциях (УРП) 110-500 кВ
(иногда с частичной трансформацией) для дальнейшего распределения
энергии между подстанциями глубоких вводов (ПГВ) 110...220 кВ;
б) на ГПП, на которых энергия трансформируется на напряжение распределительной сети 6 или 10 кВ.
На малых предприятиях прием электроэнергии осуществляется на
одну из ТП, совмещенных с распределительным пунктом.
Все пункты приема электроэнергии от энергетической системы, а
также эти пункты и собственные электростанции должны быть связаны
между собой кабельными или воздушными линиями или тоководами на
первичном или вторичном напряжении. При значительной мощности и
протяженности ЛЭП выполняются на повышенном напряжении (110...220
кВ).
В настоящее время г л у б о к и й в в о д , к а к система электроснабжения с максимально возможным приближением высшего напряжения
к электроустановкам потребителей прочно вошла в повседневную практику. На предприятиях средней мощности линии глубоких вводов 35, 110
или 220 кВ вводятся непосредственно от сети энергосистемы. К энергоемким цехам, таким как электросталеплавильные, коксохимические, могут
осуществляться глубокие вводы напряжением 330 кВ непосредственно от
энергосистемы. На крупных предприятиях линии глубоких вводов 35, 110
или 220 кВ обычно подводятся от УРП или ГПП.
В соответствии с функциональным назначением СЭС и исходя из рассмотренных основных вариантов обеспечения электрической энергией разнотипных электроприемников, рассмотрим главнейшие принципы, по которым строится типовая система электроснабжения на всех ее ступенях.
Первый (и основной) принцип заключается в максимальном приближении источников высокого напряжения к электроустановкам потребителей, благодаря чему сводится к минимуму количество сетевых звеньев и
число ступеней промежуточной трансформации и коммутации.
14
Второй принцип состоит в отказе от “холодного” резерва. Специальные резервные, нормально не работающие линии и резервные трансформаторы, установленные на подстанции, как правило, не должны предусматриваться. Резерв закладывается в самой схеме электроснабжения, в которой
все элементы должны нести постоянную нагрузку. При послеаварийном режиме в случае повреждения одного из элементов остальные должны быть
в состоянии воспринять на себя нагрузку временно выбывшего элемента
путем перераспределения ее между оставшимися в работе частями сети с
используемой допускаемой правилами перегрузочной способностью электрооборудования.
Третьим принципом является глубокое секционирование всех звеньев
СЭС, начиная с шин ГПП и кончая сборными шинами вторичного напряжения трансформаторных подстанций на территории объекта (группы объектов).
Четвертым принципом является выбор режима работы элементов системы электроснабжения: линий, токопроводов, трансформаторов. В той
или иной степени эти принципы присущи всем системам электроснабжения, в том числе и СЭС. Основным является режим раздельной работы упомянутых элементов, так как при этом существенно снижается ток короткого
замыкания и упрощается коммутация и релейная защита на трансформаторах и вводах, где в некоторых случаях устанавливается только разъединитель или выключатель нагрузки.
ВОПРОС 3. Реализация принципов построения систем
электроснабжения на примере структурной схемы
электроустановки обслуживаемого усилительного
пункта
Все предприятия междугородной связи относятся к потребителям
энергии особой группы первой категории. Этим определяются состав электроустановок и требования к ним. Предприятия междугородной связи
получают электроэнергию от трех независимых источников.
15
Если питание подается от двух внешних независимых источников, то
третьим источником является собственная дизельная электростанция.
Дизельная электростанция на МТС и обслуживаемых усилительных
пунктах (ОУП) оборудуется одним автоматизированным дизельным агрегатом. Собственные электростанции сетевых узлов и узлов автоматической
коммутации имеют два дизельных агрегата – рабочий и резервный.
Основная система электропитания на предприятиях междугородной
связи – буферная. Стабилизация выходного напряжения осуществляется
устройствами автоматической коммутации аккумуляторов или полупроводниковыми преобразователями.
Если потребители особой группы первой категории питаются переменным током, то их питание осуществляется через полупроводниковые инверторы, входящие в состав установок бесперебойного электропитания. Структурная схема электроустановки обслуживаемого усилительного пункта
междугородной связи приведена на рисунке 2. Такая схема является типовой схемой электроснабжения для потребителей особой группы первой категории.
Электроэнергия к трансформаторной подстанции ОУП подается от
двух независимых источников № 1 и № 2 по двум линиям электропередачи.
На ТП две высоковольтные шины могут быть соединены разъединителями
Q2 и Q3. Заземление шин производится рубильниками Q1 и Q4. К каждой
шине подключаются понижающие трансформаторы Tp1 и Тр2 через выключатели Q6 и Q7.
Вторичные обмотки трансформаторов соединены звездой с заземленной нулевой точкой. На выходе каждого трансформатора включены амперметры РА1—РА6 и вольтметры PV1—PV2, а также счетчики электроэнергии.
От вторичных обмоток электроэнергия поступает на шины низкого
напряжения, которые могут объединяться замыканием рубильников Q22,
Q23 и автомата Q27.
16
Рисунок 2 - Структурная схема электроустановки обслуживаемого
усилительного пункта
Контрольные вопросы
1. Назначение первичных двигателей в составе тепло и гидро-агре-
гатов.
2. Приведите примеры первичных двигателей разных типов элек-
трических станций.
3. Деление электрических станций по особенностям технологиче-
ского процесса преобразования энергии и виду используемого энергоресурса.
4. Типы первичных двигателей, используемых в составе тепловых
электростанций.
5. Тепловые электростанции какого типа являются основными для
большинства энергосистем?
17
6. Классификация паротурбинных тепловых электростанции.
7. Назначение конденсационных электростанций (КЭС).
8. Назначение теплофикационных электростанций (ТЭЦ).
9. Какие виды топлив применяют на тепловых КЭС?
10. Диапазон мощностей турбоагрегатов современных КЭС.
11. Электростанциями какого типа вырабатывается подавляющая
часть электроэнергии в России?
12. Из каких соображений выбирается значение общей резервной
мощности в объединенной энергосистеме?
13. Диапазон значений единичной мощности агрегатов крупных
электростанций в мощных объединенных энергосистемах.
14. Дать определение понятий “энергосистема”, “электроэнергети-
ческая система”, “электрическая система”.
15. Из каких соображений выбирается способ подведения электро-
энергия к СЭС от энергосистемы?
16. Пояснить смысл схемы с одним приемным пунктом электро-
энергии.
17. Пояснить смысл схемы с двумя приемными пунктами электро-
энергии.
18. Пояснить смысл схемы “глубокий ввод”.
18
ЛЕКЦИЯ №2
Тема лекции: Принцип действия трансформатора. Основные
эксплуатационные режимы работы
Вопросы лекции:
1. Назначение и принцип действия трансформатора.
2. Холостой ход трансформатора.
3. Работа трансформатора при нагрузке.
4. Приведение величин вторичной обмотки к числу витков первичной
обмотки.
ВОПРОС 1. Назначение и принцип действия трансформатора
Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и
предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока (ГОСТ 16110 - 82).
Первые трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом предложил в 1876 г. русский ученый П.Н.Яблочков, который применил их для
питания электрической "свечи". В 1885 г. венгерские ученые М.Дерби,
О.Блати, К.Циперковский разработали однофазные промышленные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. Трехфазные трансформаторы
появились в 1889-1891 гг. (М.О.Доливо-Добровольский, Н.Тесла).
Трансформаторы широко применяются в разных областях электроники, радиотехники, электротехники, в устройствах измерения, автоматического управления и регулирования. По особенностям конструкции
и применению трансформаторы можно разделить на силовые, сварочные,
измерительные и специальные.
Наибольшее применение в народном хозяйстве получили силовые
трансформаторы, которые являются необходимым элементом промыш-
19
ленной электрической сети. Генераторы на электростанциях вырабаты-
вают электрическую энергию при напряжении не более 24 кВ, так как при
более высоких напряжениях возникают трудности создания качественной
изоляции в электрических машинах. Передача электрической энергии
на большие расстояния при таких относительно низких напряжениях экономически невыгодна из-за больших потерь в линии. И поэтому на электрических станциях устанавливаются силовые трансформаторы, повышающие напряжение до 110, 220, 500, 750 и 1150 кВ. У потребителей напряжение при помощи трансформаторов понижается несколькими ступенями:
на районных подстанциях до 35(10) кВ, на подстанциях предприятий до
10(6) кВ и, наконец, на подстанциях цехов и жилых районов - до 380/220 В.
Трансформаторы можно классифицировать по следующим признакам:
в зависимости от числа фаз преобразованного напряжения – на од-
нофазные и трехфазные;
в зависимости от числа обмоток - на двухобмоточные и многооб-
моточные;
в зависимости от конфигурации магнитопровода - на стержневые
(рисунок 1,а,б), броневые (рисунок 1,в,г), тороидальные (рисунок 1,д).
Рисунок 1 - Основные типы трансформаторов : а) стержневой шихтован-
ный; б) стержневой навитой; в) броневой шихтованный;
г) броневой навитой; д) кольцевой (тороидальный) навитой
20
Конструктивно любой трансформатор имеет две основные части: м а г н и т о п р о в о д и о б м о т к и . Трансформаторы большой мощности,
кроме того, имеют систему охлаждения. Часть магнитопровода, на которой размещены обмотки, называется с т е р ж н е м, а остальная часть,
замыкающая магнитопровод, - я р м о м [3,4].
Материалом магнитопровода трансформатора является горячекатанная или холоднокатанная электротехническая сталь. Для уменьшения вихревых токов магнитопровод выполняется не сплошным, а в виде пакета
штампованных пластин или в виде рулона стальной ленты. В частности,
при частоте тока до 50 Гц магнитопровод собирают из листовой стали
толщиной 0,35 или 0,5 мм. Ленточные магнитопроводы используют в
маломощных трансформаторах. Для увеличения электрического сопротивления, препятствующего возрастанию вихревых токов, пластины магнитопровода (или полосу ленты) изолируют одна от другой диэлектрическими
материалами (лаком, эмалью, окисной пленкой, бумагой). Чтобы магнитопровод при работе не "зуммерил", его стягивают болтами или охватывают
металлической обоймой.
Обмотки выполняют в виде непрерывно намотанного в несколько
слоев или в виде отдельных секций и катушек. На магнитопроводе стержневого типа каждая обмотка размещена на отдельном стержне (рисунок
2,а) рядом или одна поверх другой. В броневом магнитопроводе все обмотки размещают на центральном стержне (рисунок 2,б). В тороидальном
трансформаторе обмотки размещаются по всей окружности кольца (тороида).
Схему размещения обмоток выбирают из соображений минимизации
потерь основного магнитного потока трансформатора, улучшения условий охлаждения, повышения надежности работы и оптимизации расходных материалов.
Обмотка трансформатора, к которой подводится электроэнергия,
называется п е р в и ч н о й, а обмотка, к которой подключены электроприемники (нагрузка) и от которой отбирается электроэнергия, называется
в т о р и ч н о й. Первичных и вторичных обмоток может быть несколько.
Обмотка, имеющая наибольшее напряжение, называется обмоткой в ы с ш ег о напряжения (ВН), а обмотка, имеющая меньшее напряжение,
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]