Схемы радиального питания потребителей выше 1 кВ.

К ним относятся сети распределения электроэнергии напряжением 6-35 кВ. Внутризаводское распределение электроэнергии выполняется по магистральной, радиальной или смешанной схеме в зависимости от территориального размещения нагрузок, их величины, требуемой степени надежности питания. При прочих равных условиях применяются магистральные или смешанные схемы как наиболее экономичные. Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть 2-х ступенчатыми или 1-ступенчатыми. 1-ступенчатые схемы применяются главным образом на малых предприятиях, а 2-ступенчатые – на больших.

Радиальные схемы напряжением выше 1 кВ.

ТП1 ТП2 – одноступенчатое радиальное питание;

РП1, РП2 и РП3 – двухступенчатое радиальное питание.

Преимущества радиальных схем – простота выполнения и надежность эксплуатации, возможность применения простой и надежной защиты и автоматизации. Недостатком такой схемы является то, что при аварийном отключении питающей радиальной линии на цеховом РП3 нарушается электроснабжение нескольких цеховых ТП (3, 4, 5). Для устранения этого недостатка радиальную схему питания (РП1 и РП2) делают от двух независимых источников (разные шины ГПП) и для повышения надежности применяют АВР.

Применение радиальных схем электроснабжения увеличивает количество высоковольтных аппаратов, что увеличивает капитальные затраты.

49. Что означает коэффициент активной мощности? Как он обозначается и какими способами его можно увеличить?

Коэффициент мощности — безразмерная физическая величина, являющаяся энергетической характеристикой электрического тока. Коэффициент мощности характеризует приёмник электроэнергии переменного тока, а именно — степень линейности нагрузки. Численно равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение работы. Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей (в случае синусоидальных тока и напряжения). В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (В∙А) вместо ватта (Вт). В связи с этим на маркировках электроприборов не требуется специально указывать, о какой мощности идёт речь.
Согласно неравенству Коши — Буняковского, активная мощность, равная среднему значению произведения тока и напряжения, всегда не превышает произведение соответствующих среднеквадратических значений. Поэтому коэффициент мощности принимает значения от нуля до единицы (или, что то же, от 0 до 100 %).
Коэффициент мощности математически можно интерпретировать как косинус угла между векторами тока и напряжения. Поэтому в случае синусоидальных напряжения и тока величина коэффициента мощности совпадает с косинусом угла, на который отстоят соответствующие фазы.
В электроэнергетике для коэффициента мощности приняты обозначения cos φ (где φ — сдвиг фаз между силой тока и напряжением) либо λ. Когда для обозначения коэффициента мощности используется λ, его величину обычно выражают в процентах.
При наличии реактивной составляющей в нагрузке кроме значения коэффициента мощности иногда также указывают характер нагрузки: активно-ёмкостный или активно-индуктивный. В этом случае коэффициент мощности соответственно называют опережающим или отстающим.
Когда нагрузка чисто активная (то есть имеются только искажения формы тока, но его знак соответствует знаку напряжения), коэффициент мощности равен доле мощности первой гармоники тока в общей мощности, потребляемой нагрузкой.

Таким образом, чем выше коэффициент мощности потребителя, тем меньше потери мощности в линии и дешевле передача электроэнергии.

Коэффициент мощности показывает, как используется номинальная мощность источника. Так, для питания приемника 1000 кВт приφ= 0,5 мощность генератора должна быть S = P / cosφ = 1000 / 0,5 = 2000 кВА, а при cosφ = 1 S = 1000 кВА.

Следовательно, повышение коэффициента мощности увеличивает степень использования мощности генераторов.

Для повышения коэффициента мощности (cosφ) электрических установок применяют компенсацию реактивной мощности.

Увеличения коэффициента мощности (уменьшения угла φ - сдвига фаз тока и напряжения) можно добиться следующими способами:

1) заменой мало загруженных двигателей двигателями меньшей мощности,

2) понижением напряжения

3) выключением двигателей и трансформаторов, работающих на холостом ходу,

4) включением в сеть специальных компенсирующих устройств, являющихся генераторами опережающего (емкостного) тока.

На мощных районных подстанциях для этой цели специально устанавливают синхронные компенсаторы - синхронные перевозбужденные электродвигатели.

Чтобы повысить экономичность энергетических установок наиболее часто используют батареи конденсаторов, подключаемые параллельно индуктивной нагрузке (рис. 2 а).

50. Что такое высоковольтные токопроводы? Где и когда они

применяются? Достоинства и недостатки токопроводов.

Токопровод — электротехническое устройство для передачи электроэнергии на малые расстояния (например, от генератора к повышающему трансформатору)^[1]. Согласно СТО «ФСК ЕЭС», токопровод с литой (твёрдой) изоляцией — это устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из проводников, изолированных от заземлённых частей твёрдыми диэлектрическими материалами, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций^[2].

Сечение токопровода определяется величиной максимально допустимого тока. Оно может быть как сплошным, так и полым

Преимущества токопроводов по сравнению с кабельными линиями:

1) большая надежность, в основном изза отсутствия кабельных муфт;

2) меньшие стоимость и трудоемкость изготовления;

3) лучшие условия эксплуатации за счет возможности визуально го осмотра;

4) большая перегрузочная способность за счет лучших условий охлаждения.

Недостатки токопроводов:

1) большее индуктивное сопротивление, что приводит к дополнительным потерям напряжения; сопротивления фаз различны, что приводит к несимметрии напряжения фаз протяженных токопроводов при токах 2,5 кА и более;

2) дополнительные потери электроэнергии в шинодержателях, арматуре и конструкциях при токах 1 кА и более от воздействия магнитного поля;

3) следует считаться и с укрупнением единичной мощности токопровода по сравнению с несколькими кабельными линиями.

51. Что такое графики нагрузок, каковы основные параметры, определяющие графики нагрузок, как построить годовой график по продолжительности?

Электрическая нагрузка характеризует потребление электроэнергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжений промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность P, реактивная мощность Q и ток I. Кривые изменения активной и реактивной мощностей и тока во времени называются графиками нагрузок соответственно по активной мощности, реактивной мощности и току. Графики нагрузок подразделяются на индивидуальные - для отдельных приемников электроэнергии и групповые – для группы приемников электроэнергии. Индивидуальные графики нагрузок обозначаются строчными буквами: p(t); q(t); i(t); групповые графики нагрузок обозначаются прописными буквами: P(t); Q(t); I(t).

здесь n – число приемников электроэнергии.

;

;

.

Построение годового графика по продолжительности.

Наиболее загруженным днем в году принято считать 22.12, а наименее загруженным – 22.06. Имея суточные графики этих дней можно построить годовой график по продолжительности. В зависимости от климатической зоны мы имеем N_з и N_л – количество зимних и летних дней в году.

На зимнем графике максимальная ордината продолжительностью более или равная 30 минутам принимается за расчетную. Для каждой ординаты зимнего и летнего графика подсчитывается продолжительность соответствующей нагрузки за год и строится падающий ступенчатый график по продолжительности за год. Площадь годового графика равна в определенном масштабе расходу электроэнергии за год. Такой график характеризует эффективность работы предприятия по расходу электроэнергии.

52. Что такое максимальная расчетная мощность, дайте определение? Какими методами можно определить Р_Р?

Понятие о максимуме средней нагрузки.

Средняя мощность потерь в проводнике, а следовательно, и его средний перегрев определяется среднеквадратичным током I_ск; средний перегрев меньше максимального перегрева проводника, кроме случая неизменной во времени нагрузки, когда перегрев одинаков. В общем случае можно записать: I_м ³ I_р ³ I_ск ³ I_с, где I_м – наибольшее значение тока на данном графике.

Аналогично для графика нагрузок по активной мощности имеет место неравенство:

Р_м ³ Р_р ³ Р_ск ³ Р_с.

Это неравенство дает достаточную, но обычно слишком грубую оценку расчетной нагрузки Р_р. Более точная оценка величины Р_р достигается с помощью использования понятия максимума средней нагрузки Р_м,_Т за скользящий вдоль графика интервал времени Т.

Под расчетной нагрузкой по допустимому нагреву понимается такая длительная неизменная нагрузка элемента системы электроснабжения (трансформатора, линии и т.п.), которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому воздействию: максимальной температуре нагрева проводника или тепловому износу его изоляции.

Определение расчетных нагрузок

Существуют несколько методов определения расчетных нагрузок.

К основным следует отнести методы определения электронагрузок по:

1. установленной мощности и коэффициенту спроса;

;

;

2. средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм графиков нагрузки);

Р_р= Р_см×К_м; Р_см= Р_ном×К_и;

Q_р=1,1×Q_см – при n_э=n_n<10; Q_см=Р_см×tgj

Q_р=Q_см – при n_э=n_n³10.

3. средней мощности и коэффициенту формы графиков нагрузок;

Р_р=К_ф.а×Р_см

Q_р=К_ф.р.×Q_см или Q_р=Р_р×tgj

.

В этом методе Р_см можно определить:

Р_см=Р_н×К_и

4. средней мощности и отклонению от средней расчетной нагрузки (статистический метод).

К вспомогательным можно отнести методы определения расчетных нагрузок по:

удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период;

W_г=М_г×w_уд М_г – годовой выпуск продукции, шт, м, т, м²…

w_уд – удельный расход электроэнергии, кВтч/ед.прод.;

, кВт,

где Р_сг – среднегодовая мощность нагрузки;

Т_г – годовой фонд рабочего времени, ч.

, кВт;

a - коэффициент сменности по энергоиспользованию, a@0,5¸0,9.

2. удельной нагрузке на единицу производственной площади.

Р_р=r_о×F, где F – площадь размещения приемников группы, м²; r_о – удельная расчетная мощность на 1 м² производственной площади, кВт/м².

53. Что такое провал напряжения? Что является причиной провала напряжения? Как регулируется напряжение?

внезапное значительное снижение напряжения в системе электроснабжения с последующим его восстановлением.

Существуют две основных причины провалов напряжения: подключение значительных нагрузок потребителем или неисправности на смежных электрически связанных участках цепи. При включении больших нагрузок, как например, мощных электродвигателей, пусковые токи могут в разы превышать номинальные. А если цепи и кабельное хозяйство рассчитаны только на номинальные значения тока, пусковые токи вызовут снижение напряжения как в питающей сети, так и на стороне нагрузки. Масштаб явления связан с общим запасом сети по мощности, полным сопротивлением в точке общего подключения (PCC) и полным сопротивлением кабелей. Провалам, вызванным пусковыми токами электродвигателей, свойственны не слишком высокие значения уменьшения напряжения, но бо’льшая длительность, чем у тех, которые вызваны проблемами распределительной сети и длятся от одной до нескольких десятков секунд.

Проблемы у потребителя, вызванные сопротивлением кабелей, решаются относительно легко. Большие нагрузки можно напрямую подсоединить к источнику через точки общего присоединения (PCC) или вторичной обмотке питающего силового трансформатора. Если проблема вызвана полным сопротивлением в точки общего присоединения, т. е. недостаточной мощностью на стороне питания, то требуется принятие мер. Одним из решений может быть применение устройств «мягкого пуска», которые позволяют снизить абсолютные величины провалов напряжения, распределив дополнительную нагрузку во времени. Другим решением может быть устройство по согласованию с компанией-поставщиком питающих цепей с меньшим полным сопротивлением, хотя такое решение может оказаться весьма затратным. Если причину провалов напряжения устранить не удается, то необходимо оборудование, позволяющее компенсировать это явление. К числу таких устройств относятся традиционные механические стабилизаторы с сервоуправлением, электронные регуляторы напряжения и системы динамического восстановления напряжения (DVR).

Для незначительных по величине потерь напряжения провалов применяются автоматические регуляторы напряжения (АРН), в том числе электромеханические и электромагнитные. Поскольку в этих устройствах нет необходимости применения запасания энергии, они могут быть эффективны в течение длительных интервалов как при провалах, так и при перенапряжении Для значительных нагрузок или больших величинах провалов напряжения хорошо зарекомендовали себя системы динамического восстановления напряжения (DVR). Такие устройства соединены с нагрузкой и восполняют недостающую часть питания: при падении напряжения до 70 % DVR обеспечивает недостающие 30 %. DVR обеспечивают компенсацию в течение непродолжительного интервала, для чего используется запасенная энергия от мощных батарей, суперконденсаторов и даже маховиков. Эти устройства не могут использоваться для длительных периодов провалов или перенапряжения.

55. Источник питания — устройство, предназначенное для обеспечения различных устройств электрическим питанием.

Различают первичные и вторичные источники питания.

· К первичным относят преобразователи различных видов энергии в электрическую, примером может служить аккумулятор, преобразующий химическую энергию в электрическую.

· Вторичные источники сами не генерируют электроэнергию, а служат лишь для её преобразования с целью обеспечения требуемых параметров (напряжения, тока, пульсаций напряжения и т. п.)

· Независимый источник питания - источник питания, на котором сохраняется напряжение впослеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его на другом или другихисточниках питания.

· К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двухэлектростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий:

· 1) каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания;

· 2) секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся принарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин..."

56.Ingress Protection Rating — система классификации степеней защиты оболочки электрооборудования от проникновения твёрдых предметов и воды в соответствии с международным стандартомIEC 60529 (DIN 40050, ГОСТ 14254-96).

Под степенью защиты понимается способ защиты, проверяемый стандартными методами испытаний, который обеспечивается оболочкой от доступа к опасным частям (опасным токоведущим и опасным механическим частям), попадания внешних твёрдых предметов и (или) воды внутрь оболочки.

Маркировка степени защиты оболочки электрооборудования осуществляется при помощи международного знака защиты (IP) и двух цифр, первая из которых означает защиту от попадания твёрдых предметов, вторая — от проникновения воды.^[1]

Код имеет вид IPXX, где на позициях X находятся цифры, либо символ X, если степень не определена. За цифрами могут идти одна или две буквы, дающие вспомогательную информацию. Например, бытовая электрическая розетка может иметь степень защиты IP22 — она защищена от проникновения пальцев и не может быть повреждена вертикально или почти вертикально капающей водой. Максимальная защита по этой классификации — IP69: пыленепроницаемый прибор, выдерживающий длительное погружение в воду под давлением.

---

Дата добавления: 2015-07-16