Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций задание на контрольную работу и общие указания к выполнению контрольной работы
Скачать 1.52 Mb.
|
Основная1. Справочник по проектированию электрических сетей под. ред.Д.Л. Файбисовича – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2006. Дополнительная 1. Федоров А. А.. Каменева В. В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.: Энергоатомиздат. 1984. 2. Караев Р.И., Волобринский С. Д., Ковалев И.Н. Электрические сети и энергосистемы.-М.: Транспорт, 1988. 3. Ратнер М. П., Могилевский Е.Л. Электроснабжение нетяговых потребителей железных дорог.- М.: Транспорт, 1985. 4. Петренко Л. И. Электрические сети. Сборник задач. – Киев: Виша школа, 1985. 5. Грейсух М.В. Лазарев Е.С. Расчеты по электроснабжению промышленных предприятий – М.: Энергия, 1977. 6. Правила устройства электроустановок. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Лекция 1. Системы электроснабжения. Энергетические системы 1.1. Электрические станции Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях, где происходит преобразование неэлектрической (первичной) энергии в электрическую. В зависимости от того, какая первичная энергия преобразуется в электрическую различают следующие типы электрических станций: Тепловые электростанции (ТЭС); Гидроэлектростанции (ГЭС); Атомные электростанции (АЭС), а также Ветроэнергетические станции (ВЭС), геотермальные электростанции (ГЕОТЭС); приливно-отливные электростанции (ПОЭС) и др., например, гелио и фотоэлектрические установки. Примерно 70% электроэнергии в нашей стране вырабатывается на ТЭС, около 20% на ГЭС и около 10% на АЭС. На остальные виды электростанций приходится менее 1% всей электроэнергии. Первичными источникам энергоресурсов являются органические полезные ископаемые (уголь, нефть, газ), урановая руда, а также гидроресурсы. На тепловых электростанциях электрическая энергия получается в результате преобразования тепловой энергии, получаемой путем сжигания твердого (уголь, торф, сланцы), жидкого (мазут, нефть, соляровое масло) или газообразного (природный газ) топлива в электрическую. В качестве первичных двигателей используют паровые и газовые турбины, а также двигатели внутреннего сгорания. Первичные двигатели приводят во вращение трехфазный генератор переменного тока, который и вырабатывает электрическую энергию. Полученная энергия через повышающий трансформатор передается потребителям электрической энергии. На рис. приведена блок-схема получения электрической энергии на ТЭС с паровой турбиной. Парогенератор ПГ вырабатывает пар, который под большим давлением (около 30 МПа) и большой температурой (около 5000С) поступает на лопатки паровой турбины ПТ. Паровая турбина вращает турбогенератор ТГ, вырабатывающий переменное напряжение 10кВ, которое подается на повышающий трансформатор Тр. Он повышает напряжение до 35, 110, а иногда и до 220 кВ, которое передается по линии электропередачи к потребителям электрической энергии. Совокупность показанных на рис. устройств называется энергоблоком. На ТЭС, как правило, устанавливают не один, а несколько энергоблоков. Мощность одного энергоблока составляет 300, 500, 800 или 1200 МВт (тыс.кВт). На тепловых электростанциях конденсационного типа (КЭС) отработанный пар, имеющий высокую температуру в дальнейшем не используется и выбрасывается в атмосферу. Таким образом, большое количество энергии остается неиспользованной. Поэтому тепловые электростанции конденсационного типа имеют невысокий КПД. Так например, в конце 20-х и начале 30-х годов прошлого века КПД таких ТЭС составлял порядка 25%, а современные лучшие отечественные паросиловые ТЭС конденсационного типа имеют КПД, не превышающий 39%.. Чтобы повысить общий КПД тепловой электростанции, часть тепла в виде горячей воды или пара направляют на коммунальные и производственные нужды. Такие электростанции называют теплофикационными электростанциями или теплоцентралями (ТЭЦ). Их общий КПД значительно выше и составляет около 70%. Теплофикация позволила весьма эффективно отапливать населенные пункты в районах размещения электростанций. До настоящего времени на тепловых электростанциях вырабатывается почти 32% тепловой энергии. Гидроэлектростанции строятся на больших и малых реках и используют их энергию. Устройство ГЭС значительно проще, чем ТЭС. Ее блок-схема приведена на рис. . Первичной энергией на ГЭС является механическая энергия водных потоков за счет перепадов верхнего и нижнего уровней воды. Водные потоки приводят во вращение гидротурбину. ГЭС проще поддается автоматизации и обладает большей надежностью в работе. Однако первоначальные затраты на сооружение ГЭС значительно больше, чем на сооружение ТЭС такой же мощности. Это связано с большим объемом земляных и строительных работ. КПД гидроэлектростанций достигает значений 80-90%.В нашей стране построены самые мощные в мире ГЭС. Например, на Красноярской ГЭС мощностью 6 МВт установлено 12 энергоблоков мощностью по 500 МВт. Напомним, что первенец советской гидроэнергетики – Днепрогэс – имел мощность 558 МВт. На Саяно-Шушенской ГЭС установлено 10 энергоблоков мощностью по 640 МВт. В настоящее время изготавливаются гидрогенераторы мощностью до 800 МВт. На АЭС используется ядерное топливо – уран-235 и уран-238.. При цепной реакции ядерного распада тепловыделяющие элементы (ТВЭ) выделяют теплоту, расходуемую на нагрев и превращение воды в пар, который циркулируя по первичному контуру, превращает воду в пар во вторичном контуре. Пар также как и на ТЭС проступает к паровой турбине и приводит ее во вращение. Тепловые электрические станции строят, как правило, в районах нахождения запасов топлива, а гидроэлектростанции - на полноводных реках. Основные потребители находятся от источника энергии за десятки и сотни километров. Электрическая энергия передается им по линиям электрических передач (ЛЭП). АЭС строят там, где нет ни топлива, ни рек и куда затруднительно провести линии электропередачи. Сельские ЛЭП в ряде мест имеют невысокую надежность. Чтобы уменьшить ущерб от перерыва в электроснабжении в этих местах на некоторых сельскохозяйственных предприятиях устанавливаются резервные тепловые электростанции небольшой мощности. Такая электростанция включает в себя двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный), генератор трехфазного тока и аппаратуру управления. 1.2. Системы электроснабжения Поскольку электрическая энергия вырабатывается в одном месте, а потребляется в других местах, то возникает необходимость в устройствах для ее передачи и распределения Совокупность таких устройств для передачи, преобразования и распределения электрической энергии называют системой электроснабжения. На рис. представлена однолинейная радиальная разомкнутая схема электроснабжения для передачи электроэнергии от электростанции сельским потребителям. На схеме вместо трех фаз условно показана только одна, поэтому схема и называется однолинейной. Электрическая энергия от генератора Г с номинальным напряжением 10 кВ поступает на трансформаторную повысительную подстанцию ТП1, где напряжение вырабатываемое генератором Г повышается до значения 110кВ или выше (220-750кВ). Далее электроэнергия по высоковольтной линии электропередачи ЛЭП передается в район потребления на главные (районные) понизительные подстанции (РПП).На них напряжение снижается до 10кВ или до 6кВ и поступает на распределительные устройства РПП. От них по воздушным или кабельным ЛЭП электроэнергия передается к трансформаторным подстанциям потребителей ТП, расположенным в непосредственной близости от электропотребителей. Эти мощные питающие ЛЭП называют фидерами. На ТП величина напряжения снижается до 0,4/0,23кВ и по воздушным или кабельным линиям поступает непосредственно к потребителям - трехфазным приемникам напряжением 380В и однофазным приемникам напряжением 220В. При рассмотрении схемы электроснабжения может возникнуть вопрос: нельзя ли ее упростить и передавать электроэнергию по ЛЭП без преобразования, т.е без повышения и понижения напряжения. Дело в том, что когда по проводам ЛЭП протекает ток, то часть энергии расходуется на нагрев проводов. Потери электроэнергии на нагрев определяются по формуле:  где IЛ - линейный ток, протекающий по проводу, RПР – сопротивление провода, t – время. Кроме того за счет падения напряжения в проводах  происходит потеря напряжения и к потребителю поступает пониженное напряжение, что может вызвать неудовлетворительную работу потребителей электрической энергии. Снизить потери энергии в ЛЭП можно уменьшив сопротивление пороводов, за счет увеличения площади их поперечного сечения. Однако это очень дорогой и не всегда технически реализуемый путь. Гораздо проще уменьшить величину передаваемого тока, повысив напряжение до такой величины, чтобы передаваемая мощность осталась бы постоянной величиной: (1)Отсюда:  (2)Из формулы (2) видно, что повышая напряжение  мы понижаем ток  . Следовательно, для передачи электроэнергии на большие расстояния с минимальными потерями необходимо повысить ее напряжение. Повышение напряжения не вызывает слишком больших затрат. В этом случае приходится лишь усилить изоляцию проводов относительно земли. Для каждого конкретного напряжения существует определенное, экономически целесообразное соотношение между величиной электрической мощности и расстоянием, на которое она передается. Так для напряжения 380В это расстояние составляет 1-3км при мощности до 100кВт. При напряжении 10кВ и мощности до 1000кВт электроэнергию можно передавать на расстояние 15-20км. При напряжении 110кВ и мощности до 10000кВт это расстояние увеличивается до 100-150км. 1.3. Энергетические системы Потребление электроэнергии в течение суток, а также в течение года неодинаково. Возможности выработки электроэнергии некоторыми типами электростанций, например, ГЭС, также изменяются в течение года. Эти изменения не совпадают во времени. Кроме того, не любая электростанция может быстро изменить режим своей работы в соответствии с изменением режима потребления электрической энергии. Выработать электроэнергию впрок или в запас электростанция не может. Она вырабатывает столько электроэнергии, сколько ее потребляется. Регулирование вырабатываемой энергии на ТЭЦ повлекло бы за собой соответствующее изменение в подаче тепла, что недопустимо. Выход был найден, когда объединили несколько электростанций, работающих в разных условиях и использующих разные виды природной энергии в одну общую энергетическую систему, внутри которой легко осуществить перераспределение нагрузки. Так появились объединенные энергосистемы Центра, Северо-Запада, Юга и др. В дальнейшем отдельные энергосистемы были объединены в Единую энергосистему - ЕЭС России. Энергосистема включает в себя совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей, связанных в единое целое общими режимами производства и распределения электрической и тепловой энергии. Начало создания ЕЭС России относится ко второй половине 50-х годов прошлого века, когда были пущены уникальные для того времени гидроэлектростанции – Куйбышевская, а затем Сталинградская (теперь Волжская ГЭС им. В.И. Ленина) и Волжская ГЭС в городе Волжском. Тогда же были построены протяженные линии электропередачи напряжением 500кВ, соединившие Московскую, Куйбышевскую (Самарскую) энергосистемы и энергосистемы Урала. Формирование ЕЭС было завершено в России в 1996 году. Сейчас ЕЭС России – одна из самых надежных энергосистем в мире с эффективной противоаварийной автоматикой. За все годы ее существования не было крупных аварий, подобных тем, которые систематически происходят в США, Великобритании, Италии и других странах. Объединенные энергосистемы тем эффективнее, чем большую территорию они охватывают. Обмен электроэнергией в системе происходит достаточно легко. Скорость передачи электрической энергии практически равна скорости света (300000км/с). Поэтому и легко решается проблема покрытия максимумов нагрузки в отдельных регионах. ЕЭС России включает в себя 700 крупных электростанций и распространяется с запада на восток по семи часовым поясам. В отдельных районах этой системы максимумы нагрузки наступают в разное время., так как восход и заход Солнца в них не совпадают. В то время, когда наступает максимум нагрузки в западных районах, в восточных районах наступает ночь и потребление нагрузки там снижается. Энергия из восточных регионов передается в западные. В утренние часы на востоке положение меняется и энергия из западных регионов передается в восточные. Таким образом, благодаря объединению электростанций в единую энергосистему удается сгладить пики нагрузок и поддерживать постоянной нагрузку генераторов отдельных станций. Это позволяет снизить себестоимость электроэнергии, повысить ее качество и надежность в бесперебойном снабжении потребителей. Благодаря параллельной работе электростанций, расположенных в разных часовых поясах, потребность в их мощности снижена на 8 МВт (8млн кВт) Протяженность электрических сетей всех напряжений в ЕЭС России составляет 2,5 млн.км (в том числе линий с напряжением 220-1150кВ более 150 тыс.км.). В настоящее время потребность России в электроэнергии удовлетворяют электростанции суммарной мощностью 215 млн.кВт, а суммарное производство электроэнергии в 2005 году составило 980 млрд. кВт.час. В соответствии с “Энергетической стратегией России на период до 2005года” к 2005 году планируется ежегодно вырабатывать 1585 млрд. кВт.час. Эти потребности по секторам экономики распределяются следующим образом: Промышленность – 33%; Коммунальный сектор – 37%; Транспорт – 19%; Сельское хозяйство – 3%; Остальные потребители (армия, реклама и др.)– 8%. Современная задача состоит в том, чтобы используя меньшее количество энергии, получать более высокий результат. Есть несколько путей ее решения: повышение эффективности использования первичных источников энергии, то есть увеличение КПД преобразования энергии; снижение потерь на всех этапах; переход на менее энергоемкие технологии; использование более эффективного оборудования при потреблении электроэнергии. Например, применением вместо обычных нагревательных элементов карбоновых нагревательных элементов, применение вместо электрических печей- микроволновых печей, нагрев заготовок в высокочастотных индукторах. В настоящее время на угле работают примерно 28%, на природном газе 66%, а на мазуте - 5% тепловых электростанций. В европейской же части вместе с Уралом доля природного газа в топливном балансе ТЭС превышает 80%. По данным международной электротехнической комиссии (МЭК) в мире имеются следующие разведанные запасы энергетических носителей: Нефти на 40-50 лет, Газа на 50-60 лет, Угля на 200- 400 лет. Россия обладает в настоящее время 13% мировых запасов нефти, 40% газа и 30% угля и обеспечена запасами нефти при сегодняшнем уровне добычи немногим более чем на 20 лет, газа – на 90 лет, а угля – и урана нам хватит на многие века. Казалось бы, отсюда следует, что тепловую энергетику следует постепенно переводить на уголь и развивать теплофикацию. Однако недостатком теплофикации является большая протяженность трубопроводов для подачи горячей воды. Общая протяженность трубопроводов составляет колоссальную величину – более 250 000 км. Около 80% сетей требуют замены или капитального ремонта и не менее 15% их находятся в аварийном состоянии. На каждые 100 км тепловых сетей ежегодно регистрируется 70 повреждений. Потери тепла в сетях достигают 30%, а утечка воды – более кубического километра в год. С другой стороны КПД тепловых электростанций с парогазовыми установками уже превышает 60%, что резко уменьшает выход тепла и позволяет передавать электрическую энергию и затем ее преобразовывать в тепло. При этом прекратится массовое строительство трудно ремонтируемых и практически незаменяемых тепловых сетей. Надо ожидать что в будущем постепенно прекратится строительство крупных теплоэлектроцентралей и будут широко внедряться малые электростанции. К возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относятся: солнечная энергия, энергия ветра, энергия биомассы, включая различные отходы; геотермальная энергия, энергия малых рек, энергия приливов, энергия, определяемая разностью температур по глубине океана. В производстве электроэнергии доля возобновляемых источников энергии в целом по миру составляет около 1,6%.. В некоторых странах их доля вполне ощутима, например в Дании – более 12%, в Гепмании-2,7%, в США-2,2%. Большинству возобновляемых источников присущ крупный недостаток – их энергия поступает непостоянно, поэтому установки должны иметь либо аккумуляторы, либо установки-дублеры, работающие на традиционном топливе. Для России сегодня, несмотря на высокую стоимость энергии, получаемой от ВИЭ, использование их может оказаться экономически выгодным на территориях, где используется дорогое привозное топливо и нет централизованного электроснабжения. В основном все крупные ветроэлектростанции в России укомплектованы импортными агрегатами. Широкое использование солнечной энергии прямым ее преобразованием с помощью фотоэлектрических панелей в настоящее время сдерживается высокой стоимостью вырабатываемой энергии, хотя в США работают уже 7 электростанций общей мощностью 354 МВт. 1.4. Применение накопителей энергии в электроэнергетике В последнее время накопители энергии становятся важным средством оптимизации режимов работы энергосистемы и поддержки распределенной энергетики. Коммерческая основа накопителей энергии- сохранение продукции, полученной по низшей цене и реализация ее по более высокой цене. Накопители энергии оптимальным образом соединяют между собой все этапы производства и распределения электрической энергии: топливоснабжение, генерирование, передача, распределение и обслуживание потребителей. Рассмотрим основные виды накопителей энергии. 1. Гидроаккумулирующие установки (ГАЭС) – накопители в виде гидроэлектростанций насосотурбинами и двигатель-генераторами. В период потребления энергии по низкой цене в верхний резервуар закачивается вода, которая отдает свою энергию в период пика потребления. Цикл накопления- суточно-сезонный. Мощность до 1 ГВт. Время разряда – несколько часов. Во всем мире установленная мощность ГАЭС составляет около 3% всей мощности электростанций. 2. Воздушноаккумулирующие установки (ВАЭС) используют ту же концепцию, что и ГАЭС, но носителем запасаемой энергии является воздух. В период минимума нагрузки воздух закачивается в подземные резервуары. В период дневного максимума сжатый воздух приводит в действие турбоагрегат. Мощность до 1 ГВт. Цикл накопления энергии – суточно– недельный. Время разряда – несколько часов. 3. Накопители водорода используют получаемый электролизом воды газ, который запасается в емкостях и затем используется в качестве горючего для газовых турбин. Запас водорода может храниться в баках и подземных хранилищах. 4. Аккумуляторные батареи – широко распространенное средство накопления энергии. Кроме традиционных кислотных , все шире применяются усовершенствованные аккумуляторы на основе сульфида натрия и никель-кадмиевые с лучшими характеристиками и большим сроком службы. Мощность от 1кВ. до 1МВт. Цикл накопления энергии – суточный. Время разряда – несколько минут или десятков минут. 5. Сверхпроводниковые индуктивные накопители (СПИН) запасают энергию в магнитном поле индуктивной катушки из сверхпроводника. Магнитное поле образуется протеканием постоянного тока. Их главное преимущество – высокий КПД преобразования (больше 95%). Мощность от 10 до 100МВт. Время разряда – несколько секунд. 6. Суперконденсаторы –с большой электрической емкостью (порядка нескольких фарад) позволяют накапливать значительную энергию, отдаваемую в нужный момент в виде больших токов. 7. Маховиковые накопители запасают кинетическую энергию при разгоне ротора, чтобы отдать ее в нужный момент времени в виде электроэнергии. . Цикл накопления энергии – минуты. Время разряда – также минуты. 1.5. Линии электропередачи и трансформаторные подстанции Часть энергетической системы, состоящая из линий электропередачи различных напряжений и трансформаторных подстанций, подключенным к данным линиям, называется электрической сетью. Электрические сети бывают распределительные и питающие. Распределительные сети подводят электрическую энергию непосредственно к потребителям, а а питающие сети передают электроэнергию на распределительные трансформаторные подстанции, к которым подключены распределительные сети. Наиболее распространенной схемой электроснабжения сельскохозяйственных потребителей являются разомкнутые радиальные сети с одним источником питания. Обычно напряжение питающей сети 110 или 35кВ, а распределительной сети – 10кВ.Распределительные электросети состоят из воздушных и (или) кабельных линий. Электроэнергия передается к потребителям по линиям электропередачи, что сопровождается потерями энергии на нагрев проводов. Для снижения потерь на нагрев необходимо либо уменьшит сопротивление проводов, либо уменьшить силу тока передаваемой мощности, увеличив ее напряжение. Чтобы уменьшить сопротивление проводов при заданной длине нужно увеличивать их сечение, что связано с большими затратами. Проще уменьшить силу тока, увеличив напряжение, тем более, что потери пропорциональны квадрату тока и при увеличении напряжения от 10 до 110 кВ сила тока снизится в 11 раз, а потери уменьшатся в 112=121 раз. Для изменения напряжения или трансформации его служат трансформаторы. Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат, преобразующий электроэнергию переменного тока одного напряжения в электроэнергию другого напряжения, но той же частоты. Трансформаторы бывают однофазные и трехфазные. На рис. приведена принципиальная схема однофазного трансформатора. Трансформатор имеет две обмотки –первичную и вторичную, которые насажены на замкнутый магнитопровод, выполненный из листов электротехнической стали. Первичная обмотка подключается к питающему напряжению, а ко вторичной обмотке подключается нагрузка. Под действием переменного напряжения по первичной обмотке протекает переменный ток, который создает в магнитопроводе переменный магнитный поток. По закону электромагнитной индукции этот переменный магнитный поток индуктирует (наводит) переменную ЭДС взаимоиндукции и на вторичных зажимах возникает напряжение. Индуктированная ЭДС, а следовательно и вторичное напряжение зависит от числа витков вторичной обмотки. Отношение напряжений на обмотках прямо пропорционально их числу витков. Обмотка, на которой напряжение выше, называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а на которой напряжение ниже – обмоткой низшего напряжения (НН). Если первичной обмотки w1, а число витков вторичной обмотки w2>w1, то трансформатор будет повышающим, а если w2  Трансформатор, показанный на рис. имеет две обмотки и поэтому называется двухобмоточным. Но трансформатор может иметь и две вторичные обмотки, например, одну обмотку с напряжением 35 кВ, а другую - с напряжением 110кВ. Напряжение с обмотки 35 кВ будет передаваться более близкому потребителю, а с обмотки 110 кВ –другому, более далекому потребителю. На рис. приведена принципиальная схема трехфазного двухобмоточного трансформатора, а на рис. показана его конструкция. Магнитопровод трансформатора набирается из отдельных листов электротехнической стали, с тем, чтобы уменьшить потери в стали на вихревые токи – токи Фуко. У трансформаторов мощностью более 10кВА с целью лучшего охлаждения обмоток и усиления изоляции магнитопровод с обмотками помещают в металлический бак, заполненный трансформаторным маслом. Масло по сравнению с воздухом в 28 раз более интенсивно отводит тепло. Для охлаждения масла в баке предусмотрен радиатор из стальных труб. Для определения температуры масла, которая не должна быть выше 90-100оС, предусмотрен термометр. Чтобы масло при нагревании не смогло вытечь из бака, предусмотрен расширительный бак. Уровень масла в расширителе контролируют с помощью маслоуказателя. На пути от бака к расширителю ставят защитный аппарат – газовое реле. Если в трансформаторе возникает неисправность, например, короткое замыкание, то возникает сильный местный перегрев масла. Это сопровождается бурным газовыделением, от которого и срабатывает газовое реле. Оно дает сигнал на отключение трансформатора и тем самым предотвращает возможную аварию. Если местный перегрев масла не очень большой и газовыделение недостаточно для отключения трансформатора, то газовое реле включает сигнализацию о неисправности в трансформаторе. Таким образом, если дефект развивается постепенно, то аварийному отключению трансформатора предшествует сигнал о неисправности в трансформаторе. Так же как и однофазные трансформаторы, трехфазные трансформаторы могут быть и трехобмоточными. Чтобы поддерживать уровень напряжения у потребителя близким к номинальному при изменении входного напряжения от части витков первичного трансформатора сделаны отпайки, которые подключаются к переключателю напряжения. Благодаря этому можно регулировать напряжение на выходе трансформатора в пределах  10% ступенями по 2,5%., Силовые трансформаторы серии ТМ выпускают следующих мощностей: 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 2500, 4000, 6300, 10000кВА.На рис. изображены основные характеристики силового трансформатора: зависимости КПД и напряжения от нагрузки S. Из рис. видно, что существует определенная мощность нагрузки, при которой КПД трансформатора максимальный. Эта мощность называется номинальной мощностью трансформатора. Поскольку обмотка трансформатора обладает сопротивлением, то напряжение на вторичной обмотке не постоянное и зависит от нагрузки трансформатора. Оно равно номинальному только при номинальной мощности нагрузки. При уменьшении нагрузки напряжение возрастает. При S=0 напряжение на выходе трансформатора становится равным 400В и 230В (линейное и фазное напряжения) или как их обозначают 0,4кВ и 0,23 кВ. При увеличении нагрузки напряжение уменьшается, или говорят, что напряжение “падает”. От повышающего трансформатора к месту нахождения потребителя электрическая энергия подается по линиям электропередачи высокого напряжения. Линии электропередачи бывают воздушные и кабельные. Воздушной линией электропередачи называется сооружение, предназначенное для передачи по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленных при помощи изоляторов и арматуры к опорам. Для воздушных линий электропередачи применяют голые провода, не имеющие защитного изоляционного покрытия. Провода выполняются из меди, алюминия, стали и сплавов металлов. Они могут быть однопроволочными и многопроволочными. Многопроволочные провода состоят из нескольких свитых между собой проволок. Сечение проводов воздушных ЛЭП выбирают по условиям механической прочности с учетом возможной толщины их обледенения. В сельском хозяйстве применяют однопроволочные и многопроволочные алюминиевые и стальные провода. Широкое применение нашли сталеалюминиевые провода, в которых основную механическую нагрузку несет стальной проводник, а на него для лучшей проводимости наматываются алюминиевые проволоки. Для обозначения марки проводов применяют буквы, обозначающие материал, из которого изготовлен провод и цифры, указывающие сечение провода. Например, марка А-16 обозначает многопроволочный алюминиевый провод с поперечным сечением 16 мм2. АС-16 то же, но сталеалюминиевый. Опоры предназначены для поддержания проводов на необходимом расстоянии от земли. Расстояние между опорами, на которых закреплены провода, называется длиной пролета. Расстояние по вертикали от низшей точки провода в пролете до земли называется габаритом линии. Высотой провеса провода в пролете называется расстояние по вертикали от точки подвеса провода на опоре до низшей точки провода в пролете. Провода воздушных линий крепят к опорам с помощью фарфоровых или стеклянных изоляторов. По своей конструкции изоляторы могут быть штыревыми, которые устанавливаются на штырях или крюках, и подвесными, закрепленными на подвесах. В качестве подвесных изоляторов, как правило, используют фарфоровые или стеклянные тарельчатые изоляторы. Штыревые изоляторы применяются для ЛЭП напряжением 0,4-35 кВ, а подвесные – для ЛЭП напряжением 35-110кВ и выше. При напряжении 110 кВ и выше подвесные изоляторы собираются в гирлянду. На рис. показана конструкция изоляторов. Провода воздушных линий электропередачи независимо от класса напряжений подвержены колебаниям, вызываемым действием ветра. От характера колебаний, их интенсивности и эффективности применяемой защиты зависит срок службы проводов и эксплуатационная надежность воздушной ЛЭП. К числу наиболее распространенных видов колебаний проводов, вызываемых ветром, относится вибрация, которая с течением времени может разрушить провода. Разрушени5е проводов от вибрации обусловлено усталостью материала и происходит при нагрузке значительно меньшей, чем расчетная нагрузка, вызванная обледенением и низкой температурой. Опасность повреждения проводов от вибрации можно устранить, если уменьшить вибрацию в пролете до безопасного значения с помощью специальных гасителей вибрации (демпферов или девибраторов), устанавливаемых на проводах. Применяемые в России гасители вибраций представляют собой отрезок м6ногопроволочного оцинкованного стального каната с укрепленным посредине зажимом для установки его на проводе (тросе)и двумя отлитыми из чугуна грузами стаканообразной формы, закрепленными по концам каната. В качестве опор для сельских ЛЭП применяют деревянные, деревянные с железобетонными приставками и железобетонные опоры. По назначению опоры разделяют на концевые, анкерные, промежуточные, угловые, ответвительные и перекрестные. По конструкции они бывают одностоечные, с подкосами, оттяжками, А- и П- образные. Анкерной опорой называют усиленную опору, на которой происходит закрепление (анкеровка) провода. Анкерная опора воспринимает натяжение провода. Концевыми опорами называют опоры, у которых провода заанкерованы только с одной стороны опоры. Промежуточные опоры рассчитаны только на нагрузки от веса провода, гололеда и ветра. Угловой опорой называют опору, Расстояние между анкерными опорами называют длиной анкерного участка, или просто анкерным участком. На рис. приведены В кабельных линиях электропередачи используются силовые кабели, которые представляют собой систему изолированных проводов, заключенных в герметическую оболочку, поверх которой накладываются защитные покровы. На рис. приведен разрез силового кабеля на напряжение 10 кВ. Кабельные линии чаще всего используют в населенных пунктах. Их в основном прокладываются под землей, а также и под водой..Это дает следующие преимущества перед воздушными линиями.
Вместе с тем подземные кабельные линии имеют и ряд недостатков. Основные из которых заключаются в следующем: значительно более высокая стоимость кабельной сети по сравнению с воздушной; сложность прокладки линии ввиду большого объема земляных работ. Трудоемкость выполнения соединений и ответвлений, определения мест повреждения и их ликвидация в процессе эксплуатации. Подземные кабельные лини напряжением до 1000В выполняют облегченными кабелями с алюминиевыми жилами и изоляцией из пластмассы. В качестве защитной оболочки используют алюминий или полихлорвинил. Кабельные линии прокладывают в траншеях под непроезжей частью улиц, под тротуарами. Укладка кабелей осуществляется в железобетонных блоках или асбоцементных трубах. При этом необходимо соблюдение расстояний между кабельными и другими коммуникациями согласно Правил устройств электроустановок (ПУЭ). Ввод низковольтной линии в здание или сооружение выполняют отводом от ближайшей к зданию опоры воздушной линии. Провода ввода должны быть расположены на высоте не менее 2,75м от поверхности земли. Обычно длина ввода не должна превышать 10м.и пересекать проезжую часть улицы. Если от здания до опоры воздушной линии больше 10м, то требуется установка дополнительной опоры. Над проезжей частью улицы провода должны быть расположены на высоте не менее 6м, а над тротуарами или пешеходной дорожкой – не менее 3,5м. Ввод через стену здания выполняют изолированным проводом (рис. ) Для этого в стене здания укрепляют крюки 3 с изоляторами 2, на которых концевой вязкой закрепляют провода 1, идущие от ближайшей опоры. К проводам с помощью ответвительных зажимов присоединяют изолированные проводники 4 , которые пропускают через полутвердую изоляционную трубку 6. С наружной стороны здания на трубку надевают фарфоровую воронку 5. а с внутренней – втулку 7. Для ввода через стену деревянного бревенчатого здания делают отдельные отверстия для каждого провода. Эти отверстия нельзя сверлить в пазах между бревнами или выполнять их через оконные рамы При пересечении вводными проводами низковольтной сета проводов радиовещания последние должны быть расположены ниже провода ввода так, чтобы расстояние между ними по вертикали было не менее 0,6м. Если в здание или сооружение нужно подать напряжение 10кВ или выше, то для этого используют проходные изоляторы на соответствующее напряжение (рис. ). 1.6 Трансформаторные подстанции Выше уже было сказано, что для уменьшения потерь электроэнергии при ее передаче (транспортировке) от места производства к потребителю, электроэнергия передается при высоком напряжении 35, 110кВ или выше. Такое напряжение нельзя подавать в жилые и производственные помещения. Основная масса однофазных потребителей рассчитана на напряжение 220В (0,23кВ), а трехфазные потребители - на 380 В (0,4кВ). Чтобы получить эти напряжения используют понизительные подстанции. Подстанцией называется электрическая установка для преобразования и распределения электрической энергии по потребителям. Основным элементом каждой подстанции является трехфазный трансформатор. По своему назначению подстанции подразделяются на районные подстанции и подстанции для потребителей (сетевые или распределительные). По конструкции подстанции разделяются на закрытые и открытые. Чаще всего сельские подстанции выполняются открытыми На районных подстанциях с помощью силового трансформатора первичное напряжение 110кВ понижается до 10 или 6кВ. Это напряжение на районной подстанции подается на комплектное распределительное устройство наружной установки (КРУН) и от него по линиям электропередачи подается на подстанции потребителей, находящихся в непосредственной близости от районной подстанции. На подстанциях потребителей напряжение понижается до значения 0,23кВ или 0,4кВ и поступает к потребителям. В случае, если часть потребителей находится достаточно далеко (несколько десятков километров) то к ним от районной подстанции подается более высокое напряжение 35кВ. Для его получения трансформатор районной подстанции выполняется трехобмоточным 110/35/10кВ. Часто на схемах для упрощения и наглядности вместо трех фаз условно показывают только одну фазу, подразумевая при этом все три фазы. Такую схему называют однолинейной. На рис. приведена однолинейная схема получения, передачи и преобразования электроэнергии. Из нее видно, что происходит тройное преобразование электрической энергии. Следовательно, установленная мощность трансформаторов равна утроенной мощности производимой электроэнергии. Чтобы потери электрической энергии не были велики, трансформаторы должны иметь высокий КПД.. Кроме того они должны иметь высокую надежность в работе. Рассмотрим подробнее как устроены подстанции потребителей. Основное оборудование сельской понизительной подстанции – силовой понижающий трансформатор и распределительное устройство высшего и низшего напряжения, а также аппаратура управления, защиты и сигнализации. Для потребителей однофазного тока небольшой мощности напряжением 0,23 кВ применяют однофазные трансформаторные подстанции мощностью 4-10кВА напряжением 10/0,23 кВ. Их монтируют как проходные на отпайке от воздушной линии на одностоечных опорах или как тупиковые на концевых опорах. Для электроснабжения трехфазных потребителей мощностью до 100кВА сооружают тупиковые или проходные мачтовые подстанции на П-образных деревянных опорах. (рис. ). Эти подстанции изготовляют в комплекте со всем необходимым оборудованием. Подстанцию подключают к линии 6-10 кВ , для чего на расстоянии 4-10м от нее устанавливают А-образную концевую опору линии электропередачи, которая принимает на себя натяжение проводов воздушной линии. На открытой огороженной площадке подстанции на высоте около 3,5м устанавливают силовой трансформатор 1, который защищается предохранителями. Защита оборудования подстанции от перенапряжений при разрядах молнии осуществляется вентильными разрядниками 3, установленными в верхней части опоры. Низковольтная аппаратура размещена в шкафу 7, расположенном в в нижней части подстанции на уровне 1,2м от земли. В шкафу размещены вводной рубильник, магнитный пускатель, фотореле для автоматического управления уличным освещением и автоматические выключатели. Здесь же установлен трехфазный счетчик электрической энергии с измерительным трансформатором тока. Напряжение 0,4кВ подводят к распределительному щиту и отводят от него к воздушным линиям изолированными проводами, проложенными в стальных трубах. Провода воздушных линий крепят на изоляторах 2. Подстанцию подключают к линии 10кВ разъединителем, который устанавливают на концевой опоре линии электропередачи, благодаря чему можно выполнять все необходимые работы на подстанции при полном ее отключении, или, как говорят, при полном снятии напряжения. Для питания крупных сельских поселков и животноводческих комплексов применяют унифицированные мачтовые подстанции на АП-образных опорах с установкой трансформаторов от 160 до 250 кВА, напряжением 6-10/0,4-0,23 кВ. Эти трансформаторные подстанции имеют такой же комплект электрооборудования, как и предыдущие, только разъединитель установлен в верхней части самой подстанции. В сельском хозяйстве получили распространение комплектные трансформаторные подстанции (рис.). Оборудование комплектной трансформаторной подстанции устанавливается на фундаменте высотой 1,8м. Подстанция подключается к линии электропередачи напряжением 6-10кВ с помощью разъединителя, установленного на концевой опоре. Преимущество комплектных трансформаторных подстанций – применение типовых схем электрических соединений высокое качество сборки и регулировки отдельных аппаратов, быстрота монтажа. Подстанции для питания больших сельскохозяйственных предприятий могут сооружаться закрытого типа с использованием кирпичных зданий и сборных железобетонных элементов. Проходные изоляторы. |
Похожие:
 | Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине ... |  | Задание на контрольную работу по дисциплине С помощью редактора Word составить и напечатать реферат по Вашей теме контрольной работы. Реферат должен быть сдан преподавателю... |
| Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине... Адрес преподавателя – контрольную работу высылать на электронную почту Ковригиной В. А. 14 | | Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Имиджелогия» Программа курса, задания и методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Имиджелогия» для студентов заочной... |
| Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине... Контрольная работа по дисциплине «Психология ведения переговоров» состоит из 3-х частей: реферата, итогового теста и контрольных... | | Методические указания по выполнению контрольной работы Цели и задачи... Связи с общественностью: методические указания по выполнению контрольной работы, обучающихся на 6 курсе специальности «Маркетинг»-... |
| Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине... Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Анализ музыкальных произведений» утверждены на заседании кафедры... | | Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Финансы» Задания к контрольной работе даны в 10-ти вариантах. Номер варианта контрольной работы соответствует последней цифре номера зачетной... |
| Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Управление затратами» Методические указания к изучению дисциплины «Управление затратами» и выполнению контрольной работы для студентов экономических специальностей... | | Методические указания по выполнению контрольной работы для самостоятельной... Методические указания по выполнению контрольной работы одобрены на заседании Научно-методического совета взфэи |
| Методические указания к выполнению контрольной работы для студентов... Студенты, обучающиеся по специальности 080507 «Менеджмент организации», выполняют контрольную работу по проблемным вопросам курса... | | Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине... Для достижения учебных целей дисциплины «Корпоративная социальная ответственность» студентам необходимо, наряду с другими видами... |
| Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине... Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы научных музыкально-педагогических исследований» утверждены... | | Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов... Современные методы исследований : методические указания по выполнению контрольной работы / сост. В. И. Гузенко, Д. В. Сергиенко;... |
| Методические указания по выполнению контрольных работ общие положения... Методические указания и задания контрольной работы по дисциплине для студентов специальностей 080301 – Коммерция (торговое дело);... | | Материалы для подготовки контрольной работы по дисциплине «История... Студенты, не представившие в установленный срок контрольную работу или не получившие по ней зачета, к экзамену по данной дисциплине... |
