LETIShKO4_1_-_kopia

СПИСОК ВОПРОСОВ ДЛЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ

1. Электрические сети питания промышленных потребителей, их параметры, составные элементы, режимы работы и задачи по их оптимизации.

2.Качество электрической энергии. Показатели качества и методы их определения. 3.Методы и средства контроля показателей качества напряжения питающей сети. 4.Колебания и отклонения напряжения и частоты. Причины и последствия их возникновения.

Показатели и нормы отклонения и колебаний напряжения и частоты. 5.Несинусоидальность напряжения, причины и последствия еѐ возникновения.

Показатели, характеризующие несинусоидальность напряжения.

6.Несимметрия напряжений и токов. Причины и последствия возникновения несимметрии.

7.Методы оценки, показатели и нормы несимметрии напряжений.

8.Определение симметричных составляющих разных последовательностей напряжения и тока в 3-фазных сетях. Методы расчѐта несимметрии напряжений.

10.Симметрирующие устройства, их типы, принципы действия. Методы расчѐта и выбора средств повышения симметрии напряжений.

11.Симметрирование напряжений и токов однофазной (фаза – нуль) активно-индуктивной нагрузки 3-фазной сети.

12.Симметрирование напряжений и токов междуфазной (фаза – фаза) активно-индуктивной нагрузки 3-фазной сети.

14.Энергетические характеристики и влияние на сеть статических преобразователей электрической энергии.

15.Полная мощность статических преобразователей и еѐ составляющие.

16.Методы и средства ослабления вредного влияния на сеть статических преобразователей электрической энергии.

17.Статические управляемые источники реактивной мощности, их назначение, основные типы, принципы действия, параметры и характеристики.

18.Конденсаторно-вентильные статические управляемые источники реактивной мощности. 19.Идуктивно-емкостные статические управляемые источники реактивной мощности. 20.Высшие гармоники сетевого тока разных типов статических преобразователей

электрической энергии, методы их уменьшения 21.Статические преобразователи с улучшенными энергетическими показателями, их типы,

принципы действия, основные свойства.

22.Многофазные тиристорные преобразователи большой мощности.

23.Тиристорные преобразователи с повышенным эквивалентным числом фаз малой и средней мощности.

24.Методы и средства улучшения синусоидальности напряжения сети.

25.Фильтры высших гармонических составляющих напряжения и тока.

26.Фильтро-компенсирующие устройства.

28.Экономичные варианты выполнения низковольтных выпрямителей.

29.Методы и средства повышения коэффициента мощности тиристорных преобразователей. 30.Тиристорные преобразователи с нулевыми, с шунтирующими и с добавочными

вентилями.

31.Тиристорные преобразователи с поочерѐдным регулированием последовательно включѐнными одинаковыми вентильными группами.

32.Тиристорные преобразователи с поочерѐдным регулированием последовательно включѐнными неодинаковыми вентильными группами.

33.Тиристорные преобразователи по мостовым схемам с поочерѐдным регулированием группами вентилей.

34.Тиристорные преобразователи с несимметричным и с по-фазным управлением. 35.Тиристорные преобразователи с искусственной и с комбинированной коммутацией

технологическим циклом.

43.Рациональные способы осуществления тормозных режимов различных типов электропривода.

44.Рациональные варианты осуществления пуска мощных асинхронных двигателей.

45.Рациональные варианты осуществления пуска мощных синхронных двигателей. 46.Расчѐт и выбор оптимальных параметров силовых элементов привода: преобразователя,

двигателя, кинематической передачи.

47.Построение силовых цепей и энергетическая эффективность высоковольтных электроприводов переменного тока.

1 Системы электроснабжения промышленных потребителей, их структура, составные элементы, их параметры, режимы работы задачи по их оптимизации

Системой электроснабжения является промышленных потребителей является электрическая сеть — совокупность электроустановок, предназначенных для передачи и распределения электроэнергии от электростанции к потребителю.

Структура сети

Электрическая сеть может иметь очень сложную структуру, обусловленную территориальным расположением потребителей, источников, требованиями надѐжности и другими соображениями. В сети выделяют линии электропередачи, которые соединяют подстанции. Линии могут быть одинарными и двойными (двухцепными), иметь ответвления (отпайки). К подстанциям, как правило, подходит несколько линий. Внутри подстанции происходит преобразование напряжения и распределение потоков электроэнергии между подходящими линиями.

Для наглядного представления структуры сети используется специальное начертание схемы сети, однолинейная схема, представляющая три провода трѐх фаз в виде одной линии. На схеме отображаются линии, секции и системы шин, коммутаторы, трансформаторы, устройства защиты.

Принципы работы

Электрические сети осуществляют передачу, распределение и преобразование электроэнергии в соответствии с возможностями источников и требованиями потребителей.

Параметры: Тип тока: Переменный ток

Большинство крупных источников электроэнергии — электростанции — построено с использованием генераторов переменного тока. Кроме того, амплитудное напряжение переменного тока может быть легко изменено при помощи трансформаторов, что позволяет повышать и понижать напряжение в широких пределах. Основные потребители электроэнергии также ориентированы на непосредственное использование переменного тока. Мировым стандартом генерации, передачи и преобразования электроэнергии является использование переменного трёхфазного тока. В России и европейских странах промышленная частота тока равна 50 герц, в США, Японии и ряде других стран — 60 герц.

Классы напряжения

При передаче большой электрической мощности при низком напряжении возникают большие омические потери из-за больших значений протекающего тока. Формула δS = I²R описывает потерю мощности в зависимости от сопротивления линии и протекающего тока. Для снижения потерь уменьшают протекающий ток: при снижении тока в 2 раза омические потери снижаются в 4 раза. Согласно формуле полной электрической мощности S = I×U, для передачи такой же мощности при пониженном токе необходимо во столько же раз повысить напряжение. Таким образом, большие мощности целесообразно передавать при высоком напряжении. Однако строительство высоковольтных сетей сопряжено с рядом технических трудностей; кроме того, непосредственно потреблять электроэнергию с высоким напряжением крайне проблематично для конечных потребителей.

от 750 кВ и выше (1150 кВ, 1500 кВ) — Ультравысокий,

750 кВ, 500 кВ, 330 кВ — сверхвысокий,

220 кВ, 110 кВ — ВН, высокое напряжение,

35 кВ — СН-1, среднее первое напряжение,

20 кВ, 10 кВ, 6 кВ, 1 кВ — СН-2, среднее второе напряжение,

0,4 кВ, 220 В, 110 В и ниже — НН, низкое напряжение.

Преобразование напряжения

Как правило, генераторы источника и потребители работают с низким номинальным напряжением. Потери энергии в линиях обратно пропорциональны квадрату напряжения, поэтому для снижения потерь электроэнергию выгодно передавать на высоких напряжениях. Для этого на выходе от генератора его повышают, а на входе потребителя его понижают при помощи трансформаторов.

2.Качество электрической энергии. Показатели качества и методы их определения. ГОСТ Качество элетроэнергии: степень соответствия численных значений показателей качества к их нормативным значениям (определяемых нормативными документами).

4.1 Показателями КЭ являются:

-установившееся отклонение напряжения δUy;

-размах изменения напряжения δUt на коротком промежутке времени;

-доза фликера Рt;

-коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU;

-коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения КU(n);

-коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К2U;

-коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К0U;

- отклонение частоты f;

- длительность провала напряжения tп; -амплитуда импульса напряжение Uимп;

-коэффициент временного перенапряжения Кпер U. 1,8 – отклонение от номинала частоты/напряжения; 2,3 – колебания напряжения; 4,5 – искажения формы кривой;

6,7 – несиvметрия фаз;

9-11 – резкие изменения;

5.2 Отклонение напряжения

Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения, для которого установлены следующие нормы:

-нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения δUy на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±5 и ±10% от номинального напряжения электрической сети; 5.4 Несинусоидальность напряжения

Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

-коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;

-коэффициентом n-ой гармонической составляющей напряжения.

5.5 Несимметрия напряжений

Несимметрия напряжений характеризуется следующими показателями:

-коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;

-коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

5.5.1Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

5.5.2Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точках общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

5.6 Отклонение частоты

Отклонение частоты напряжения переменного тока в электрических сетях характеризуется показателем отклонения частоты, для которого установлены следующие нормы:

- нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты равны ± 0,2 и

± 0,4 Гц соответственно.

5.7 Провал напряжения

Провал напряжения характеризуется показателем длительности провала напряжения, для которого установлена следующая норма:

- предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной зашиты и автоматики.

Статистические данные, характеризующие провалы напряжения в электрических сетях России напряжением 6—10 кВ и аналогичные данные по электрическим сетям стран Европейского Союза, приведены в приложении Г.

5.8 Импульс напряжения

Импульс напряжения характеризуется показателем импульсного напряжения. Значения импульсных напряжений для грозовых и коммутационных импульсов, возникающих в электрических сетях энергоснабжающей организации, приведены в приложении Д.

5.9 Временное перенапряжение

Временное перенапряжение характеризуется показателем коэффициента временного перенапряжения. Значения коэффициентов временных перенапряжений, возникающих

Б.1.4 Качество электрической энергии по установившемуся отклонению напряжения в точке общего присоединения к электрической сети считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если все измеренные за каждую минуту в течение установленного по пункту 5.1 периода времени (24 ч) значения установившегося отклонения напряжения находятся в интервале, ограниченном предельно допустимыми значениями, а не менее 95 % измеренных за тот же период времени значений установившегося отклонения напряжения находятся в интервале, ограниченном нормально допустимыми значениями. Дополнительно допускается определять соответствие нормам стандарта по суммарной продолжительности времени выхода измеренных значений данного показателя за нормально и предельно допустимые пределы. При этом качество электрической энергии по установившемуся отклонению напряжения считают соответствующим требованиям настоящего стандарта, если суммарная продолжительность времени выхода за нормально допустимые значения составляет не более 5 % от установленного периода времени, т. е. 1 ч 12 мин, а за предельно допустимые начения — 0 % от этого периода времени.

3.Колебания и отклонения напряжения и частоты. Причины и последствия их возникновения. Показатели и нормы отклонения и колебаний напряжения и частоты.

http://e-audit.ru/quality/deviation.shtml - отклонение

Отклонение напряжения — отличие фактического напряжения в установившемся режиме работы системы электроснабжения от его номинального значения.

Отклонение напряжения в той или иной точке сети происходит под воздействием изменения нагрузки в соответствии с еѐ графиком.

Влияние отклонения напряжения на работу электрооборудования:

Технологические установки:

При снижении напряжения существенно ухудшается технологический процесс, увеличивается его длительность. Следовательно, увеличивается себестоимость производства.

При повышении напряжения снижается срок службы оборудования, повышается вероятность аварий.

При значительных отклонениях напряжения происходит срыв технологического процесса.

Освещение:

Снижается срок службы ламп освещения, так при величине напряжения 1,1·Uном срок службы ламп накаливания снижается в 4 раза.

При величине напряжения 0,9·Uном снижается световой поток ламп накаливания на 40 % и люминесцентных ламп на 15 %.

При величине напряжения менее 0,9·Uном люминесцентные лампы мерцают, а при

0,8·Uном просто не загораются.Электропривод:

При снижении напряжения на зажимах асинхронного электродвигателя на 15 % момент снижается на 25 %. Двигатель может не запуститься или остановиться.

При снижении напряжения увеличивается потребляемый от сети ток, что влечѐт разогрев обмоток и снижение срока службы двигателя. При длительной работе на напряжении 0,9·Uном срок службы двигателя снижается вдвое.

При повышении напряжения на 1 % потребляемая двигателем реактивная мощность увеличивается на 3...7 %. Снижается эффективность работы привода и сети.

установившегося отклонения напряжения на зажимах электроприѐмников в пределах

соответственно δUyнор= ± 5 % и δUyпред= ± 10 % номинального напряжения сети. Обеспечить эти требования можно двумя способами: снижением потерь напряжения и

регулированием напряжения.

ΔU = (P·R + Q·X) / UЦП (ТП)

Снижение потерь напряжения (ΔU) достигается:

Выбором сечения проводников линий электропередач (≡ R) по условиям потерь напряжения.

Применением продольной емкостной компенсации реактивного сопротивления линии (X). Однако, это опасно повышением токов короткого замыкания при X→0.

Компенсацией реактивной мощности (Q) для снижения ее передачи по электросетям, с помощью конденсаторных установок и синхронных электродвигателей, работающих в режиме перевозбуждения.

Кроме снижения потерь напряжения, компенсация реактивной мощности является эффективным мероприятием энергосбережения, обеспечивающим снижение потерь электроэнергии в электрических сетях.

Регулирование напряжения U:

В центре питания регулирование напряжения (UЦП) осуществляется с помощью трансформаторов, оснащѐнных устройством автоматического регулирования коэффициента трансформации в зависимости от величины нагрузки — регулирование под нагрузкой (РПН). Такими устройствами оснащены ~ 10 % трансформаторов. Диапазон регулирования ± 16 % с дискретностью 1,78 %.

Напряжение может регулироваться на промежуточных трансформаторных подстанциях

(UТП) с помощью трансформаторов, оснащѐнных устройством переключения отпаек на обмотках с различными коэффициентами трансформации — переключение без возбуждения (ПБВ), т.е. с отключением от сети. Диапазон регулирования ± 5 % с дискретностью 2,5 %.

Ответственность за поддержание напряжения в пределах, установленных ГОСТ 13109-

97, возлагается на энергоснабжающую организацию.

Действительно, первый (R) и второй (X) способы выбираются при проектировании сети и не могут изменяться в дальнейшем. Третий (Q) и пятый (UТП) способы хороши для регулирования при сезонном изменении нагрузки сети, но руководить режимами работы компенсирующего оборудования потребителей, необходимо централизовано, в зависимости от режима работы всей сети, то есть энергоснабжающей организации. Четвѐртый способ — регулирование напряжения в центре питания (UЦП), позволяет энергоснабжающей организации перативно регулировать напряжение в соответствии с графиком нагрузки сети.

ГОСТ 13109-97 устанавливает допустимые значения установившегося отклонения напряжения на зажимах электроприѐмника. А пределы изменения напряжения в точке присоединения потребителя должны рассчитываться с учетом падения напряжения от этой точки до электроприѐмника и указываться в договоре энергоснабжения.

Колебания напряжения Колебания напряжения — быстро изменяющиеся отклонения напряжения длительностью

от полупериода до нескольких секунд.

Колебания напряжения происходят под воздействием быстро изменяющейся нагрузки сети.

Источниками колебаний напряжения являются мощные электроприѐмники с импульсным, резкопеременным характером потребления активной и реактивной мощности: дуговые и индукционные печи; электросварочные машины; электродвигатели при пуске.

Влияние колебаний напряжения на работу электрооборудования:

Отклонения напряжения, усугублѐнные резкопеременным характером, ещѐ более снижают эффективность работы и срок службы оборудования. Вызывают брак продукции. Способствуют отключению автоматических систем управления и повреждению оборудования. Так, например, колебания амплитуды и, в большей мере, фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателя, приводимых механизмов и систем. В частности, это ведѐт к снижению усталостной прочности трубопроводов и снижению срока их службы. А при размахах колебаний более 15 % могут отключаться магнитные пускатели и реле.

Не менее опасна, вызываемая колебаниями напряжения, пульсация светового потока ламп освещения. Еѐ восприятие человеком — фликер — утомляет, снижает производительность труда и, в конечном счѐте, влияет на здоровье людей. Мера восприятия человеком пульсаций светового потока — доза фликера. Наиболее раздражающее действие фликера проявляется при частоте колебаний 8,8 Гц и размахах изменения напряжения δUt = 29 %. Причѐм, при одинаковых колебаниях напряжения отрицательное влияние ламп накаливания проявляется в значительно большей мере, чем газоразрядных ламп.

Поэтому в ГОСТ 13109-97, размах изменения напряжения (δUt) жѐстче нормируется для помещений с лампами накаливания и повышенной освещѐнностью, а доза фликера (Pt) для помещений с лампами накаливания, работа в которых требует значительного зрительного напряжения.

В качестве вероятного виновника колебаний напряжения ГОСТ 13109-97 указывает потребителя с переменной нагрузкой.

Мероприятия по снижению колебаний напряжения:

Применение оборудования с улучшенными характеристиками (≡ ↓ ΔQ).

Применение электродвигателей со сниженным пусковым током и улучшенным cos φ при пуске. Применение частотного регулирования электроприводов, или устройств плавного пуска-останова двигателя.

Подключение к мощной системе электроснабжения

(≡ ↑ Sкз)

Распространение колебаний напряжения в сторону

коэффициент затухания тем больше, чем мощнее система электроснабжения (↑ Sкз).

Разнесение питания спокойной и резкопеременной нагрузок на разные трансформаторы или секции сборных шин.

Размах изменения напряжения δUt на шинах спокойной нагрузки (– Q) снижается на

50...60 %.

„Минусы― — возрастают потери при неполной загрузке трансформаторов.

Снижение сопротивления питающего участка сети.

При увеличении сечения проводников линии снижается R, а применение устройств продольной компенсации снижает суммарное X.

„Минусы― — увеличиваются капитальные затраты, а применение продольной компенсации опасно повышением токов короткого замыкания при X→0.

На практике не обоснованно, но активно применяют последние два мероприятия.

4.Несинусоидальность напряжения, причины и последствия еѐ возникновения. Показатели, характеризующие несинусоидальность напряжения.

http://e-audit.ru/quality/no_sinus.shtml

Несинусоидальность напряжения Несинусоидальность напряжения — искажение синусоидальной формы кривой

напряжения.

Электроприѐмники с нелинейной вольтамперной характеристикой потребляют ток, форма кривой которого отличается от синусоидальной. А протекание такого тока по элементам электрической сети создаѐт на них падение напряжения, отличное от синусоидального, это и является причиной искажения синусоидальной формы кривой напряжения.

Например, полупроводниковые преобразователи потребляют ток трапециевидной формы, образно говоря

— выхватывают из синусоиды кусочки прямоугольной формы.

35% электроэнергии преобразуется и потребляется

на постоянном напряжении.

Источниками несинусоидальности напряжения являются: статические преобразователи, дуговые сталеплавильные и индукционные печи, трансформаторы, синхронные двигатели, сварочные установки, газоразрядные осветительные приборы, офисная и бытовая техника и так далее.

Строго говоря, все потребители имеют нелинейную вольтамперную характеристику, кроме ламп накаливания, да и те запрещены.

Влияние несинусоидальности напряжения на работу электрооборудования:

Фронты несинусоидального напряжения воздействуют на изоляцию кабельных линий электропередач, — учащаются однофазные короткие замыкания на землю. Аналогично кабелю, пробиваются конденсаторы.

В электрических машинах, включая трансформаторы, возрастают суммарные потери.

Так, при коэффициенте искажения синусоидальной формы кривой напряжения KU = 10 % суммарные потери в сетях предприятий, крупных промышленных центров, сетях электрифицированного железнодорожного транспорта могут достигать 10...15 %.

Возрастает недоучѐт электроэнергии, вследствие тормозящего воздействия на индукционные счѐтчики гармоник обратной последовательности.

Неправильно срабатывают устройства управления и защиты.

Выходят из строя компьютеры.

Функцию, описывающую несинусоидальную кривую напряжения, можно разложить в ряд Фурье синусоидальных (гармонических) составляющих, с частотой в n-раз превышающих частоту сети электроснабжения — частоту первой гармоники (f n=1 = 50 Гц, f n=2 = 100 Гц, f n=3 = 150 Гц ...).

В связи с различными особенностями генерации, распространения по сетям и влияния на работу оборудования, различают чѐтные и нечѐтные гармонические составляющие, а также составляющие прямой последовательности (1, 4, 7 и т.д.), обратной последовательности (2, 5, 8 и т.д.) и нулевой последовательности (гармоники кратные трѐм).

С повышением частоты (номера гармонической составляющей) амплитуда гармоники снижается.

ГОСТ 13109-97 требует оценивать весь ряд гармонических составляющих от 2-й до 40-й включительно.

Мероприятия по снижению несинусоидальности напряжения:

Аналогично мероприятиям по снижению колебаний напряжения:

Применение оборудования с улучшенными характеристиками:

—„ненасыщающиеся― трансформаторы;

—преобразователи с высокой пульсностью и т.д.

Подключение к мощной системе электроснабжения.

Питание нелинейной нагрузки от отдельных трансформаторов или секций шин.

Снижение сопротивления питающего участка сети.

Применение фильтрокомпенсирующих устройств.

L-С цепочка, включенная в сеть, образует колебательный контур, реактивное сопротивление которого для токов определѐнной частоты равно нулю. Подбором величин L и С фильтр настраивается на частоту гармоники тока и замыкает еѐ не пропуская в сеть. Набор таких контуров, специально настроенных на генерируемые данной нелинейной нагрузкой высшие гармоники тока, и образует фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ), которое не пропускает в сеть гармоники тока и компенсирует протекание реактивной мощности по сети.

5. Несимметрия напряжений и токов. Причины и последствия возникновения несимметрии. http://e-audit.ru/quality/asymmetry.shtml

Несимметрия напряжений Несимметрия напряжений — несимметрия трѐхфазной системы напряжений.

Несимметрия напряжений происходит только в трѐхфазной сети под воздействием неравномерного распределения нагрузок по еѐ фазам.

Источниками несимметрии напряжений являются: дуговые сталеплавильные печи, тяговые подстанции переменного тока, электросварочные машины, однофазные электротермические установки и другие однофазные, двухфазные и несимметричные трѐхфазные потребители электроэнергии, в том числе бытовые.

Так суммарная нагрузка отдельных предприятий содержит 85...90 % несимметричной нагрузки. А коэффициент несимметрии напряжения по нулевой последовательности (K0U) одного 9-и этажного жилого

дома может составлять 20 %, что на шинах трансформаторной подстанции (точке общего присоединения) может обусловить превышение нормально допустимые 2 %.

Влияние несимметрии напряжений на работу электрооборудования:

В электрических сетях возрастают потери электроэнергии от дополнительных потерь в нулевом проводе.

Однофазные, двухфазные потребители и разные фазы трѐхфазных потребителей электроэнергии работают на различных не номинальных напряжениях, что вызывает те же последствия, как при отклонении напряжения.

В электродвигателях, кроме отрицательного влияния не несимметричных напряжений, возникают магнитные поля, вращающиеся встречно вращению ротора.

Общее влияние несимметрии напряжений на электрические машины, включая трансформаторы, выливается в значительное снижение срока их службы.

Например, при длительной работе с коэффициентом несимметрии по обратной

напряжения по обратной (K2U) и нулевой (K0U) последовательностям, — нормально допустимое 2 % и предельно допустимое 4 %.