1. Перечислите основные типы трансформаторов используемых в системах электроснабжения.

Силовой трансформатор, Автотрансформатор, Трансформатор тока, Трансформатор напряжения, Разделительный трансформатор, Согласующий трансформатор.

2. Перечислите основные типы компенсирующих устройств, используемых в системах электроснабжения.

Для компенсации реактивной мощности используют батареи конденсаторов и синхронные машины, в том числе специальные синхронные компенсаторы.

Батареи конденсаторов (БК) — это специальные емкостные КУ, предназначенные для выработки реактивной мощности.

Синхронные машины могут генерировать и потреблять реактивную мощность, т.е. оказывать на электрическую сеть воздействие, тождественное воздействию емкостной и индуктивной нагрузок. При перевозбуждении синхронной машины генерируется реактивная составляющая тока статора, значение которой растет при увеличении тока возбуждения.

Синхронные генераторы (СГ) обладают, как и СД, плавным и автоматическим регулированием генерируемой реактивной мощности в функции напряжения сети. В отличие от СД передача реактивной мощности от СГ может осуществляться на значительное расстояние (даже от СГ собственных электростанций предприятий). Поэтому использование генераторов в качестве источников реактивной мощности ограничивается технико-экономическими условиями режима энергосистемы.

Синхронные компенсаторы (СК) представляют собой синхронные электрические машины, работающие в режиме двигателя без нагрузки на валу. Они предназначены специально для выработки реактивной мощности.

3. Составьте алгоритм проверки сечений проводов воздушных линий по нагреву.

1) Находим ток в нормальном режиме по формуле:

I_рн=

2)По справочнику выбираем марку провода.

3)Проверяем выбранноесечение ВЛ в послеаварийном режиме:

4) В случае пройденной проверки принимаем сечение к установке. Если сечение не прошло проверку, то увеличиваем сечение.

4. Перечислите основные типы коммутационных аппаратов используемых в системах электроснабжения.

Основными электрическими коммутационными аппаратами являются:

• выключатель

• выключатель нагрузки

• отделитель

• короткозамыкатель

• разъединитель

• автоматический выключатель

• устройство защитного отключения

• дифференциальный автомат

• контактор

• реле

• рубильник

• пакетный выключатель

• предохранитель

5. Составьте алгоритм проверки сечений проводов воздушных линий по допустимой потере напряжения.

1. Выбираем сечение по справочнику.

2. Проверяем его по потере напряжения с использованием формулы для определения максимально допустимой длины для нормального режима:

L_∆uдоп =

где l_1%∆u - длина линии на 1% потерь напряжения при полной

нагрузке, определяется по справочным данным;

∆U_доп.н - допустимая потеря напряжения в нормальном режиме (составляет 5%).

В случае успешной проверки переходим к проверке в послеаварийном режиме (пункт №3), иначе возвращаемся к пункту №2.

3. Проверим выбранное сечение по потере напряжения с использованием формулы для определения максимально допустимой длины для послеаварийного режима:

L_∆uдоп =

∆U_доп.а - допустимая потеря напряжения в нормальном режиме (составляет 10%).

Если сечение прошло проверку для послеаварийного режима, то принимаем его к установке. В противном случае снова выбираем сечение в пользу большей площади.

6) Перечислите последовательность включения и отключения коммутационных аппаратов замкнутой одноцепной схемы сети с 3-мя нагрузками в нормальном и послеаварийном режимах. Нормальные режимы:

Последовательность типовых операций с коммутационными аппаратами при включении и отключении присоединений воздушных и кабельных линий

Включение  а) проверяется отключенное положение выключателя;

б) включается шинный разъединитель; в) включается линейный разъединитель г) включается выключатель.

Отключение : а) отключается выключатель; б) отключается линейный разъединитель; в) отключается шинный разъединитель. Основные группы операций при выводе в ремонт выключателя «1»

а) отключается выводимый в ремонт выключатель присоединения; убеждаются в отсутствии тока нагрузки;

б) проверяется на месте отключенное положение выводимого в ремонт выключателя; отключаются с обеих сторон его разъединители, проверяется отключенное положение разъединителей;

в) убеждаются по схеме в отсутствии напряжения; включаются заземляющие ножи в сторону выведенного в ремонт выключателя. г)для питания потребителей от трансформатора Т1,замыкают разъединители секционного выключателя и включают секционный выключатель.  Последовательность операций и действий персонала при выводе в ремонт трансформатора (например, Т1 ) на двухтрансформаторной подстанции

а) уточняется допустимое значение нагрузки на остающемся в работе трансформаторе Т2 , если трансформатор Т1 будет отключен;

б) отключить выключатель со стороны вторичной обмотки трансформатора, проверить, перешла ли нагрузка трансформатора Т1 на Т2.переводится питание собственных нужд подстанции с трансформатора ТСН1 на трансформатор ТСН2 в)отключить выключатель со стороны первичного напряжения.Вывесить плакаты «Не включать-работают люди»

г)отключить разъединители д)проверить отсутствие напряжения на всех фазах с обеих сторон выключателей и установить 2 комплекта заземления на выводах выключателя с обеих сторон

Послеаварийные режимы: а)при КЗ за трансформатором,сигнал о кз идет к выключателю.Выключатель срабатывает и отключает КЗ.Далее ,отключив разъединители ,трансформатор выводится в ремонт.Вся нагрузка подстанции приходится на один трансформатор. б)при КЗ на одной из системы сборных шин,выключатель получает сигнал о КЗ и отключает повреждение на СШ.Разъединители отключаются,система шин выводится в ремонт.Потребители получают питание от одной системы шин.При этом,секционные выключатели на всех трех подстанциях включаются.

7)Основные элементы и ступени схемы электроснабжения основные элементы: 1)линии а)питающая U_н=6-110(220)кВ -осуществляется связь предприятия с энергосистемой б)распределительной сети U_н=6(10)кВ или 35 кВ(когда предприятие большой мощности и требуется высокое напряжение) 2)трансформаторы А)ГПП 35-110(220) S_н.тр =4000-80000 кВА U_н= 35(110)/6(10) кВ Если большая нагрузка предприятия,то устанавливают несколько ГПП б)ЦТП U_н=6(10)/0,4(0,66) кВ S н.т=63,100,160,250,400,630,1000,1600,2500 кВА 3)коммутационные аппараты-высоковол.выкл-ли,которые располагаются в ячейках/шкафах РУ ГПП или ГРП Основные ступени схемы электроснабжения: 1)Приемная ПС-ГПП (ГРП) 2)ЗРУ 3)промежуточное РУ(устанавливается в цехах,где имеется высоковольтная нагрузка) целесообразна установка при числе отходящих линий не менее 8 4)ЦТП 5)высоковольтные приемники

8)Назвать и показать схемы внешнего электроснабжения при питании от энергосистемы Схемы внешнего электроснабжения-это часть схемы от источника питания до приемной ПС промышленного предприятия) а)Схема внешнего ЭС,в которой приемной подстанцией является ГРП(ЦРП) напряжение питающей линии и напряжение распределительной сети совпадают. применяется: - для предприятий малой мощности P_н ≤ 5000 кВт - при небольшой длине линии от источника питания б) Схема внешнего ЭС,в которой приемной подстанцией является ГПП -для предприятий средней мощностиP_н=5-75 МВт в) схема применяется - для мощных предприятий средней и большой мощностей P_н>75МВт при S_н.т ≥25 МВА вторичная обмотка трансфо-в расщепляется с целью уменьшения Iк.з. и выбора выкл-ей на меньшие токи Если вторичные обмотки тран-ов нагружены равномерно пополам,то можно принять 2 разных напряжения 6 и 10 схема соединения первичной обмотки зависит от режима нейтрали иU пл при Uпл=35кВ схема соед-я звезда при Uпл=110(220)кВ и выше –звезда с нулем при Uпл=6(10) кВ -треугольник г)схема с трехобмоточными трансформаторами с разными вторичными напряжениями имеет 2 РУ применяется: -предприятие большой мощности -имеются цеха большой мощности -когда часть приемников большой мощности и находятся на удалении от ГПП(требуют более высокое напряжение) -когда от ГПП питаются сторонние потребители, находящиеся на значительном удалении от ГПП и требующие повышенного напряжения (20-35кВ) д) схема с простым комплектом аппаратов При возникновении повреждения за трансформатором реагирует короткозамыкатель (создает КЗ) Выключатель срабатывает и подает сигнал о КЗ. Отделитель срабатывает в бестоковую паузу, вручную размыкаются ножи разъединителя. е)схемы глубокого вводаПод схемой глубокого ввода понимается схема,в которой ЛЭП высокого напряжения 35-220кВ заводится на границу территории предприятия и от ЛЭП ответвлениями,отпайками,фидерами подключаются трансформаторы применяется в случаях: -для предприятия большой мощности, когда одна ГПП не может обеспечить питание всех потребителей -производство не одновременно, а поэтапно(органический цех,трубный завод) ж)схемы,в которых питание предприятия осуществляется не только от системы,но и от собственного источника питания Собственный источник предприятие может иметь в следующих случаях: -высокое требование к надежности -предприятие имеет особую,нулевую категорию потребителей -при большой потребности в паре и тепле -при необходимости использования вторичного энергоресурса -когда предприятие не имеет связи с энергосистемой Если собственный источник находится в центре эл.нагрузок,генератор подключается к шинам ГПП. Если собственный источник удален от центра электрических нагрузок,то генератор подключается к собственным шинам

9)Классификация электрических сетей. Основные условия проектирования рациональной системы электроснабжения Классификация эл.сетей 1)по роду тока: -постоянного -переменного Основное распространение получили сети трехфазного переменного тока.Однофазными выполняются внутриквартирные сети. Они выполняются как ответвление от трехфазной четырехпроводной сети. Сети постоянного тока используются в промышленности (электрические печи, электролизные цеха) и для питания городского электротранспорта. Постоянный ток используется для организации связи электроэнергетических систем.

Постоянный ток используется для передачи энергии на большие расстояния. Но, на постоянном токе работает только ЛЭП: в вначале и конце ЛЭП строятся преобразовательные подстанции, на которых происходит преобразование переменного тока в постоянный и обратно. Использование постоянного тока обеспечивает устойчивую параллельную работу генераторов ЭС. 2)по размещению: -наружные сети -внутренние сети Наружные выполняются неизолированными (голыми) проводами и кабелями. Внутренние выполняются изолированными проводами. 3)по числу проводов: -однопроводные(с заменой одного провода «землей») -двухпроводные -трехпроводные -четырехпроводные -пятипроводные 4)По напряжению согласно ГОСТ сети делятся на сети напряжением до 1000 В и сети напряжением выше 1000 В.

Встречается и такое деление:

·                сети низких напряжений (220 – 660 В);

·                сети средних напряжений (6 – 35 кВ);

·                сети высоких напряжений (110 – 220 кВ);

·                сети сверхвысоких напряжений (330 – 750 кВ);

·                сети ультравысоких напряжений (более 1000 кВ).

5)по конфигурации: а)разомкнутые -магистральные -радиальные б)замкнутые -магистральные -радиальные Разомкнутые сети питаются от одного источника питания и передают электроэнергию к потребителям только в одном напрявлении.

В замкнутых сетях электроприемники получают по меньшей мере с друх сторон. Различают простые замкнутые сети и сложнозамкнутые сети. Простые замкнутые сети имеют один замкнутый контур, сложнозамкнутые – несколько. К простым замкнутым сетям относятся кольцевая сеть и сеть с двухсторонним питанием.

 

 

 

6)по обеспечению электробезопасности -с глухозаземленной нейтралью до 1кВ -с изолированной нейтралью до 1кВ - с изолированной нейтралью выше 1кВ -с эффективно заземленной нейтралью 7)по назначению: а)местные сети с Uн=35кВ и ниже б)районные сети с Uн >35кВ Местные сети охватывают площади радиусом до 30 км. Они имеют малую плотность нагрузки и напряжение до 35 кВ включительно. Это сельские, коммунальные и фабрично-заводские сети. К местным сетям относятся “глубокие вводы” напряжением 110 кВ.

Районные сети охватывают большие районы и имеют напряжение 110 кВ и выше. По районным сетям осуществляется передача электроэнергии от ЭС в места ее потребления. К районным сетям относятся основные сети системы, магистральные ЛЭП внутрисистемной связи и межсистемные связи.

8)По конструктивному исполнению различают воздушные и кабельные сети, проводки и токопроводы.

Токопровод – это установка для передачи и распределения электроэнергии, которая используется на промышленных предприятиях. Состоит из неизолирован-ных или изолированных проводников, изоляторов, защитных оболочек и опорных конструкций.

Электропроводки предназначены для выполнения сетей в зданиях.

9)По степени резервированности сети делятся на нерезервированные и резервированные. Замкнутые сети всегда резервированные, потому что при отключении любой ЛЕП или любого источника питания ни один из потребителей не потеряет питание. Магистральные сети, выполненные одной цепью, являются нерезервированными, так как часть или все потребители теряют питание в зависимости от места повреждения и мест установки коммутационной аппаратуры. Магистральные сети, выполненные двумя цепями, являются резервированными.

 

10)По выполняемым функциям  различают системообразующие, питающие ираспределительные сети.

Системообразующие сети – это сети напряжением 330 кВ и выше. Выполняют функцию формирования энергосистем, объединяя мощные ЭС и обеспечивая их функционирование как единогообъекта управления. Эти сети характеризуются большим радиусом охвата, значительными нагрузками. Сети выполняются по сложнозамкнутым многоконтурным схемам с несколькими ИП.

Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и от шин 110 – 220 кВ ЭС к районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнуты. Их напряжение – 110 – 220 кВ.

Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на не-большие расстояния от шин низшего напряжения районных ПС непосредственно к потребителям. Такие сети выполняют по разомкнутым схемам. Различают расп-ределительные сети высокого напряжения (более 1000 В) и низкого напряжений (до 1000В).

 

11)По характеру потребителей сети делятся на городские, промышленные и сельские.

Городские сети характеризуются высокой плотностью электрических на-грузок (до 12 МВ·А/км2) и большим количеством разнородных потребителей.

К промышленным сетям относятся сети промышленных предприятий. Эти сети делятся на сети внешнего и внутреннего электроснабжения. Напряжение зависит от близости к питающей ПС. Если она расположена вблизи предприятия, то напряжение внешнего электроснабжения – 6 - 10 кВ, а внутреннего – до 1000 В. Если питающая ПС расположена далеко, то напряжение внешнего электроснабжения повышается. Для промышленных сетей существует понятие “глубокого ввода”, когда высокое напряжение (220 –330 кВ) заводится на территорию завода, минуя дополнительные трансформации. В этом случае в схеме внутреннего элект-роснабжения используется напряжение 6 – 35 кВ.

Сельские сети – сети напряжением 0,4 – 110 кВ. Они предназначены для питания небольших населенных пунктов, сельскохозяйственных предприятий. Отличаются большой протяженностью и малой плотностью нагрузки (до 15 кВ·А/км2). Сельские сети выполняются, в основном, воздушными ЛЕП по разомкнутым схемам.

 

 

Основные условия проектирования рациональной системы электроснабжения. 1)надежность, которая должна быть обеспечена в зависимости от категории потребителей. 2) Экономичность – минимальные затраты на схему электроснабжения, но при этом схема должна обеспечивать надёжное электроснабжение в соответствии с категорией потребителей 3) Удобство в эксплуатации – оборудование должно быть доступно для осмотра и ремонта и быстрого устранения неисправностей. 4) Гибкость – схема должна допускать переделки и изменения в схеме связанные с вводом новых мощностей, увеличением нагрузки без существенных переделов схемы. Принципы построения схем электроснабжения:

1. Отказ от холодного резерва – т.е. все линии и трансформаторы должны находиться под напряжением или под нагрузкой. отказ от ''холодного" резерва. В аварийных ситуациях оставшиеся в работе элементы электроснабжения должны быть способны принять на себя нагрузку временно выбывшего элемента 2. Раздельная работа линий и трансформаторов – все линии и трансформатор работают раздельно. при этом снижаются токи к.з., упрощается коммутация, релейная защита и системная автоматика. Режимы работы с параллельным включением элементов систем электроснабжения применяют при очень высоких требованиях к бесперебойности питания, когда АВР не удовлетворяет требованиям быстродействия восстановления питания либо в других обоснованных случаях.

3. глубокое секционирование всех звеньев системы электроснабжения, начиная от шин подстанции и кончая сборными шинами вторичного напряжения цеховых подстанций

4. Приближение ВН к потребителям.  Максимальное приближение источников высокого напряжения к электроустановкам потребителей в целях использования минимума сетевых звеньев, числа промежуточной трансформации и коммутации, сокращение протяженности питающих и распределительных линий.

10)Основные характеристики электрических нагрузок Нагрузки характеризуются активной мощностью P, реактивной мощностью Q, полной мощностью Sи(или) током   1.Номинальная (Установленная) активная мощность  электроприемника (р_уст) – его мощность указанная на табличке завода изготовителя или в паспорте двигателя,силового или специального трансформатора,либо на колбе или цоколе источника света. При указанной мощности ЭП должен работать при номинальной нагрузке и номинальном напряжении длительное время в установившемся режиме без превышения допустимой температуры. Под номинальной активной мощностью электродвигателей Рн понимается мощность,развиваемая двигателем на валу при номинальном напряжении,а под номинальной актив.мощностью других приемников ЭЭ-потребляемая ими из сети мощность в киловаттах при номинальном напряжении. 2.Номинальная реактивная мощность приемника ЭЭ-реактивная мощность,потребляемая из сети (знак плюс) или отдаваемая в сеть(знак минус) при номинальной активной мощности и номинальном напряжении(а для СД и при номинальном токе возбуждения или номинальном коэф.мощности) паспортная реактивная мощность приемников ПКР(повторно-кратковременного режима) приводится к длительному режиму,т.е. ПВ=100%,по формулеqн=q пасп3)Групповая номинальная реактивная мощность –это алгебраическая сумма номинальных реактивных мощностей отдельных рабочих приемников,приведенных к ПВ=100%Qн=Групповая номинальная активная мощность-это сумма номинальных активных мощностей отдельных рабочих приемников ЭЭ,приведенных к ПВ(продолжительность включения)=100%Pн=4.Для характеристики переменной нагрузки приемников ЭЭ за рассматриваемый интервал времени определяют средние нагрузки.Средняя (активная и реактивная) мощность группы приемников представляет собой алгебраическую сумму средних мощностей отдельных приемников,входящих в данную группу:Определяется из выражений: для одного приемника р_с=q_с=для группы приемниковP_c=Q_с=Средняя активная(или реактивная) мощность группы приемников равна сумме средних активных(или реактивных) мощностей отдельных приемников,входящих в данную группу:Pc= Qc= Групповые квадратичные графики нагрузки P²(T) ,Q²(T) , I²(T) характеризуются значениями среднеквадратичной нагрузки P_ск ,Q_ск, I_ск P_ск=Q_ск= I_ск=T-рассматриваемый период времени 5.В определенные промежутки времени значения активной,реактивной,полной мощности или тока представляют собой наибольшее из соответствующих средних значений. такие нагрузки-максимальные.По продолжительности различают два вида максимальных нагрузок 1)максимальные длительные нагрузки различной продолжительности(10,30,60 мин),определяемые для выбора элементов системы ЭС по нагреву и расчета максимальных потерь мощности в них. Расчетная нагрузка по допустимому нагреву-длительная неизменная нагрузка элемента системы ЭС,которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому действию:максимальной температуре нагрева проводника или тепловому износу его изоляции 2)максимальные кратковременные нагрузки длительностью 1-2с,определяемые для проверки колебания напряжения в сетях,оценки потери напряжения в контактных сетях и т.д расчетная нагрузка по допустимой потере напряжения-пиковая нагрузка,выраженная в амперах Iпик,киловаттах Pпик или кВА Sпик,вызывающая максимальные потери U и наиболее тяжелые условия работы сети.

11) Основные элементы и ступени схемы электроснабжения основные элементы: 1)линии а)питающая U_н=6-110(220)кВ -осуществляется связь предприятия с энергосистемой б)распределительной сети U_н=6(10)кВ или 35 кВ(когда предприятие большой мощности и требуется высокое напряжение) 2)трансформаторы А)ГПП 35-110(220) S_н.тр =4000-80000 кВА U_н= 35(110)/6(10) кВ Если большая нагрузка предприятия,то устанавливают несколько ГПП б)ЦТП U_н=6(10)/0,4(0,66) кВ S н.т=63,100,160,250,400,630,1000,1600,2500 кВА 3)коммутационные аппараты-высоковол.выкл-ли,которые располагаются в ячейках/шкафах РУ ГПП или ГРП Основные ступени схемы электроснабжения: 1)Приемная ПС-ГПП (ГРП) 2)ЗРУ 3)промежуточное РУ(устанавливается в цехах,где имеется высоковольтная нагрузка) целесообразна установка при числе отходящих линий не менее 8 4)ЦТП 5)высоковольтные приемники

12) Назвать и показать схемы внешнего электроснабжения при питании от энергосистемы

Схемы внешнего электроснабжения-это часть схемы от источника питания до приемной ПС промышленного предприятия) а)Схема внешнего ЭС,в которой приемной подстанцией является ГРП(ЦРП) напряжение питающей линии и напряжение распределительной сети совпадают. применяется: - для предприятий малой мощности P_н ≤ 5000 кВт - при небольшой длине линии от источника питания б) Схема внешнего ЭС,в которой приемной подстанцией является ГПП -для предприятий средней мощностиP_н=5-75 МВт в) схема применяется - для мощных предприятий средней и большой мощностей P_н>75МВт при S_н.т ≥25 МВА вторичная обмотка трансфо-в расщепляется с целью уменьшения Iк.з. и выбора выкл-ей на меньшие токи Если вторичные обмотки тран-ов нагружены равномерно пополам,то можно принять 2 разных напряжения 6 и 10 схема соединения первичной обмотки зависит от режима нейтрали иU пл при Uпл=35кВ схема соед-я звезда при Uпл=110(220)кВ и выше –звезда с нулем при Uпл=6(10) кВ -треугольник г)схема с трехобмоточными трансформаторами с разными вторичными напряжениями имеет 2 РУ применяется: -предприятие большой мощности -имеются цеха большой мощности -когда часть приемников большой мощности и находятся на удалении от ГПП(требуют более высокое напряжение) -когда от ГПП питаются сторонние потребители, находящиеся на значительном удалении от ГПП и требующие повышенного напряжения (20-35кВ) д) схема с простым комплектом аппаратов При возникновении повреждения за трансформатором реагирует короткозамыкатель (создает КЗ) Выключатель срабатывает и подает сигнал о КЗ. Отделитель срабатывает в бестоковую паузу, вручную размыкаются ножи разъединителя. е)схемы глубокого вводаПод схемой глубокого ввода понимается схема,в которой ЛЭП высокого напряжения 35-220кВ заводится на границу территории предприятия и от ЛЭП ответвлениями,отпайками,фидерами подключаются трансформаторы применяется в случаях: -для предприятия большой мощности, когда одна ГПП не может обеспечить питание всех потребителей -производство не одновременно, а поэтапно(органический цех,трубный завод) ж)схемы,в которых питание предприятия осуществляется не только от системы,но и от собственного источника питания Собственный источник предприятие может иметь в следующих случаях: -высокое требование к надежности -предприятие имеет особую,нулевую категорию потребителей -при большой потребности в паре и тепле -при необходимости использования вторичного энергоресурса -когда предприятие не имеет связи с энергосистемой Если собственный источник находится в центре эл.нагрузок,генератор подключается к шинам ГПП. Если собственный источник удален от центра электрических нагрузок,то генератор подключается к собственным шинам