ESP_dlya_FMA

Стрельников Н.А. Электроснабжение промышленных предприятий. Учебное пособие.-Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2013.- с.

Излагается содержание основной части курса «Электроснабжение предприятий» в соответствии с рабочей программой дневного отделения факультета мехатроники и автоматизации.

Ил. , список лит. наименований.

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. А.В.Лыкин канд. техн. наук, доц. Д.А.Павлюченко

Работа подготовлена на кафедре СЭСП

СОДЕРЖАНИЕ

Список принятых сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1.ЭЛЕКТРИЧЕКИЕ НАГРУЗКИ

1.1.Технические характеристики электроприемников и потребителей электроэнергии

1.2.Графики электрических нагрузок и их параметры

1.3.Расчетная электрическая нагрузка

2.СИЛОВОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПОДСТАНЦИЙ И ЦЕХОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

2.1.Силовые трансформаторы и выбор их номинальной мощности

2.2.Коммутационные и коммутационно-защитные силовые электрические аппараты.

2.3.Выбор и проверка коммутационных и коммутационно-защитных электрических аппаратов.

2.4.Трансформаторы тока и напряжения

2.4.1. Трансформаторы тока

2.4.2. Трансформаторы напряжения

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ И ПОДСТАНЦИИ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

3.1. Электрические сети

3.2.Электрические подстанции

3.2.1.Распределительные подстанции

3.2.2.Трансформаторные подстанции.

3.2.3.Преобразовательные подстанции.

4.РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

4.1. Понятие о режимах работы

4.2. Короткие замыкания в цеховых электрических сетях напряжением до 1000 В

5.КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

6.ЗАЩИТА СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ

6.1. Общая информация о защите.

6.2. Защита высоковольтных электроустановок и сетей.

6.3. Защита низковольтных электроустановок и сетей напряжением до

1000 В.

6.3.1.Защита автоматическими воздушными выключателями

6.3.2.Защита плавкими предохранителями.

7.НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

8.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО –

ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

9. ИСХОДНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТНО –

ГРАФИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

9.1. Варианты задания

9.2. Справочная информация

Список принятых сокращений ЭСП – электроснабжение предприятия.

ЭП – электроприемник.

ПЭ – потребитель электрической энергии.

СЭ – система электроснабжения.

СЭП – система электроснабжения предприятия.

ГЭН – график электрической нагрузки.

КЭ – качество электроэнергии.

ПКЭ – показатели качества электроэнергии.

ЭЭС – электроэнергетическая система.

ГПП – главная понижающая подстанция.

ТП – трансформаторная подстанция.

РП – распределительная подстанция.

ТКЗ – ток короткого замыкания.

ПУЭ – правила устройства электроустановок.

ЛЭП – линия электропередачи.

ВВЕДЕНИЕ Содержание пособия соответствует рабочей программе курса

«Электроснабжение предприятий» для студентов дневного отделения факультета мехатроники и автоматизации (ФМА, направление 140600 –

Электротехника, электромеханика и электротехнологии). Основной целью курса является сообщение студентам теоретических и практических знаний в области электроснабжения. В данном пособии рассмотрены системы электроснабжения на уровне цеховых электрических сетей напряжением 0,38

кВ и межцеховых сетей напряжением 10 кВ. Приведены методические указания по выполнению контрольной работы и необходимый минимум справочной информации.

1.ЭЛЕКТРИЧЕКИЕ НАГРУЗКИ

1.1.Технические характеристики электроприемников и потребителей

электроэнергии Электрической нагрузкой называется мощность или ток потребляемые

электроприемником или потребителем электроэнергии. Электроприемник –

техническое устройство, получающее электрическую энергию и преобразующее ее в другие виды энергии (механическую, энергию электромагнитного поля, энергию светового потока, тепловую энергию и т.д.).

Потребителем энергии считается совокупность различных электроприемников, имеющих технологическую, административную,

территориальную или другую общность. Снабжение ЭП и ПЭ электрической энергией обеспечивается с помощью системы электроснабжения, которая представляет собой сочетание технических средств, устройств и сооружений,

предназначенных для приема, преобразования и распределения электроэнергии между электроприемниками и потребителями. Для ЭП и ПЭ с высокой степенью требований к бесперебойности электроснабжения предусматривается локальное генерирование электроэнергии с помощью генераторов на базе двигателей внутреннего сгорания.

ЭП и ПЭ характеризуются их техническими характеристиками:

Uн - номинальное напряжение (кВ).

Род тока (постоянный и переменный).

Количество фаз переменного тока.

fн - номинальная частота переменного тока (Гц).

Pн - номинальная активная мощность (кВт). Этот параметр характеризует ЭП.

Pуст - установленная мощность ПЭ (кВт).

n

Pуст Pнi , i=1

где n – количество ЭП в составе ПЭ; Pнi - номинальная активная мощность i-

того ЭП.

cos н - номинальный коэффициент мощности (о.е.). Под коэффициентом мощности понимается отношение потребляемых реактивной и активной мощностей, поэтому его значение часто задается величиной tg н

tg н Qн , Pн

где Qн - номинальная реактивная мощность (квар).

Режим работы (продолжительный, кратковременный, повторно-

кратковременный, ударный).

Категория ПЭ по требуемой надежности электроснабжения. Существуют три категории потребителей:

Первая – в состав нагрузки этого ПЭ входят ЭП, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой значительный ущерб производству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак и недоотпуск продукции, расстройство сложного технологического процесса,

нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Из состава нагрузки этой категории выделяется особая (нулевая)

группа ЭП, бесперебойная работа которых необходима для плавного безаварийного останова производства при отказе системы электроснабжения с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и прочих экстремальных ситуаций.

Вторая – ЭП, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям персонала предприятия,

простоям технологических установок и промышленного транспорта.

Третья – все остальные ЭП не подпадающие под определения первой и второй категорий.

1.2. Графики электрических нагрузок и их параметры.

Изменение электрической нагрузки во времени характеризуется графиком нагрузки. В инженерной практике наиболее востребованным является суточный график нагрузки. Анализ потребления энергии на годовых интервалах времени производится с помощью годовых ГЭН. Для регистрации графиков нагрузки применяются счетчики электроэнергии. В связи с этим,

ГЭН имеют форму «ступенек». Каждая «ступенька» представляет собой среднее значение нагрузки на соответствующем интервале времени.

Интервалы времени для фиксирования графика нагрузки выбираются в

зависимости от динамики еѐ изменения. Чаще используются графики с получасовым или часовым интервалами осреднения.

При выполнении расчетов удобно пользоваться параметрами и

характеристиками ГЭН:

Коэффициент использования номинальной мощности нагрузки. Существует

два вида коэффициентов использования: индивидуальный kи (для ЭП) и

групповой Kи (для ПЭ)

где n – количество ЭП в расчетной группе; Pнi , kиi - номинальная мощность и коэффициент использования i-того ЭП; Pуст - установленная мощность расчетной группы ЭП.

Коэффициент загрузки ЭП

Kз Pсв 1,0 ,

Pн

год такое же количество электроэнергии, как и при работе по действительному графику

Tм Wгод ,

Pм

где Wгод - электроэнергия, потребленная ЭП за один год; Pм - максимальная мощность нагрузки.

Коэффициент максимума нагрузки.

Kм Pм 1,0 ,

Pсм

где Pм - максимальная получасовая мощность нагрузки, полученная с помощью суточного ГЭН.

Коэффициент спроса номинальной мощности.

Kс Pм Kи Kм 1,0 , Pн

Любой проводник обладает сопротивлением, на активной части которого

R при протекании полного тока возникают потери мощности и энергии. Эти потери электрической энергии превращаются в тепловую энергию

где T - интервал времени в пределах которого определяются потери энергии;

I (t) - ток нагрузки, изменяющийся по заданному графику.

Выделившаяся тепловая энергия расходуется на нагревание проводника

вместе с его изоляцией, а остальная часть рассеивается в окружающей среде.

Увеличение температуры изоляции приводит к повышенному ее износу, а в случае значительного превышения допустимой температуры – к тепловому пробою (разрушению). Процесс нагрева проводника может быть описан дифференциальным уравнением теплового баланса

3I 2(t) R0(1 )dt Cd A dt ,

где R0 - активное сопротивление проводника при