Содержание дисциплины

СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1

2

3

Введение:

Характеристика дисциплины и ее роль в подготовке техников – электриков. Её связь с другими дисциплинами учебного плана, роль в области развития науки, техники и технологии. Современное состояние и перспектива развития энергетики. Задачи и порядок изучения дисциплины.

Данная тема является вводной и должна дать понятия о значимости данной дисциплины, об самоорганизации учебной деятельности учащегося при ее изучении.

1. Каковы основные цели и задачи учебной дисциплины?

2. Каково современное состояние электроэнергетики в стране, мире?

3. Каковы перспективы развития электроэнергетики в стране, мире?

4. Какова роль электроэнергетики в жизни человеческого общества?

РАЗДЕЛ 1. СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ И ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Тема 1.1. Общие сведения об электрических станциях.

Типы электрических станций и режимы их работы. Принцип действия и устройство тепловых, гидравлических и атомных электростанций. Использование электроэнергии солнца, ветра, морских приливов, геотермальных вод, магнитогидродинамических генераторов для производства электроэнергии. Роль различных типов электростанций в производстве электроэнергии, перспективы их развития. Влияния электрических станций на окружающую среду и меры защиты ее при эксплуатации электрических станций.

В результате изучения данной темы необходимо знать устройство, принцип действия электростанций всех типов, нетрадиционные источники электроэнергии. Роль различных типов электростанций в производстве электроэнергии и перспективы их развития. Влияние электростанций на окружающую среду и меры её защиты.

1. Классификация, устройство и принцип действия тепловых электростанций.

2. Классификация, устройство и принцип действия гидравлических электростанций.

3. Классификация, устройство и принцип действия атомных электростанций

Тема 1.2. Общие сведения об энергетических системах.

Понятия об источниках, потребителях, приемниках электроэнергии, энергетических и электроэнергетических системах, системах электроснабжения объектов.

Шкала стандартных напряжений переменного и постоянного тока. Структурная, принципиальная схема электроэнергетических систем, систем электроснабжения объектов. Цели и условия единой энергетической системы РБ, связь ее с энергосистемами стран экономической взаимопомощи.

Использование линий электропередачи высоких напряжений и их влияние на окружающую среду.

В результате изучения данной темы необходимо знать определения основных понятий (источник, приемник, потребитель электроэнергии, энергосистемы, электроэнергосистемы, системы электроснабжения объектов). Шкалу стандартных напряжений, структуру электроэнергетической системы, цели и условия создания электроэнергосистемы. Роль линий электропередачи высоких напряжений в создании электроэнергосистем, влияния их на окружающую среду.

1. Что такое энергосистема?

2. Что такое электроэнергетическая система?

3. Что такое система электроснабжения объекта?

4. Что такое источник электроэнергии?

5. Что такое приемник и потребитель электроэнергии?

6. Чем отличается энергосистема от электросистемы?

7. Начертить структурную схему электросистемы.

Начертить принципиальную схему части электросистемы.

РАЗДЕЛ 2. .

ВНУТРИЦЕХОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Тема 2.1.Общие сведения о потребителях электроэнергии напряжением до 1кВ.

Приемники электроэнергии силовые и осветительные. Характеристика и режимы их работы. Классификация приемников электроэнергии по роду тока и напряжения. Понятия установленной и номинальной мощности.

Приведение мощности электроприемников работающих в повторно – кратковременном режиме, к номинальной мощности для длительного режима работы.

Данная тема сообщает учащимся общие сведения об электрическом оборудовании напряжением до 1 кВ, знания которой необходимы будут при курсовом и дипломном проектировании. Изучение следует начать с тщательного знакомства с электрооборудованием по рисункам технической литературы и в натуре на предприятии по месту работы.

1. Что такое электрооборудование и на какие виды оно подразделяется.

2. Что такое приемник электроэнергии?

3. Как электроприемники классифицируются по роду тока и уровню напряжения?

4. Как электроприемники классифицируются по мощности?

5. Как приемники электроэнергии классифицируются по номинальному режиму работы?

6. Что такое номинальная и установленная мощность электроприемника?

7. Что такое номинальные данные электроприемника?

Тема 2.2. Классификация приемников электроэнергии по надежности электроснабжения.

Категории электроприёмников. Виды схем электроснабжения для каждой категории. Допустимые перерывы в электроснабжении. Примеры электроприёмников для каждой категории.

В результате изучения данной темы необходимо знать категории электроприёмников по надёжности электроснабжения. Уметь рисовать схемы электроснабжения, приводить примеры.

1. Как электроприемники классифицируются по надежности электроснабжения?

Тема 2.3. Конструктивное выполнение и устройство электрических сетей напряжением до 1кв.

Конструктивное выполнение электрических сетей. Виды электрических проводок (скрытая, открытая) выполненные проводами кабелем, проложенными в трубах и шинопроводами. Схемы электроснабжения напряжением до 1 кв: радиальные, магистральные, с защитой на предохранителях или автоматических выключателях.

Устройство осветительных и силовых сетей. ПОНЯТИЯ: питающее распределительные и групповые электросети. Устройство, назначение и применение вводно – распределительных устройств, силовых щитов, осветительных щитов, групповых щитов.

При изучении этой темы учащиеся должны твердо усвоить классификацию электросетей напряжением до 1 кВ по конструктивным признакам, устройство и область применения всех видов и разновидностей внутрицеховых электросетей. Изучить схемы электросетей: радиальных, магистральных, комбинированных и электрооборудование, применяемое в этих схемах: вводно – распределительные устройства, силовые щиты, осветительные и групповые щитки.

1. Классификация внутрицеховых электросетей напряжением до 1 кВ по конструктивным признакам.

2. Устройство, разновидности, назначение шинопроводов.

3. Устройство, маркировка, назначение кабелей напряжения до 1 кВ.

4. Электропроводки разновидности и конструктивное их выполнение.

5. Кабельные линии разновидности и конструктивное их выполнение.

6. Какие схемы применяются для электроснабжения приемников электроэнергии напряжением до 1 кВ.

Тема 2.4.Графики электрических нагрузок.

Графики электрических нагрузок. Основные величины и коэффициенты, характеризующие работу электроприемников. Определение времени использования нагрузки «Т_м» и времени максимума потерь «τ». Определение электрических нагрузок всех звеньев системы электроснабжения по суточному и годовому графику по продолжительности работы электроустановки в течении года с различными нагрузками. Построение графиков нагрузки для различных отраслей промышленности. Определение среднесуточной и среднегодовой мощности электрических нагрузок. Потери мощности и электроэнергии в воздушных кабельных линиях и трансформаторах.

Данная тема знакомит учащихся с графиками электрических нагрузок. Учащимся необходимо научиться строить графики электрических, а так же познакомиться с опубликованными в справочниках типовыми характеристиками графиками электрической нагрузки различных отраслей промышленности. Найти по ним время использования максимальной нагрузки «Т_м», а по нему найти время потерь τ=f(Т_м, cosφ). Построение суточных и готовых графиков электронагрузок является необходимым для выбора питающих предприятие генераторов, трансформаторов, линий электропередач, для подсчета годового потребления активной и реактивной энергии и решения вопросов компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения.

Передача электроэнергии от источников питания к потребителям всегда сопровождается потерями мощности и электроэнергии в промежуточных звеньях системы (трансформаторах, линиях реакторах). Необходимо научится находить эти потери, знать, от чего они зависят, и изучить способы их уменьшения.

1. Что такое график электронагрузок, и каких разновидностей они бывают?

2. Как строят суточные и годовые графики электронагрузок?

3. Что такое время использования максимальной нагрузки?

4. Что такое время максимальных потерь?

5. Как определяются потери мощности и энергии в линиях электропередачи?

6. Как определяются потери мощности и энергии в трансформаторах?

7. Как определяются потери мощности и энергии в реакторах?

8. Какие мероприятия необходимо выполнить, чтобы снизить расход электроэнергии и потери в электросетях?

Тема 2.5Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1кВ.

Методы расчета электрических нагрузок в электрических установках напряжением до 1000В. Расчетные коэффициенты и их применение при определении электрических нагрузок. Определение средней сменной и максимальной расчетной мощности. Расчет электрических нагрузок методом коэффициента максимума с помощью расчетной таблицы. Определение эффективного числа электроприемников. Определение расчетных нагрузок гражданских знаний методом коэффициента спроса. Определение активной, реактивной, полной мощности по цехам для выбора силовых трансформаторов на цеховых подстанциях и подстанциях коммунального хозяйства. Определение расчетных нагрузок от однофазных электроприемников.

Данная тема знакомит учащихся с основами расчета нагрузок электрических сетей. Каждая из групп потребителей имеет свои характерные особенности и показатели, которые определяют условия электроснабжения их, т.е. необходимость учитывать режим работы, мощность, напряжение, род тока и надежность питания электроприемников. Особое внимание следует обратить на качество передаваемой электроэнергии (постоянство напряжения и частоты) и надежность. В процессе изучения темы необходимо усвоить определения основных величин, которыми приходится пользоваться в расчете электронагрузок:

- установленная мощность S_у или Р_у;

- присоединенная мощность S_п или Р_п;

- расчетная мощность S_р или Р_р;

- коэффициент использованияК_н≤1;

- коэффициент максимума К_м ≥1;

- эффективное число приемников и т.д.

Учащиеся должны знать коэффициенты, характеризующие графики и приемники электроэнергии, уметь их определять. Определение электрических нагрузок, возможно, несколькими методами, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки, поэтому в каждом конкретном случае нужно выбрать самый рациональный. Наиболее часто применяемый и универсальным методом определения электронагрузок является метод коэффициента максимума (метод упорядоченных диаграмм), т.к. он применим к разнородным электроприемникам и кратковременным, повторно-кратковременным и кратковременным режимами работы трехфазного и однофазного тока, к различным узлам системы электроснабжения.

1. По каким признакам и как классифицируются электроприемники промышленных предприятий?

2. Как подразделяются электроприемники по бесперебойности питания?

3. Какова цель расчета электронагрузок?

4. Какие методы применяются для расчета электронагрузок?

5. Какие расчетные коэффициенты применяют при определении электронагрузок?

6. Каков порядок определения эффективного числа приемников по таблицам или кривым?

Тема 2.6.Выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током.

Факторы влияющие на выбор сечения:

1. Нагрев рабочим (расчетным током).

2. Нагрев рабочим (расчетным током) в послеаварийном режиме.

3. Нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания.

Температура нагрева жил кабеля, а следовательно, и ток ограничиваются допустимой температурой для изоляции кабеля и зависят от её материала. Для проводов допустимая температура нагрева ограничена его механической прочностью. Расчетное сечениежил кабеля по нагреву расчетным токомвыбирается поэкономической плотности тока

F_расч. = ;

где: – расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы, А;

J_э – экономическая плотность тока (А/мм2),

и проверяется по нагреву в послеаварийном режиме, а также по термической стойкости при КЗ.По таблицам ПУЭ следует выбирать ближайшее большее стандартное экономическое сечение кабеля или провода,которые учитывают допустимую температуру нагрева и допустимый ток.

Условие выбора сечения кабеля по экономической плотности тока должно отвечать условию:

F_э ≥ F_расч.I_{доп.выбр.} ≥ I_р

т.е. выбранное по экономической плотности тока сечение кабеля должно быть больше или равно расчетного, или допустимый ток, выбранного сечения кабеля или провода больше или равно расчетному току.

Во всех случаях следует стремиться не повышать сечение жил без достаточного на то основания.

При выборе кабелей по экономической плотности тока, питающих двухтрансформаторные ТП и провода двухцепных воздушных линий, необходимо проверять на нагрев в послеаварийном режиме.

Для двухтрансформаторных ТП расчётный ток кабеля в нормальном режиме работы находится из условия, что в нормальном режиме каждая линия несёт половину нагрузки S_p ТП:

I_p= (А) где: расчётная нагрузка линии ТП с учётом потерь в трансформаторах и компенсации (кВА) .

Расчетный ток двухтрансформаторного ТП в послеаварийном или ремонтном режиме, когда отключается одна линия находится из условия:

I_pа= (А)

где расчётная нагрузка линии ТП с учётом потерь в трансформаторах и компенсации (кВА)

Расчетное сечение жил кабеля по нагреву расчетным током послеаварийного режима выбирается по экономической плотности тока

F_расч. = ;

где: – расчётный ток кабеля в послеаварийном режиме работы, А;

J_э – экономическая плотность тока (А/мм2).

Условие выбора сечения кабеля по экономической плотности тока в послеаварийном режиме должно отвечать условию:

F_э ≥ F_{расч.авар.}I_{доп.выбр.}≥I_{расч. авар}

т.е. выбранное по экономической плотности тока сечение кабеля в послеаварийном режиме должно быть больше или равно расчетного послеаварийного, или допустимый ток, выбранного кабеля или провода больше или равно послеаварийному току.

Во всех случаях следует стремиться не повышать сечение жил без достаточного на то основания.

Кабели и провода проверяются .на термическую стойкость при прохождении I_к (кА) трехфазного тока К.З. Расчетным видом К.З. выбирается трехфазное, так как при нем получаются большие значения сверхпереходного и ударного токов К.З., чем при двухфазном или однофазном. Температура нагрева определяется тепловым импульсом (В_к), который зависит как от величиныдействующего значения установившегося тока К.З. (I_к), так и _{врем)ени} его прохождения (Т_к.з.):

Время прохождения тока (Т_к.з.)состоит из суммы двух составляющих:

Т_к.з.= t_защ. + t_выкл. (сек)

1. Времени работы релейной защиты (сек),ивремени отключения выключателя (сек). Определяется характеристикамиустановленногооборудования.Обычно это время не превышает t_отк=1,6(сек). Необходимо использовать самые быстродействующие защиты и выключатели с целью сокращения температуры нагрева оборудования при К.З.

2. Постоянной времени затухания апериодической составляющей тока К.З.T_а (сек). В распределительных сетях 6…10кВ при отсутствии конкретных данных испытанийэто время принимаетсяT_а= 0,01с.

Сечение провода или кабеля по термической стойкостирассчитывается по формуле:

где: С – расчётный коэффициент, принимаемый порасчетным таблицам. Так] для кабеля 10кВ с бумажной пропитанной изоляцией С=100 А×с∙0,5/мм2;

Bк – тепловой импульс от тока КЗ (А²×с).

По таблицам ПУЭ, по полученномурасчетному сечение кабеля по термической стойкостивыбирается ближайшее меньшее экономическое сечение по термической стойкости току К.З.F_э.т.

Условие проверки кабеля, провода на термическую стойкость току К.З. должно отвечать условию:

F_э.т. ≥F_{т. расч.}

т.е. сечение кабеля, выбранное по экономической плотности тока и термической стойкости должно быть больше или равно расчетному сечению кабеля по термической стойкости.

Кабели и провода, защищаемые плавкими предохранителями на термическую устойчивость к токам К.З. не проверяются, поскольку время срабатывания предохранителя мало (0,008 сек) и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель или провод до опасной температуры.

1.Каким критерием ограничивается допустимая температура, а следовательно и ток, при выборе сечения жил кабеля?

2. Каким критерием ограничивается допустимая температура, а следовательно и ток, при выборе сечения проводов воздушных линий?

3. От чего зависит экономическая плотность тока?

4. Почему выбираемое сечение кабеля или провода по таблицам ПУЭ по экономической плотности тока должно быть больше или равно расчетного?

1.Что такое послеаварийный режим работы?

2.Почему необходимо выполнять проверку выбора сечения кабеля по экономической плотности тока в послеаварийном режиме работы?

1.Почему при К.З. по кабелям и проводам проходит самый большой ток?

2.Чем определяется время прохождения тока К.З.?.

3.От каких факторов зависит тепловой импульс нагрева кабелей и проводов при прохождении но ним токоа К.З.?.

4.Почему кабели и провода, защищаемые плавкими предохранителями на термическую устойчивость к токам К.З. не проверяются?.

Тема 2.7.Расчет и выбор электрических сетей по потере напряжения.

Отклонение и колебание, «потеря» и падение напряжения в электросетях. Требования ПУЭ относительно потерь и отклонения напряжения в электросетях при передаче электроэнергии на расстояние. Активное и индуктивное сопротивление проводов и кабелей. Определение потери напряжения в трехфазной линии переменного тока с учетом активного и индуктивного сопротивлений ее проводов. Частные случаи: линия с проводом из однородного материала и одного и того же сечения, линия с омическим сопротивлением, линия с подключение различных нагрузок. Определение сечения проводов и кабелей трехфазных линий по допустимой потере напряжения и при постоянном сечении вдоль линий. Определение потери напряжения в осветительных сетях.

При изучении этой темы учащиеся должны ознакомиться с цеховыми магистральными и радиальными распределительными схемами электросетей, их конструктивным выполнением. В соответствии с ПУЭ проводка любого назначения должна удовлетворять требованиям в отношении допустимого отклонения напряжения у электроприемников в нормальных и аварийных режимах.

В проводах линии, подводящих к приёмникам электрическую энергию, неизбежно происходят необратимые потери напряжения. Эти потери нормируются и не должны превышать определенных значений согласно ПУЭ. Для этой цели введены ограничения величины напряжения в начасе линии – питающий конец (со стороны источников энергии) и в конце её (со стороны приёмников электрической энергии) – приёмный конец. Так, например, на напряжении 400 (В) в начале линии, у приёмников электроэнергии в конце линии - 380 (В). Потеря напряжения должна быть не более 20 (В). Смысл этого требования заключается в том, что при снижении напряжения осветительные устройства снижают световой поток и снижается освещенность на рабочих поверхностях (её величина прямо пропорциональна квадрату напряжения); электрические двигатели снижают свой вращающий момент, который у синхронных двигателей прямо пропорционален первой степени, а у асинхронных электродвигателей – квадрату оставшегося напряжения.

Поддерживание напряжения на определенном уровне – достаточно сложная задача.

Одним из первых средств, обеспечивающих стабильность напряжения у приёмников электроэнергии, является выбор сечения жил кабелей и проводов по допустимым потерям напряжения. При расчетах обычно исходят из условия постоянства сечения вдоль магистрали или условия наименьшей затраты цветного металла.

Потеря напряжения в кабельной линии, в проводах линии электропередачи в процентах вычисляются по формуле:

∆U = ( cosφ + x₀sinφ) (В)

где: I_Р и l – расчетный ток (А) и длина линии (км);

r₀ и x₀ – удельные активное и реактиное сопротивления линии Ом/км,

определяются по справочным таблицам

cosj – средний коэффициент активной мощности нагрузки линии.

cosj = где: − косинус (Р_i) присоединенной нагрузки в конце линии.

Sinφ – средний – средний коэффициент реактивной мощности нагрузки линии по среднему (cosj). Определяется по формуле:

Sinφ =

Допустимая потеря напряжения на питающей кабельной линии не должна превышать 5%.

В сетях, выбранных по допустимому току и по потере напряжения, потере энергии возрастают с увеличением сопротивления, поэтому ПУЭ рекомендует производить выбор сечений по экономической плотности тока, если число часов использования максимума Т_н ≥4000÷5000ч при напряжении до 1000 В, а также в линия выше 1000В.

Вторым средством, обеспечивающим стабильность напряжения у приёмников электроэнергии в конце линии с учетом потери напряжения при передаче энергии является, поддержание нормального уровня напряжения в начале кабельной или электрической линии. Уровни напряжения должны быть не ниже 105% номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок у сетей. Так, например, в сетях 0,4 кВ. напряжение в начале линии в период наибольших нагрузок должно быть не ниже 420 (В), и 400 (В) в период наименьших нагрузок с учетом без возвратной потери напряжения в линии не более 5%.

Падение напряжения у потребителей энергии в результате её отклонения в начале линии можно компенсировать путём:

1. Регулированием напряжения на шинах электростанций;

2. Регулированием напряжения на шинах подстанций, путем изменения коэффициента трансформации на силовых трансформаторах;

3. Изменением величины протекающей по сети реактивной мощности или её компенсации;

1. Почему происходят необратимые потери напряжения в в жилах кабеля или проводах ЛЭП при прохождении по ним электрического тока ?;

2. Порядок выбора сечения проводов, кабелей по заданной потере напряжения из условия постоянства сечения вдоль магистрали.

3. Способы регулирования падения напряжения в начале распределительных линий при изменении электрических нагрузок потребителями.

4. Объяснить разницу между потерей напряжения и падением напряжения?.

Тема 2.8Регулирование напряжения и компенсация реактивной мощности.

Сущность коэффициента мощности и его значение для хозяйства. Определение значения мгновенного и средневзвешенного коэффициента мощности. Причины, вызывающие снижение коэффициента мощности, мероприятие по превышению естественного коэффициента мощности. Повышение коэффициента мощности путем применения специальных компенсирующих устройств. Компенсация реактивной мощности при помощи синхронных машин. Определение мощности компенсирующих устройств (статических конденсаторов). Выбор разрядных сопротивлений. Размещение компенсирующих устройств. Расчет с энергоснабжающей организации за реактивную мощность. Автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей. Применение тиристорных регуляторов напряжения с микропроцессорным устройством для компенсации реактивной мощности.

Вопросы баланса и распределение реактивной мощности выбора и размещения ее источников, повышения коэффициента мощности и экономичности работы электросетей должны рассматривать совместно с вопросами регулирования напряжения.

Компенсация реактивной мощности на промпредприятиях нашла широкое применение, как мощный фактор уменьшения потерь в звеньях системы электроснабжения. Просмотрите естественные и искусственные меры обеспечения оптимального коэффициента мощности.

Выбор целесообразного в технико–экономическом отношении способа компенсации производится путем сопоставления различных вариантов установки компенсирующих устройств, причем применение на предприятиях любого вида компенсирующих устройств допускается только с разрешения энергосистемы. В зависимости от мощности компенсирующего устройства даются в справочной литературе в схемах их включения и защита. В справочной литературе дается рекомендация установки конденсаторных батарей до определенной величины мощности без технико – экономического обоснования. Например, при U_н= 6 кВ – до 5000 кВАР, при U_н= 10 кВ – до 10000 кВАР.

1. Компенсация реактивной мощности?

2. К чему приводит низкий коэффициент мощности?

3. Перечислите естественные способы повышения коэффициента мощности?

4. В каких случаях и по чему целесообразно установка конденсаторных батарей?

5. Где располагаются и как конструктивно выполняют компенсирующие устройства?

Тема 2.9Защита электрических сетей в установках напряжением до 1кВ.

Виды защиты сетей напряжением до 1000В от токов короткого замыкания и токов нагрузки. Назначение, принцип действия и устройство плавких предохранителей автоматических выключателей, магнитных пускателей. Характеристика защитных аппаратов, понятия об избирательной работе защиты. Размещение аппаратов защиты в электрических сетях предприятий и других объектов. Определение токов установок защитных аппаратов (плавких вставок предохранителей, расцепителей, автоматических выключателей). Проверка электрических сетей на соответствие выбранному аппарату токовой защиты. Определение пикового тока в электрических нагрузках.

Защита электросетей напряжением до 1000 В осуществляется плавкими предохранителями, автоматическими выключателями, тепловыми реле магнитных пускателей. Должны быть твердо усвоены формулы условий выбора плавких вставок предохранителей, установок тепловой защиты нагревательного элемента теплового реле магнитных пускателей, тепловых расцепителей автоматических выключателей, а также электромагнитного или комбинированного расцепителяавтоматических выключателей.

По месту работы ознакомиться с размещением, конструкции принципом работы аппаратов защиты электрозащиты напряжением до 1000В. Обязательно необходимо проработать по ПУЭ главу «Защита электрических сетей».

1. Какие аппараты применяются для защиты электросетей напряжением до 1000В?

2. Устройство, принцип действия, назначения плавких вставок?

3. Устройство, принцип действия, назначение автоматических выключателей.

4. Устройство, принцип действия, назначение теплового реле.

5. Устройство, принцип действия, назначение магнитного пускателя.

6. Условие выбора плавких предохранителей.

7. Условие выбора автоматических выключателей.

8. Условие выбора магнитных пускателей.

Каково различие аппаратов защиты в электрических сетях?

РАЗДЕЛ 3. ВНУТРИЗАВОДСКОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ

Тема 3.1.Распределение электроэнергии внутри предприятия.

Назначение, схемы и конструктивное выполнение электрических сетей напряжением выше 1000В. Элементы воздушной линии: опоры, изоляторы, провода. Кабельные линии область их применения и способы прокладки. Шинопроводы высокого напряжения. Выбор электросети по экономической плотности тока. Выбор варианта схем электроснабжения.

При изучении конструктивного исполнения эл. сетей необходимо твердо усвоить виды и назначения опор воздушных линий, типы изоляторов и марки проводов, а для кабелей – устройство, маркировку кабелей и способы их прокладки. При передаче больших токов – 2000А и более – применяются токопроводы.

Разбираясь в системах эл. снабжения, подразделите их на внешние и внутренние, которые выполняются с учетом особенности режима работы потребителей, удобства обслуживания, удаленности источника питания и т.д.

Схема должна быть гибкой, надежной, простой и дешевой. Электроснабжение промышленного объекта может осуществлять от собственной электростанции, от энергосистемы и комбинированно.

Научитесь выполнять схемы внешнего электроснабжения: «Глубокого ввода», питания потребителей одной и двумя линиями, а также схемы внутреннего электроснабжения методом «Глубокого ввода» и методом дробления подстанций.

1. Основные конструктивные элементы воздушных ЛЭП и их назначение.

2. Как классифицируются подстанции по назначению, конструктивному выполнению и месту расположения?

3. Устройство силового кабеля.

4. Конструктивное выполнение кабельных линий.

5. Конструктивное выполнение токопроводов.

6. Схемы распределения электроэнергии внешнего электроснабжения на напряжение 6 – 10 кВ.

7. Схемы распределения электроэнергии внешнего электроснабжения на напряжение 35 кВ и выше.

8. Общие понятия о внутреннем электроснабжении промпредприятий.

9. Достоинства и недостатки радиальных и магистральных схем.

10. Какое влияние оказывает категория потребителя на выбор схемы электроснабжения?

11. Как осуществляется резервирование питания на промпредприятиях?

Тема 3.2.Подстанции и распределительные пункты.

Назначение и принцип построения цеховых трансформаторных подстанций. Типы применяемых трансформаторов в комплектных трансформаторных подстанциях для силовых и осветительных нагрузок. Применения в цеховых подстанциях систем автоматического включения резерва (АВР) на стороне низкого напряжения.

Схема и конструктивное исполнение цеховых трансформаторных подстанций определяются технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением ТП и электроприемников, вводов питания, расчетной мощностью, требованиями надежности электроснабжения, технико – экономическими соображениями, условиями окружающей среды. В настоящее время широко применяется комплектные трансформаторные подстанции (КТП), что позволяет применить индустриальный метод монтажа, а также возможность установить КТП в любом участке цеха. При изучении этой темы студенты должны разобраться в конструкции КТП, электрооборудования напряжением до 1 кВ, в том, что такое АВР и для чего оно нужно в цеховых трансформаторных подстанциях.

1. Назначение, конструкция цеховых трансформаторных подстанций.

2. Какое электрооборудование напряжением до 1 кВ применяется на цеховых ТП?

3. Что такое АВР и для чего оно применяется на цеховых ТП?

4. Как обеспечивается надежность электроснабжения на цеховых ТП?

Тема 3.3.Картограмма нагрузок. Расчет электрических нагрузок напряжением выше 1кВ

Распределение нагрузок на генеральном плане предприятия. Определения центра силовых и осветительных нагрузок. Выбор количества и места расположения подстанций. Построение картограммы электрических нагрузок. Мощность присоединения главной понизительной подстанции. Распределение электрической мощности для подключения к главной понизительной подстанции. Расчет электрических нагрузок высокого напряжения методом коэффициента спроса энергоемких цехов, заводов, комбинатов и гражданских зданий.

Для построения рациональной системы электроснабжения промышленного предприятия важно правильно разместить подстанции на территории предприятия. Подстанции всех мощностей напряжений и тока должны быть максимально приближены к центрам электронагрузок, что обеспечивает наилучшие технико – экономические показатели системы электроснабжения. Это позволяет снизить расход электроэнергии, проводникового материала. Определение центра электронагрузок осуществляется путем построения картограммы, для чего используется генеральный план промпредприятия. В этом при изучении данной темы должны разобраться студенты по рекомендуемой литературе.

При подсчете электронагрузке электроприемников напряжения выше 1 кВ нужно иметь в виду, что высоковольтные электроприемники имеют постоянный график нагрузки, что характерно для подавляющего большинства электродвигателя нефтегазоперерабатывающих и нефтегазохимических заводов. Максимальную нагрузку принимаем равной средней за наиболее загруженную смену, т.е.

Р_м=Р_см; Q_м=Q_см.

1. Что такое центр электронагрузок и для чего его необходимо определять?

2. Что такое картограмма электронагрузок?

3. Как можно определить центр электронагрузок?

4. Какова особенность расчета электронагрузок высоковольтных приемников электроэнергии?

Тема 3.4. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях.

Характеристика электрических нагрузок. Определение числа и мощности трансформаторов по условиям надежности электроснабжения и конструктивному выполнению. Выбор силовых трансформаторов по коэффициенту допустимой нагрузки. Технико-экономическое сравнение нескольких вариантов выбора трансформатора. Проверка выбранного трансформатора по перегрузочному и аварийному режимам работы.

Зная график нагрузок и категории потребителей, учащийся должен научиться определять количество и мощность трансформаторов по технико-экономическим показателям, в расчете, что каждый трансформатор должен работать в экономичном режиме 60 – 80% S_н.т. и иметь обычно неявный резерв, т.е. мог бы перегружаться, не сокращая естественного срока службы изоляции трансформатора, до 130% S_н.т..Аварийная перегрузка на 140% S_н.т. согласно ПУЭ допускается в течении 5 суток на время максимума не более 6 часов, при коэффициенте заполнения графикаК_з.г. = Р_ср /Р_мах не более 0,75.

Учащийся должен знать шкалу мощностей трансформаторов, которые определяются ГОСТом. В настоящее время на подстанциях, если нет в этом особой необходимости, более двух трансформаторов не устанавливают. Двухтрансформаторные подстанции строятся при наличии потребителей первой категории, а также желательно – второй. Согласно ПУЭ для потребителей второй категории можно сооружать однотрансформаторные подстанции, при наличии передвижного резерва. При известной нагрузке предприятия (цеха) задаемся обычно двумя вариантами мощностей трансформаторов, которые в нормальном режиме могут нести всю нагрузку, работая в экономичном режиме, а при отключении одного трансформатора другой мог бы взять всю нагрузку потребителей первой категории, а потребителей третьей категории (и даже второй) на некоторое время можно отключить.

1. Какая загрузка трансформаторов является наиболее экономичной?

2. Что значит естественный срок службы изоляции трансформатора?

3. Какие перегрузки допускаются при работе трансформатора?

4. Когда необходима установка двух трансформаторов на подстанции?

Каков порядок выбора силовых трансформаторов по технико-экономическим показателям?

Тема 3.5. Короткое замыкание, расчет величин его токов

Короткие замыкания в эл. сетях. Физическая сущность процесса короткого замыкания. Виды коротких замыканий (однофазные, двухфазные, трехфазные симметричные короткие замыкания, двойные замыкания на землю).

Определения сопротивлений отдельных элементов цепи короткого замыкания для турбогенераторов, гидрогенераторов, трансформаторов, электродвигателей, линий электропередач. Система относительных единиц при расчете токов короткого замыкания (ТКЗ) в электросетях напряжением выше 1000В. Схема замещения и выбор расчетных точек цепи короткого замыкания. Приведение расчетной схемы к эквивалентной. Определение величины токов короткого замыкания по расчетным кривым при помощи таблиц. Электродинамическое и термическое действие токов короткого замыкания. Выбор токоведущих частей и аппаратов с учетом действия токов короткого замыкания. Способы ограничения токов короткого замыкания.

В данной теме необходимо изучить основы методики расчетов токов короткого замыкания при системе бесконечно большой мощности и ограниченной мощности в установках напряжением выше 1000В, в установках напряжением до 1000В. Особое внимание следует обратить на составление расчетной схемы и выражений всех сопротивлений в относительных единицах или омах.

На расчетной схеме наносятся все данные, необходимые для определения активного или индуктивного сопротивления, расчетной точки к.з., в которых необходимо определить величины токов короткого замыкания для выбора токопроводов, электроаппаратуры и т.д.

При расчете токов короткого замыкания в установках выше 1000В обычно пользуются системой относительных величин, приведя сопротивления к базисной мощности, а при расчете в установках с напряжением до 1000В сопротивления выражают в омах, приведя сопротивления к базисному напряжению, равному среднему номинальному напряжению той ступени, где находится точка короткого замыкания.

По расчетной схеме составляется схема замещения, на которой сопротивления нумеруются в виде дроби с числителем – порядковым номером сопротивления и знаменателем – величиной сопротивления.

Все необходимые формулы приведены в рекомендуемой литературе. По результирующим сопротивлениям определяются следующие значения токов короткого замыкания:

I"- сверх переходный ток короткого замыкания, который необходим для определения ударного тока, А;

i_y – ударный ток короткого замыкания, который необходим для проверки эл. оборудования на динамическую устойчивость, А;

I_∞ - установившийся ток короткого замыкания, который необходим для проверки электрооборудования на термическую устойчивость, А;

S_0,2с – мощность короткого замыкания, необходимая для выбора высоковольтных выключателей, МВ·А.

При расчетах т.к.з. нужно учитывать нормальный режим работы линий и трансформаторов.

1. Виды короткого замыкания и причины его возникновения.

2. Для чего производится расчет токов короткого замыкания?

3. Каков порядок расчета токов короткого замыкания от системы бесконечно больших мощностей?

4. Из каких условий выбираются базисные величины при определении результирующего сопротивления в относительных единицах?

5. Какие значения токов короткого замыкания должны быть определены для выбора эл. оборудования?

6. Какое влияние оказывают на величину ударного тока короткого замыкания крупные асинхронные эл. двигатели?

7. Каков порядок расчета токов короткого замыкания по расчетным кривым?

8. Какая разница между расчетным и результирующим сопротивлением?

9. Каковы особенности расчета токов короткого замыкания в установках напряжением до 1000В?

Тема 3.6.Выбор токоведущих частей и аппаратов подстанций с учетом действия токов короткого замыкания

Выбор токоведущих частей распределительных устройств и силовых кабелей, проверка их на действие токов короткого замыкания. Выбор реакторов, высоковольтных выключателей, высоковольтных предохранителей, разъединителей, короткозамыкателей, выключателей нагрузки, трансформаторов тока и напряжения с учетом действия токов короткого замыкания.

Для того чтобы эл. оборудование нормально работало в нормальных и аварийных режимах, оно должно быть динамически и термически устойчивым при протекании по нему токов короткого замыкания. При протекании токов короткого замыкания по конструкциям токоведущих частей, в них возникают усилия создающие напряжение в металле конструкции. Если напряжение в металле меньше или равно допустимому напряжению, то конструкции токоведущих частей динамически устойчивы.

Изучая термическую устойчивость токоведущих частей, необходимо разобраться в выводе конечной формулы, которая показывает величину наименьшего сечения нагревающегося до допустимой кратковременной температуры при коротком замыкании. Все необходимые формулы приведены в рекомендуемой литературе.

1. Динамическое действие токов короткого замыкания?

2. Термическое действие токов короткого замыкания?

3. Порядок выбора шин и изоляторов?

4. Порядок выбора высоковольтных выключателей?

5. Порядок выбора разъединителей?

Тема 3.7.Защитные заземления электроустановок и подстанций

Назначение заземления в электроустановках. Рабочее и защитное заземление. Заземляющее устройства и заземлители. Допустимые сопротивления растеканию тока защитных заземлителей в электроустановках различных напряжений и различных режимов работы неитрали. Расчет заземляющего устройства.

Все требования к заземляющим устройствам изложены в ПУЭ, с которыми учащимся следует ознакомиться.

Уясните определения и назначение заземляющих устройств; напряжение шаговое и прикосновения, когда они возникают. Запомните основные допускаемые значения сопротивлений заземления в установках до 1000В и выше. Необходимо различать заземления стационарные и переносные, защитные и рабочие. Обратите внимание на блуждающие токи и борьбу с электрокоррозией.

1. Каково назначение заземлений?

2. Что называют заземляющим устройством?

3. Что такое защитное и рабочее заземления?

4. Какие электроды применяют в заземляющих устройствах?

5. Как объекты заземления присоединяются к заземляющим устройствам?

6. Что такое напряжение шага и напряжение прикосновения?

7. Что понимают под сопротивлением заземлителя растеканию тока?

РАЗДЕЛ 4. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Тема 4.1.Общие сведения о релейной защите

Общие сведения о релейной защите. Устройство и принцип действия различных видов реле, применяемых в системах релейной защиты (реле тока, напряжения, времени, указательные, промежуточные). Виды релейных защит, максимальная токовая, направленная максимальная токовая защита дифференциальная продольная и поперечная, главная, от замыканий на землю; основные требования к ним. Оперативный ток в схемах релейной защиты (постоянный, переменный). Схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и напряжения, применяемых для релейной защиты.

Изучение данной темы рекомендуется начать с ознакомления с конструкциями реле с простейшими максимально – токовыми защитами.

Учащийся должен уметь выбирать релейную защиту элемента схемы, встречающегося на подстанциях предприятия, и рассчитывать установки защит, не усугубляясь в специальные защиты главных понизительных подстанций.

Обратите внимание на требования, предъявленные к релейной защите: селективность (избирательности) чувствительность, быстрота действия и надежность. Разберитесь в достоинствах и недостатках оперативного тока в особенностях выполнения схем на переменном оперативном токе.

Умейте изобразить схемы соединений трансформаторов тока и реле при различных соединениях, показать первичную и вторичную обмотки трансформаторов тока с их обозначениями Л1 – Л2 и U₁ – U₂ .

Необходимо помнить, что схемы релейной защиты должны выполняться согласно требованиям ГОСТ.

1. Что называется релейной защитой?

2. Какие требования предъявляются к релейной защите?

3. Что такое селективность релейной защиты?

4. Что такое чувствительность релейной защиты?

5. Как классифицируются реле?

6. Устройство, принцип действия электромагнитного реле.

7. Устройство, принцип действия индуктивного реле.

8. Что такое коэффициент возврата реле?

9. Какие виды защит существуют?

Тема 4.2.Защита отдельных элементов системы электроснабжения

Релейная защита силовых трансформаторов, высоковольтных электродвигателей, конденсаторных установок, кабельных и воздушных линий электропередачи.

Защита электрических сетей от замыканий на землю.

Очень важным для техника-электрика промпредприятий является знание основных видов защит силовых трансформаторов, электродвигателей, воздушных и кабельных линий электропередачи, установок статических конденсаторов.

Типовые схемы согласно ПУЭ даны в справочной литературе с формулами подсчета установок релейных защит.

1. Какие защиты устанавливаются на силовых трансформаторах?

2. Газовая защита и принцип ее работы.

3. В чем отличие диффиринциальной защиты трансформатора от дифиранциальной защиты линии электропередачи?

4. Какие защиты устанавливаются для электродвигателей?

5. Какие защиты устанавливаются для статическихканденсаторов?

6. Какие защиты устанавливаются для воздушных и кабельных линий электропередачи?

7. Как выполняется земляная максимальная защита?

Тема 4.3.Управление, сигнализация, учет электроэнергии

Назначение и виды щитов управления на электростанциях и подстанциях. Аппаратура управления. Схемы управления электрооборудованием, системы сигнализации и блокировки. Виды учета электроэнергии. Требования к учету активной и реактивной энергии. Схемы включения счетчиков.

Мероприятия по экономии электроэнергии. Автоматизированные системы учета электроэнергии.

Данная тема знакомит учащийся со щитами управления на подстанциях и электростанциях, с управлением. Сигнализацией и контролем изоляции.

Во избежание аварии из-за неправильных операций с разъединителями предусматривают блокировку между приводами разъединителей и выключателей. Типы блокировок различны, но цель их одна: не допускать отключения разъединителя при включенном выключенном выключателе.

1. Какие измерительные приборы применяются на подстанциях и электростанциях?

2. Каким образом выполняется сигнализация на подстанциях и электростанциях?

3. Как устроена механическая блокировка?

4. Принцип действия электромагнитной блокировки?

5. Как осуществляется учет, потребляемый электроэнергии на подстанциях?

Тема 4.4.Автоматизация систем электроснабжения

Виды назначения и основные требования к устройствам автоматизации в системах электроснабжения.

Принципиальные схемы автоматического включения резерва (АВР), автоматического повторного включения (АПВ), автоматической разгрузки по частоте (АЧР) и току (АРТ). Автоматизация работы компенсирующих устройств. Диспетчеризация и телемеханизация в системе электроснабжения.

Изучение данной темы имеет целью ознакомить учащийся с основными автоматическими устройствами – АВР (автоматическое включение резерва) и АПВ (автоматическое повторное включение), т.к. в системе электроснабжения промпредприятий все более широко внедряется автоматика и телемеханика. Изучая схемы АВР и АПВ, основное внимание уделите схемам на переменном оперативном токе. Рекомендуется перечертить их в конспект и внимательно рассмотреть работу каждой схемы.

1. Какова сущность работы АПВ?

2. Чем достигается однократность действия АПВ?

3. Объяснить последовательность работы схемы АПВ на переменном оперативном токе.

4. Объясните последовательность работы схемы АВР на межсекционном масляном выключателе.

5. Как работает схема АВР на контактах?

РАЗДЕЛ 5. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНИКИ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Тема 5.1.Испытание изоляции высоковольтного электрооборудования и электрических сетей

Назначение, объем и нормы испытания изоляции различных видов электрооборудования. Источники испытания и аппаратуры для испытания и изоляции. Схемы испытательных установок.

Учащимся необходимо разобраться в методах испытаний, схемах и аппаратуре для проведения контрольных испытаний.

1. Какие основные требования предъявляются к испытательным установкам высоковольтного оборудования?

2. Как проводятся испытание высоковольтных линий (воздушных и кабельных)?

3. Способы определения мест повреждения кабельных линий.

Тема 5.2.Перенапряжение и защита от перенапряжения

Общие сведения о перенапряжениях. Внутренние и атмосферные перенапряжения. Типы разрядников и места их установки на главных понизительных подстанциях, на главных распределительных, комплектных подстанциях и распределительных пунктах высокого напряжения. Молниезащита подстанций, зданий и сооружений стержневыми молниеотводами. Построение зон защиты стержневыми молниеотводами.

При изучении перенапряжений следует обратить внимание на физическую сущность возникновения электромагнитных волн (коммутационного и атмосферного характера). Необходимо обратить внимание на способы защиты объектов от прямых ударов молнии и от волн, набегающих с линии. Знать устройство и принцип действия разрядников, уметь определить высоту молниеотвода. Место установки разрядников, их тип зависит от характера защищаемого объекта, поэтому студент должен ознакомиться со схемами молниезащит подстанции.

1. Каковы причины коммутационных перенапряжений?

2. Атмосферные перенапряжения прямого удара молнии и индуктированные.

3. Каким недостатком обладают простые защитные искровые промежутки?

4. Каково устройство и принцип действия трубчатого разрядника?

5. Каково устройство и принцип действия разрядника?

6. Защита зданий и сооружений молниеотводами.

7. Защита тросовыми молниеотводами.

№

Наименование занятия.

Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий.

Расчет электрических нагрузок гражданских зданий.

Выбор сечения проводников по допустимому нагреву электрическим током.

Расчет электрических сетей по потере напряжения.

Расчет мощности компенсирующих устройств.

Расчет и выбор аппаратов защиты.

Ознакомление с высоковольтными аппаратами.

Расчет токов короткого замыкания в сетях выше 1кВ.

Расчет токов короткого замыкания в сетях ниже 1кВ.

Выбор высоковольтных аппаратов.

Расчет заземляющих устройств.

Расчет релейной защиты линий и электрооборудования.