для заочников / внутризаводское / лекция №1 основные определения

Лекция 1

1. Основные термины и определения

Развитие любой дисциплины отражает потребности практики и полученные наукой результаты, которые закрепляются в терминах и определениях. Важнейшие из них устанавливаются стандартами и обязательны для применения в документации всех видов, в научно-технической, учебной и справочной литературе. Другие определяются директивными документами,

например "Правилами устройства электроустановок"; отраслевыми инструкциями и циркулярами; нормами, методиками и справочными материалами научно-исследовательских, проектных и других организаций.

Существуют и толковые, терминологические, энциклопедические,

политехнические и специальные словари, которыми следует пользоваться для уточнения понятия при создании информационного и программно-

методического обеспечения, ориентированного на широкий круг специалистов.

Электроснабжением называют обеспечение потребителей электроэнергией, системой электроснабжения – совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией. Система электроснабжения может быть определена и как совокупность взаимосвязанных электроустановок, осуществляющих электро-

снабжение района, города, предприятия.

Потребитель - предприятие, организация, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электроэнергии присоединены к электрической сети и используют электрическую энергию.

Приемником электроэнергии называют устройство (аппарат, агрегат,

механизм), в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования. По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются в зависимости от вида энергии,

в который данный приемник преобразует электрическую энергию, в

частности: электродвигатели приводов машин и механизмов;

электротермические и электросиловые установки; электрохимические установки; установки электроосвещения; установки электростатического и электромагнитного поля, электрофильтры; установки искровой обработки,

электронные и вычислительные машины, устройства контроля и испытания изделий.

Электроустановками называют совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в

которых они установлены), предназначенных для производства,

преобразования, передачи, накопления, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии. Примеры электроустановок:

электрическая подстанция, линия электропередачи, распределительная подстанция, конденсаторная установка, индукционная установка.

Электрического хозяйства промышленных предприятий, представляющего совокупность генерирующих, преобразующих, передающих электроустановок, посредством которых осуществляется снабжение предприятия электроэнергией и эффективное использование ее в процессе технологического производства. Электрическое хозяйство включает в себя:

собственно электроснабжение, которое иногда называют внутризаводским электроснабжением, силовое электрооборудование и автоматизацию,

электроосвещение, эксплуатацию и ремонт электрооборудования.

Электрическое хозяйство - совокупность установленных и резервных электротехнических установок, электрических и неэлектрических изделий, не являющихся частью электрической сети (цепи), но обеспечивающих ее функционирование; электротехнических и других помещений, зданий, сооружений и сетей, которые эксплуатируются электротехническим или подчиненным ему персоналом; это также людские, вещественные и энергетические ресурсы и информационное обеспечение, которые необходимы для жизнедеятельности электрического хозяйства как выделенной целостности. Электрическое хозяйство

включает в себя часть электроэнергетической системы, отнесенную к предприятию.

Энергетической системой (энергосистемой) называют совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства,

преобразования и распределения электроэнергии и теплоты при общем управлении этим режимом. Электрической частью энергосистемы называется совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей энергосистемы.

Электрической сетью называют совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящую из подстанций,

распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории. Электрическую сеть можно определить и как совокупность подстанций и распределительных устройств и соединяющих их электрических линий, размещенных на территории района, населенного пункта, потребителя электроэнергии.

Подстанцией называют электроустановку, служащую для преобра-

зования и распределения электроэнергии и состоящую из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительного устройства,

устройства управления и вспомогательных сооружений. В зависимости от преобразования той или иной функции они называются трансформаторными

(ТП) или преобразовательными (ПП). Трансформаторную подстанцию называют комплектной – КТП (КПП) - при поставке трансформаторов

(преобразователей), щита низкого напряжения и других элементов в собранном виде или в виде, полностью подготовленном для сборки.

Электрическая подстанция - электроустановка для преобразования и распределения электрической энергии.

Распределительным устройством (РУ) называют электроустановку,

служащую для приема и распределения электроэнергии и содержащую коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины,

вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а

также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы. Если все или основное оборудование РУ расположено на открытом воздухе, оно называется открытым (ОРУ), в здании - закрытым (ЗРУ).

Распределительное устройство, состоящее из полностью или частично закрытых шкафов и блоков со встроенными в них аппаратами, устройствами защиты и автоматики, поставляемое в собранном или полностью подготовленном для сборки виде, называют комплектным и обозначают;

для внутренней установки - КРУ, для наружной - КРУН.

Распределительным пунктом называют РУ, предназначенное для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации. Для напряжения 10(6) кВ в практике электроснабжения широко применяется эквивалентное понятие

"распределительная подстанция" (РП). Распределительный пункт на-

пряжением до 1 кВ называют, как правило, силовым (сборкой).

Распределительным щитом называют распределительное устройство до 1 кВ, предназначенное для управления линиями сети и их защиты. Станция управления - комплектное устройство до 1 кВ,

предназначенное для дистанционного управления электроустановками или их частями с автоматизированным выполнением функций управления,

регулирования, защиты и сигнализации. Конструктивно станция управления представляет собой блок, панель, шкаф, щит.

Блок управления - станция управления, все элементы которого монтируют на отдельных плите или каркасе. Панель управления – станция управления, все элементы которой монтируют на щитах, рейках или других конструктивных элементах, собранных на общей раме или металлическом листе. Щит управления (щит станций управления -ЩСУ)

– сборка из нескольких панелей или блоков на объемном каркасе. Шкаф управления – станция управления, защищенная со всех сторон таким образом, что при закрытых дверях и крышках исключается доступ к

токоведущим частям.

2. Технические показатели надежности

Приемник электрической энергии (ЭП)– электротехническое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в другой вид энергии (или электрическую энергию, но с другими параметрами).

Специфика технологических процессов различных производств предъявляет определенные требования к характеристикам и конструктивному исполнению электроприемников и, как следствие,

большому их разнообразию.

Все ЭП классифицируются по различным показателям:

-по режиму работы;

-по надежности электроснабжения;

-по исполнению защит от воздействия окружающей среды;

-по электротехническим показателям.

Рассмотрим более подробно классификацию электроприемников по их показателям.

1. По электротехническим показателям

1.по роду тока: переменный, постоянный и импульсный;

2.по числу фаз: трехфазные и однофазные:

3.по частоте переменного тока: промышленной частоты 50 Гц,

повышенной частоты 60 Гц и высокой частоты (порядка кГц); 4. по установленной мощности – определяют как сумму мощностей

однородных и разнохарактерных групп электроприемников. В последнем случае, необходимо привести эти мощности к одинаковым условиям определения.

Например, номинальная мощность электродвигателей, работающих в повторно-кратковременном режиме, суммируются после приведения их к

длительному режиму по следующей формуле:

n

Рд. кi Рномi,

1

где Рд. – суммарная мощность рассматриваемых двигателей, кВт;

Рномi - номинальная мощность i-того двигателя, кВт;

кi – номинальная относительная продолжительность включения i-того двигателя;

5.по номинальному напряжению: до и выше 1 кВ;

6.по потреблению электроприемниками реактивной мощности,

характеризующихся коэффициентом мощности, определяемому по следующей формуле:

соs =P/S,

где Р – активная составляющая мощности, Вт;

S – полная мощность, ВА.

Соответствующее распределений по уровням значений коэффициента мощности приведены в следующей таблице:

7.по пусковым токам;

8.по степени симметрии электроприемников – степени равномерности распределения мощности по фазам;

9.по линейности (постоянству сопротивлений электрических цепей электроприемников за 1 период), что является главным условием сохранения несинусоидальности напряжений и токов в электрической сети.

Степень нелинейности (появление высших гармоник) характеризуется

вольт-амперными характеристиками и спектрами высших гармоник

электроприемников.

2. По режиму работы

а) продолжительный режим работы

Электроприемники, работающие в номинальном режиме с продолжительно неизменной или малоизменяющейся нагрузкой. В этом режиме электрический аппарат (машина) может работать длительное время,

температура его частей может достигать установившихся значений, без превышения температуры свыше допустимой.

Пример: электрические двигатели насосов, компрессоров,

вентиляторов и т.п.

б) кратковременный режим работы

Кратковременный режим работы электроприемника (электродвигателя)

характеризуется тем, что ЭП работает при номинальной мощности в течении времени, когда его температура не успевает достичь установившегося значения. При отключении (ЭП не работает) его температура успевает снижаться до температуры окружающей среды.

По ГОСТ 183-74 принимается длительность периода работы электпроприемников с неизменной номинальной нагрузкой в кратковременном режиме – 10, 30, 60, 90 минут и время включения до 6 мин.

Пример: электродвигатели вспомогательных механизмов,

гидрозатворов и т.п.

в) повторно-кратковременный режим работы

При повторно-кратковременном режиме работы (ПКР)

электроприемника кратковременные рабочие периоды с определенной нагрузкой чередуются с паузами (ЭП отключен). Продолжительность рабочих периодов и пауз не настолько велика, чтобы нагрев отдельных частей ЭП при неизменной температуре окружающей среды могли достигнуть установившихся значений.

Повторно-кратковременный режим работы характеризуется относительной продолжительностью включения (ПВ, % - паспортная величина) или коэффициентом включения (kв). Коэффициент включения

рассчитывается по графику нагрузки ЭП как отношение времени включения

(tв) к времени всего цикла (tц ):

kв tвtц ,

где tв время включения (время работы), (с., мин., ч.); tц tв tп время полного цикла, (с., мин., ч.);

tп время паузы, (с., мин., ч).

Пример: электродвигатели кранов, сварочные аппараты и т.п.

3. По надежности электроснабжения

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники подразделяются на следующие три категории [1]:

Электроприемники I категории – электроприемники, перерыв

электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования; массовый брак продукции,

расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников – бесперебойная работа которых необходима для предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого, взаимно резервирующего источника питания для безаварийной остановки технологического процесса.

Электроприемники II категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции,

массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта,

нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемники II категории в нормальном режиме должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания. Перерыв электроснабжения электроприемников II категории допускается на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала.

Электроприемники III – все остальные электроприемники, не подпадающие под определения I и II категорий. Для электроприемники III

категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для

ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сутки.

Источник питания считается одним источником, если питается по одной двухцепной линии, и двумя источниками, если питается по двум одноцепным линиям или по двум кабельным линиям, проложенным по разным трассам.

Независимые источники питания – источники, схема и конструктивное исполнение которых и питающих их электрических сетей таковы, что при отказе одного из них снижение качества электроэнергии на другом не превышает установленных пределов в любой момент времени, включая время аварийного режима.

4. По исполнению защит от воздействия окружающей среды

Все электрооборудование классифицируется:

-по климатическому исполнению и категории размещения;

-по степени защиты от попадания влаги и твердых тел;

-по степени защиты при работе в пожароопасных зонах;

-по степени защиты при работе во взрывоопасных зонах.

Характеристика приемников электрической энергии

Все электроприемники имеют ряд характерных показателей:

-номинальное напряжение;

-установленная мощность;

-номинальная активная мощность;

-номинальная реактивная мощность;

-номинальная полная мощность;

-номинальный ток;

-номинальный коэффициент мощности.

Условились, что все показатели, характеризующие индивидуальный приемник электроэнергии, обозначать строчными буквами (p, q, s, i).