Введение
Энергетика – это область народного хозяйства, охватывающая энергетические ресурсы, выработку, преобразование, передачу и использование различных видов энергии.
Электроэнергетика - отрасль энергетики, включающая в себя производство, передачу и сбыт электроэнергии. Электроэнергетика является наиболее важной отраслью энергетики, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией других видов, как относительная лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии с достаточно малыми потерями: механическую (электродвигатели), тепловую (электронагреватели), световую (лампы накаливания и люминесцентные), химическую (аккумуляторные батареи).
Отличительной чертой электрической энергии является практическая одновременность её генерирования и потребления, так как электрический ток распространяется по сетям со скоростью, близкой к скорости света.
Электрическая станция – промышленное предприятие предназначенное для выработки электрической энергии.
В названии каждой электрической станции указан вид используемой первичной энергии или первичного двигателя: тепловая электростанция (ТЭС), гидравлическая (ГЭС), атомная (АЭС) и др. Передача электрической энергии осуществляется не на генераторном напряжении, а на более высоком. Для передачи электрической энергии от электростанций сооружают линии электропередач высокого напряжения, по которым электрическая энергия подается на трансформаторные подстанции. Преобразование электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию переменного тока другого напряжения, производится с помощью трансформаторных подстанций. Целью данного курсового проекта является получение практических навыков в его разработке экономичной, гибкой и надежной электрической схемы подстанций, а также расчет и выбор электрического оборудования для подстанций, которое будет обеспечивать бесперебойную работу. Большое количество подстанций ведет к применению в процессе проектирования комплектных, унифицированных узлов электрического оборудования, что позволяет значительно сократить затраты времени на проектирование, значительно повышает индустриализацию монтажных работ, а также удешевляет выполнение всех видов работ и снижает капитальные затраты на строительство подстанции.
1
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1Краткая технология производства
Из закона сохранения энергии видно, что электроэнергия может переходить из одной формы в другую форму электроэнергии. Из этого следует, что электрическая энергия получается преобразованием механической, тепловой, световой, химической энергии с помощью преобразователей в электрическую. Она преобразовывается и передается электроприемникам (далее ЭП), которые ее потребляют, совершают работу.
Электроэнергия наиболее удобный вид передачи энергии, ее потери при передаче минимальны по сравнению с другими видами энергии.
Электрические станции подразделяются по типам на:
Тепловые электростанции (энергия химического вещества).
Гидроэлектростанции (энергия водного потока).
Атомные электростанции (энергия, получаемая при расщеплении ядра радиоактивных элементов).
Приливные электростанции.
Солнечные электростанции (энергия потока света).
Тепловая электростанция (ТЭС) – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. На тепловых электростанциях химическая энергия сжигаемого топлива преобразуется в котле в энергию водяного пара приводящего во вращение паровую турбину. Механическая энергия при вращении преобразуется генератором в электрическую.
Тепловые электрические станции подразделяют на конденсаторные (КЭС), и теплоэлектростанции (ТЭЦ).
Этот вид электростанции предназначен для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов тепловой электроэнергией. В данных станциях отработанный пар в турбинах используется для нужд промышленного производства, а так же для отопления и горячего водоснабжения.
В целом коэффициент полезного действия (далее КПД) тепловой станции превышает КПД конденсаторных станций. В зависимости от величины теплового потребления КПД может составлять 50-80%, а у конденсаторных 40-42%.
Электрическая
подстанция — электроустановка,
предназначенная для приема, преобразования
и распределения электрической энергии,
состоящая из трансформаторов или других
преобразователей электрической энергии,
устройств управления, распределительных
и вспомогательных устройств
1.2 Характеристика потребителей электроэнергии
Все ЭП с точки зрения надежности электроснабжения разделяют на три категории.
ЭП I категории – ЭП, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.
ЭП I категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв допускается лишь на время автоматического восстановления питания.
ЭП II категории – это ЭП, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих механизмов и промышленного транспорта, нарушение нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Эти ЭП рекомендуется обеспечивать питанием от двух независимых источников, взаимно резервирующих друг друга, для них допустимы перерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады. Допускается питание ЭП II категории по одной воздушной линии, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 суток.
ЭП III категории – все остальные ЭП, не подходящие под определение I и II категорий. Для этих ЭП электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сутки.
Исходя из данных курсового проекта потребители I категории составляют 10%, II – 70%, III – 20% следовательно, для питания данной схемы необходимо два независимых источника.
Принимаем двухтрансформаторную подстанцию напряжением 110/6, с режимами нейтрали: на высокой стороне с эффективно заземленной нейтралью, а на низкой с изолированной.
1.3 Разработка структурных схем
При проектировании подстанции до разработки главной схемы составляются структурные схемы выдачи электрической энергии (мощности) в которых показываются основные функциональные части установки (трансформаторы, распределительные устройства (далее РУ)) и связи между ними. Структурные схемы служат для дальнейшей разработки более подробных и полных принципиальных схем, они изображаются виде прямоугольников. Схема выдачи электрической энергии зависит от типа и мощности подстанции, состава электрического оборудования и распределительной нагрузки между РУ разного напряжения.
При проектировании структурных схем предъявляют следующие требования:
надёжное снабжение ЭП;
приспособление электроустановки к проведению работ;
оперативная гибкость электрической схемы;
экономическая целесообразность схемы.
Данная структурная схема представлена на рисунке1
Рисунок 1. Структурная схема выдачи энергии двухтрансформаторной подстанции.