2. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

2.1. Библиографический список

Основной:

1. Костин В.Н. Монтаж и эксплуатация оборудования систем электроснабжения: Учеб. пособие.- СПб.: СЗТУ, 2004.

2. Монтаж, техническая эксплуатация и ремонт электрического и электромеханического оборудования: Учеб. пособие / Н.А. Акимова, Н.Ф. Котеленец, Н.И. Сентюрихин; под общ. ред. Н.Ф. Котеленца.-М.: Мастерство, 2002

Дополнительный:

3. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: Учеб. пособие для средн проф. образования.-М.: Издательский центр "Академия", 2003.

4. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.-СПб.: АНО ОУ УМИТЦ, 2003.

5. ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91) Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. Межгосударственный стандарт. Дата введения 01.01.2002.

2.2. Опорный конспект

Раздел 1. Монтаж электрооборудования

Раздел 2. Эксплуатация электрооборудования

2.3. Учебное пособие

Учебное пособие по дисциплине «Монтаж и эксплуатация оборудования систем электроснабжения», автор проф. В.Н. Костин, подготовлено на кафедре электроснабжения и находится в библиотеке и читальном зале СЗТУ, а также в электронном виде (электронный учебник) в учебных материалах сервера поддержки дистанционного обучения СЗТУ. Адрес сайта http://elib.nwpi.ru.

2.4. Технические и программные средства обеспечения

дисциплины

Для освоения теоретического материала дисциплины, накопления опыта решения практических задач в области монтажа и эксплуатации электрооборудования студент должен на уровне пользователя уметь работать на персональном компьютере. В частности, студент должен знать поисковые системы Internet и уметь ими пользоваться, а также уметь работать в текстовом редакторе Word, табличном редакторе Excel, иметь представление о возможностях встроенного математического обеспечения Excel.

3. Контроль освоения дисциплины

3.1. Задания на контрольную работу и методические

указания к ее выполнению

В процессе изучения дисциплины студенты должны выполнить контрольную работу, включающую в себя три задачи по эксплуатации электрооборудования систем электроснабжения. Перед решением каждой задачи необходимо ознакомиться с исходными данными, проработать соответствующий теоретический материал и методические указания к решению задачи.

Исходные данные к каждой задаче задаются в соответствии с двумя последними цифрами шифра студента.

На титульном листе контрольных работ указываются название дисциплины, специальность, фамилия, инициалы и шифр студента.

Текст работы должен быть изложен аккуратно, четко, с обязательным приведением условий задач, исходных данных, необходимых формул, схем, единиц измерения физических величин. При оформлении контрольных работ оставляются поля шириной 3-4 см для замечаний преподавателя.

Студенты допускаются к зачету по дисциплине только после рецензирования и защиты контрольной работы.

Задача 1. Воздушная линия электропередачи (ВЛ) напряжением 110 кВ, длиной L, c проводами сечением F проходит в районе интенсивного гололедообразования. Для ВЛ предусматривается плавка гололеда на проводах, которая должна осуществляться от шин низкого напряжения 10 кВ подстанции, к которой эта ВЛ присоединена.

Рассчитать мощность S и напряжение U, требуемые для плавки гололеда переменным и выпрямленным током. Рекомендовать для своего варианта ВЛ конкретный способ плавки гололеда. Варианты заданий принять по табл. 1.1 в соответствии с последней цифрой шифра.

Т а б л и ц а 1.1

Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
L, км	30	25	30	25	35	40	45	60	50	55
F, мм2	70	95	120	120	150	150	185	185	240	240

Методические указания к решению задачи. Принципиальные схемы плавки гололеда переменным и выпрямленным током приведены на рис. 1.1. При плавке гололеда переменным током (рис. 1.1,а) ВЛ подключается к шинам 10 кВ непосредственно. При плавке гололеда выпрямленным током (рис. 1.1,б) ВЛ подключается к шинам 10 кВ через выпрямитель UZ. В обоих случаях на другом конце ВЛ провода замыкаются накоротко.

Ток плавки I_пл рекомендуется принимать в диапазоне 1,0 ... 2,0 I_доп. Величины допустимого длительного тока I_доп и удельных сопротивлений r_o и x_o для проводов различных сечений приведены в табл. 1.2.

Т а б л и ц а 1.2

F, мм2	70	95	120	150	185	240
rо, Ом/км	0,43	0,31	0,25	0,2	0,16	0,12
Iдоп, А	265	330	390	450	510	610

Примечание: Для проводов всех сечений приять х_о = 0,4 Ом/км.

Рис. 1.1. Принципиальные схемы плавки гололеда переменным (а)

и постоянным (б) током

Плавка гололеда переменным током (рис. 1.1,а).

1. Принять величину тока плавки гололеда I_пл в пределах 1,0 ... 2,0 I_доп.

2. Определить сопротивления проводов ВЛ (R, X и Z).

3. По величине тока I_пл и полному сопротивлению Z вычислить линейное напряжение U_пл, требуемое для плавки гололеда.

4. Принять ближайшее номинальное напряжение U_ном. Если это напряжение значительно отличается от 10 кВ, рекомендовать специальный трансформатор для плавки гололеда, например трансформатор 10/6 кВ, 10/20 кВ или 10/35 кВ.

5. Для принятого напряжения U_ном рассчитать новое уточненное значение тока плавки I_пл'. Например, если для принятого I_пл = 500 А получено напряжение U_пл=9 кВ, то для U_ном=10 кВ уточненный ток плавки I_пл'= 50010/9=555 А. Ток плавки должен оставаться в пределах 1,0 ... 2,0 I_доп. В противном случае следует вернуться к п.1 и принять другую величину тока плавки гололеда.

6. По принятому напряжению U_ном и величине уточненного тока плавки I_пл' определить полную трехфазную мощность S_пл, требуемую для плавки гололеда.

Плавка гололеда выпрямленным током (рис. 1.1,б).

1. Принять величину тока плавки гололеда I_пл в пределах 1,0 ... 2,0 I_доп.

2. Определить активное сопротивление R одной фазы линии.

3. По принятой величине тока I_пл и сопротивлению R вычислить напряжение на выходе выпрямителя U_d.

4. Определить фазный ток I и линейное напряжение U на входе выпрямителя, для чего использовать следующие приближенные выражения: I = 0,8I_пл, U @ U_d/. Принять ближайшее номинальное напряжениеU_ном, при необходимости рекомендовать специальный трансформатор для плавки гололеда.

5. Для принятого напряжения U_ном рассчитать новые уточненные значения тока плавки I_пл' и фазного тока I' на входе выпрямителя. Ток плавки должен оставаться в пределах 1,0 ... 2,0 I_доп. В противном случае следует вернуться к п.1 и принять другую величину тока плавки гололеда.

6. По принятому напряжению U_ном и уточненной величине фазного тока I' определить полную трехфазную мощность S_пл на входе выпрямителя, требуемую для плавки гололеда.

Выбрать для своего варианта линии способ плавки гололеда. При этом можно учесть следующие рекомендации:

при отсутствии необходимости в установке специальных трансформаторов в обеих схемах плавки гололеда и двукратном и более отличии мощностей S_пл отдать предпочтение схеме плавки гололеда выпрямленным током;

при необходимости установки специального трансформатора для плавки гололеда переменным током и отсутствии такой необходимости для плавки гололеда выпрямленным током отдать предпочтение схеме плавки гололеда выпрямленным током;

при необходимости установки специального трансформатора для плавки гололеда выпрямленным током и отсутствии такой необходимости для плавки гололеда переменным током отдать предпочтение схеме плавки гололеда переменным током;

при необходимости установки специальных трансформаторов в обеих схемах плавки гололеда отдать предпочтение схеме плавки гололеда выпрямленным током.

Задача 2. От главной понижающей подстанции промышленного предприятия к распределительному пункту (РП) проложена Т лет назад кабельная линия напряжением U = 10 кВ, состоящая из n параллельных кабелей с алюминиевыми жилами сечением F. В настоящее время расчетная нагрузка РП составляет величину S_р.

Оценить допустимость нагрузки кабелей в нормальном режиме и при аварийном отключении одного из кабелей. При недопустимой перегрузке кабелей дать рекомендации по увеличению количества кабелей.

Варианты заданий принять по табл. 2.1 и 2.2 в соответствии с последней и предпоследней цифрой шифра соответственно.

Т а б л и ц а 2.1

Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Sр, МВ.А	7	9	12	11	13	17	8	12	14	14
F, мм2	70	95	120	150	185	240	70	95	120	150
n, шт.	4	4	4	3	3	3	5	5	5	4

Т а б л и ц а 2.2

Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Т, лет	5	10	16	19	8	12	6	18	17	20
Изоляция	БМ	П	В	Р	Пв	П	Пв	Р	БМ	В
Способ прокладки	тр.	откр.	тр.	откр.	откр.	тр.	откр.	откр.	тр.	тр.

Примечание. Изоляция: Б – бумага, пропитанная маслоканифольным составом; В - поливинилхлорид; П - полиэтилен; Пв - сшитый полиэтилен; Р - резина. Способ прокладки: тр. - в земляной траншее; откр. - открыто.

Методические указания к решению задачи. По расчетной нагрузке S_р и напряжению U определяется расчетный ток кабельной линии I_р. По табл. 2.3 определяется допустимый длительный ток одиночного кабеля I_доп в соответствии с его изоляцией и способом прокладки.

При параллельной прокладке кабелей на величину I_доп вводится поправочный коэффициент k_n, учитывающий количество n кабелей (табл. 2.4).

Т а б л и ц а 2.3

F, мм2	70	95	120	150	185	240
БМ	130 165	155 205	185 240	210 275	235 310	270 355
П, В, Р	140 210	170 255	200 295	235 335	270 385	320 430
Пв	235 210	285 250	330 280	370 320	425 360	505 415

Примечание. В числителе указан I_доп при открытой прокладке кабелей, в знаменателе - при прокладке в земляной траншее.

Т а б л и ц а 2.4

n, шт	1	2	3	4	5	6
kn, о.е.	1 1	0,98 0,9	0,96 0,85	0,95 0,8	0,94 0,78	0,93 0,75

Примечание. В числителе указан k_n при открытой прокладке кабелей, в знаменателе - при прокладке в земляной траншее.

Проверка допустимости нагрузки кабелей в нормальном режиме работы выполняется по условию

n k_n I_доп > I_р. (2.1)

При невыполнении этого условия дать рекомендации по увеличению количества кабелей. Для нового количества кабелей и повторить проверку. Следует иметь в виду, что при прокладке кабелей в земляной траншее дополнительные кабели будут проложены в новой траншее.

При аварийном отключении одного из кабелей допускаются следующие перегрузки k_пер оставшихся в работе кабелей:

k_пер=1,3 - для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией;

k_пер=1,23 (1,27) - для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена при прокладке в земле (воздухе);

k_пер=1,18 - для кабелей с резиновой изоляцией;

k_пер=1,15 - для кабелей с изоляцией из поливинилхлорида и полиэтилена.

Для кабелей с любой изоляцией, находящихся в эксплуатации более 15 лет, k_пер=1,1.

Допустимость перегрузки кабелей в аварийном режиме проверяется по условию

(n-1) k _n-1 k_пер I_доп > I_р. (2.2)

Поправочный коэффициент k_n-1 определяется по табл. 2.4 для количества кабелей n-1. При невыполнении условия (2.2) дать рекомендации по увеличению количества кабелей. Для нового количества кабелей и повторить проверку.

В качестве аварийного следует принимать наиболее тяжелый режим. Если по условиям (2.1) и (2.2) количество кабелей следует увеличить, то при прокладке кабелей в траншеях в качестве аварийного режима следует принимать отключение дополнительно проложенного кабеля.

Задача 3. На существующей подстанции трансформатор работает по суточному графику нагрузки, приведенному на рис. 3.1,а. Для заданного графика нагрузки трансформатора требуется:

рассчитать переходный тепловой режим трансформатора;

оценить допустимость систематической перегрузки трансформатора;

рассчитать относительный износ изоляции обмоток за сутки.

Варианты заданий принять по табл. 3.1 и 3.2 в соответствии с последней и предпоследней цифрой шифра соответственно.

а) б) в)

Рис. 3.1. Двухступенчатый суточный график нагрузки (а), переходный тепловой

режим в трансформаторе (б) и разбивка зависимости _h(t) на интервалы t (в)

Т а б л и ц а 3.1

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
К1, о.е.	0,9	0,85	0,8	0,75	1,0	1,0	0,75	0,8	0,85	0,9
К2, о.е.	1,5	1,45	1,4	1,35	1,4	1,3	1,35	1,4	1,45	1,5
t, ч	2	2	3	3	4	6	5	5	6	6