Предпосылки возникновения, предмет и задачи курса.

Понятие о системах электроснабжения и приемниках электрической энергии. Особенности систем электроснабжения промышленных предприятий.

Ответ: Электроснабжение – это обеспечение электроэнергией. Система электроснабжения – это электротехническая система для обеспечения электроэнергией. Системы электроснабжения сооружаются для обеспечения электроприемников элекроэнергией в необходимом количестве, требуемого качества и с минимальными затратами. Элетроприемник (ЭП), как составляющая часть электрического хозяйства предприятия, организации, любого электрифицированного объекта представляет собой часть технологической установки, аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии. Например. электродвигатель, источник света, нагревательный элемент. Электроэнергия используется для привода различных механизмов, электротехнологии, искусственного освещения, для специальных целей измерения, учета, контроля, автоматики и защиты, а также для биологических и медицинских целей. Электроприемник или группу электроприемников, объединенных технологическим процессом и (или), размещенных на определенной территории называют потребителем электроэнергии. Например, станок, участок, цех, предприятие. Под системой электроснабженияпонимается совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей (приемников) электрической энергии. Особенностью системы электроснабжения является то, что с одной стороны она является подсистемой электроэнергетической системы, с другой одновременно составной частью электрического хозяйства предприятия.

Что понимается под потребителем электрической энергии? Как подразделяются потребители?

Ответ: Электроприемник или группу электроприемников, объединенных технологическим процессом и (или), размещенных на определенной территории называют потребителем электроэнергии.Например, станок, участок, цех, предприятие. Все потребители народного хозяйства классифицируются на: а)промышленные предприятия (используют 55…65% всего объема расходуемой электроэнергии в народном хозяйстве); б)жилые и общественные здания, коммунально-бытовые предприятия и организации (25…35%); в)сельскохозяйственное производство (10…15%); г)электрифицированный транспорт (2…4%).

Следует отметить, что на электрическое освещение приходится 10…14% всей расходуемой электроэнергии (цифра практически соизмерима с расходом на сельскохозяйственное производство).

Требования к системам электроснабжения промышленных предприятий.

Ответ: Система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять следующим основным требованиям: - надежности электроснабжения, обусловленной категорийностью электроприемников, запитанных через ее электрические сети; - экономичности – капитальные вложения и эксплуатационные расходы на систему электроснабжения должны быть минимальными при требуемой надежности электроснабжения. Важным фактором при этом является выбор рационального напряжения внешнего и внутреннего электроснабжения, которое определяет соответствующее оборудование, линии электропередачи, потери мощности и энергии в сети; - обеспечению электроэнергией требуемого качества – показатели качества электроэнергии на выводах электроприемников не должны выходить за пределы значений, установленных ГОСТом; - безопасности и удобству эксплуатации; - возможности перспективного развития без коренной реконструкции.

14)Основные принципы построения систем электроснабжения промышленных предприятий. Ответ: Системы электроснабжения промышленных предприятий должны разрабатываться в соответствии со следующими принципами: а)«децентрализация» трансформирования электроэнергии и максимальное приближение источников высокого напряжения к потребителям электроэнергии. Это приводит к уменьшению потерь электроэнергии, повышению надежности электроснабжения. б)все элементы электрической сети СЭ (линии, трансформаторы) должны, как правило, находиться под нагрузкой, «холодный» резерв (нормально неработающие линии и трансформаторы) не предусматривается; в)должна применяться раздельная работа линий и трансформаторов, что обуславливает меньшие токи короткого замыкания, упрощение релейной защиты и автоматики сети; г)применение подстанций промышленных предприятий, выполненных по относительно упрощенным схемам, характеризующимся дешевизной и одновременно достаточной надежностью; д)применение глубокого секционирования на всех уровнях системы электроснабжения, обеспечивающее достаточную живучесть и гибкость системы; е)должна быть предусмотрена возможность выполнения монтажа индустриальными способами, позволяющих сборку из укрупненных блоков и узлов заводского изготовления (комплектных РУ и ТП и др.); ж)при разработке схем электроснабжения должна учитываться возможность организации на предприятии технического (внутрипроизводственного) учета электроэнергии, возможность управления распределением нагрузки систем электроснабжения, например, отключение в режиме минимальных нагрузок трансформаторов ТП и перевод их нагрузок на оставшиеся в работе трансформаторы.

Ответ:

Требования, предъявляемые к электрическим сетям напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях.

Ответ: Требования к электрическим сетям напряжением до 1 кВ вытекают из основных требований к СЭПП. Ими являются: - надежность, в том числе гибкость, универсальность и обеспечение приемников электроэнергией требуемого качества; - экономичность; - безопасность и удобство технического обслуживания и ремонта. Надежность электрической сети определяется надежностью составляющих ее элементов, схемой этой сети с учетом оснащения ее защитой и автоматикой, организацией технического и ремонтного обслуживания. Надежность элементов сети обусловлена их строением, конструктивным исполнением, влиянием окружающей среды. Конструктивное исполнение элементов должно быть таким, чтобы максимально исключить возможность их повреждения при конкретных условиях окружающей среды. Сечение проводников должно быть таким, чтобы исключить возможность недопустимого для них перегрева и разрушения как при нормальных, так и аварийных режимах. Гибкость и универсальность электрической сети обусловлена возможностью ее минимального изменения при изменении электрических нагрузок. Экономичность электрических сетей обусловлена минимальными капитальными затратами (стоимость элементов электрической сети и их монтажа) и эксплуатационными расходами (содержание обслуживающего персонала, амортизационные отчисления, стоимость потерь электроэнергии). В связи с тем, что расход проводникового материала для одной и той же передаваемой мощности быстро растет с понижением номинального напряжения сети, а потери электроэнергии в электрических сетях значительны (до20%) необходимо стремиться к сокращению длины сетей напряжением до 1 кВ и приближению высшего напряжения к приемникам электроэнергии. Электрическая сеть должна иметь на всех участках минимально возможную длину, сечение проводников и количество элементов, не допускать потерь электроэнергии больше экономически оправданных, обеспечивать качество передаваемой электроэнергии. Безопасность технического и ремонтного обслуживания регламентируется ПТБ и ПТЭ. При проектировании электрической сети следует предусматривать: возможность организации технического учета расхода электроэнергии, позволяющего формировать расход электроэнергии на единицу выпускаемой продукции или выполняемой работы; возможность применения индустриальных способов ее монтажа, предполагающих применение комплектных устройств, прокладку кабелей, проводов в лотках, коробах и т. п., т. е. способов, обеспечивающих минимальное время монтажа.

Расчет троллейных линий.

Ответ: Питание ЭД подъемно-транспортных механизмов (кранов, кран-балок) осуществляется с помощью троллейных линий, представляющих собой металлический профиль в виде стальной полосы, уголка или швеллера. Кроме того, посредством комплектных троллейных шинопроводов, а также гибкого кабеля. Троллеи размещаются вдоль подкрановых путей на специальных конструкциях. Электрическая энергия с троллейных линий снимается с помощью скользящих или катящихся токосъемов. Особенностью работы ЭД транспортных механизмов является то, что они работают с низким коэффициентом использования и низким коэффициентом мощности (K_и, cosφ = 0,45÷0,6). Расчет троллейных линий сводится к выбору размера стального профиля (уголок, полоса или швеллер) или типа троллейного шинопровода, удовлетворяющего условиям нагрева и допустимой потере напряжения в момент пика нагрузки. Выбор по нагреву заключается в сравнении расчетного тока с допустимым током профиля (табл. П.5.23) или номинальным током шинопровода (табл. П.5.24):

; . (4.27)

Расчетный ток по нагреву определяется по формуле:

, (4.28)

где – потребляемая активная мощность крановой установки при номинальной нагрузке;

– коэффициент спроса для крановой установки, определяемый в зависимости от режима работы и эффективного числа электроприемников (рис. 4.3); – среднее значение коэффициента реактивной мощности.

Рис. 4.3 Коэффициент спроса для крановых установок, работающих в режиме: 1 – весьма тяжелом; 2 – тяжелом; 3 – среднем; 4 – легком; 5 – особо легком

Величина потребляемой мощности определяется по следующей формуле:

, (4.29)

где и – соответственно номинальная мощность при и коэффициент полезного действия i-го двигателя; n – число электродвигателей крановой установки. При следует принимать . Потеря напряжения в троллейной линии не должна превышать 6-7%. В троллейных шинопроводах ее определяют по формуле:

, (4.30)

где , – активное и индуктивное сопротивления расчетного участка шинопровода – от точки присоединения питающей линии до наиболее удаленного конца;

– пиковый ток группы крановых электродвигателей, определяется по выражению:

, (4.31)

где – наибольший из пусковых токов электродвигателей в группе;

– номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током.

Расчет потерь напряжения в стальных крановых троллях может выполняться также по следующей формуле:

, (4.32)

где – удельная потеря напряжения, принимаемая в зависимости от максимальной величины пикового тока, %/м, (табл. П.5.25);

– длина участка троллейной линии от точки присоединения питающей линии до наиболее удаленного конца, м;

При питании от одной троллейной линии двух кранов длину расчетного участка умножают на 0,8, трех кранов – на 0,7, учитывая малую вероятность работы кранов в конце линии.

Напряжение на зажимах электродвигателей крана при всех режимах работы должно быть не ниже 85% номинального.

Задача 3.1Выбрать размер угловой стали для троллерной линии, питающей мостовой кран. Кран имеет следующие электродвигатели: подъема груза 7,5 кВт, , , пусковой ток ; тележки –1,7 кВт, ; перемещения моста два электродвигателя по 22 кВт, .Крановая установка работает в среднем режиме. Длина расчетного участка линии . Номинальные напряжения сети 380В.

Решение: По выражению (4.29) определяется суммарная потребляемая мощность электродвигателя крана

.

Эффективное число электроприемников крана

, .

По кривым рис.5 при и среднем режиме работы определяется коэффициент спроса =0,4. Учитывая, что для крановых установок среднее значение , расчетный ток троллейной линии можно рассчитать по выражению (2.28)

.

По условию (4.27) выбирается для троллейной линии угловая сталь размером 40×40×4, имеющая .

Для определения пикового тока линии предварительно находится номинальный ток наиболее мощного электродвигателя (двигатель, имеющего наибольший пусковой ток в группе)

.

Тогда пиковый ток по выражению (3.31)

По таблице П.5.25 для , .

Согласно выражению (4.32) потери напряжения в троллейной линии , что меньше допустимой величины.

Если условие по соблюдению этих требований не выполняется, то поступают следующим образом: принимается троллейная линия большего сечения, изменяется схема питания, питание к троллее подводится ближе к середине, выполняется секционирование троллейных линий и часто могут применяться подпитки троллейных линий. Подпитки могут быть в виде алюминиевой полосы, расположенной вдоль троллеев и приваренной через определенное расстояние или дополнительным подпиточным кабелем.

Ответ:

Предпосылки возникновения, предмет и задачи курса.

Ответ: Учение об энергетике, как о едином целом началось формироваться с 19 века. Этому послужили многие открытия и изобретения, например, в 1802г. открытие Петровым В.В электрической дуги, ставшей основой многих технологических процессов (сварка, плавка, резание), затем законов тепловых (Джоуль Д.П., Ленц Э.Х.) и химических (Фарадей М.) действий тока, а также основопологающих законов электротехники (Ом Г.С. и Кирхгоф Г.Р.). Одновременно с научными исследованиями развернулись работы по практической реализации достижений науки. Огромное значение имели труды М.О. Доливо-Добровольского, создавшего технику трехфазного переменного тока и П.Н. Яблочкова, изобревшего электрический трансформатор. Этим самым появилась возможность не только производить электрическую энергию (ЭЭ), использовать ее в народном хозяйстве, но и передавать ее на расстояние. Все это явилось основой для появления прикладных наук, дисциплин. Как самостоятельная дисциплина «Электроснабжение промышленных предприятий» возникла в связи с бурным развитием промышленности. В начале первой пятилетки в нашей стране не было тракторной, автомобильной, авиационной, станкостроительной промышленности, страна была аграрной, выработка электроэнергии составляла всего 5млрд. кВт.ч. Системы электроснабжения отсутствовали, если где и был электропривод, то он был общим, трансмиссионным. Производственные механизмы приводились в движение от одного двигателя (мотора) через целую систему трансмиссионных передач (большого количества ремней, валов, шкивов и т.д.). И если характеризовать период времени от Октябрьской революции до распада Советского Союза (1917 – 1989г.г.), то следует отметить, что страна постепенно превращалась из отсталой аграрной в страну индустриально развитую. Практически было выполнено 12 пятилеток. Достигнуты значительные успехи в определенных отраслях народного хозяйства. Например, в энергетике принят и успешно реализован знаменитый план ГОЭЛРО (22.12.1920г., 8 Всероссийский съезд Советов). Выработано электроэнергии: в 1970г. – 740 млрд.кВт.ч; в 1975г. – 1040 млрд.кВт.ч; в 1980г. - 1300 млрд.кВт.ч; в 1985г. - 1560 млрд.кВт.ч; в 1989г. - 1722 млрд.кВт.ч. Такие темпы развития не знала ни одна страна в мире. Появились крупные промышленные предприятия, в бывшем Союзе – Магнитогорский металлургический, Горьковский, Тальятинский автомобильные заводы и др. У нас в Беларуси Минские тракторный и автомобильные заводы, Гомель –заводы сельскохозяйственного машиностроения, предприятия объединения «Химволокно», «Беларуськалий» и др. И так сложилась наша история, судьба страны, когда думая создать здоровое и с достатком общество, мы строили его без необходимой теории. Упор делали на производство товаров гр. А, а нужно было социально-экономическое развитие страны. Развитие основных отраслей промышленности, увеличение электрификации технологических процессов и, в связи с этим, увеличение электропотребления, возникающие задачи при проектировании и эксплуатации технических систем, обеспечивающих питание электроэнергией приемников и явились основными предпосылками появления такой дисциплины, отрасли науки, как «Электроснабжение промышленных предприятий». Первые учебники по данному курсу появились еще в 50-х годах предыдущего столетия. В дальнейшем эта отрасль науки продолжала развиваться. Так в 1962г. от нее отделилась и образовалась в самостоятельную такая дисциплина как «Электропривод», позже «Электрическое освещение», «Промышленные потребители электроэнергии», «Управление электропотреблением» и др. Значительный вклад в развитие электроснабжения внесли отечественные инженеры и ученые, такие как: - Волобринский, Каялов, Федоров, Мукосеев, Лившиц – определение расчетных электрических нагрузок; - Сыромятников, Лосев, Гук, Синчугов, Михайлов, Фокин – надежность систем электроснабжения; - Ермилов, Либерман – разработка схем электроснабжения; - Константинов, Жежеленко, Железко рациональное использование электроэнергии и качество ее; - Карпов, Тайц, Мельников, Грейсух – компенсация реактивных нагрузок и регулирование напряжения. В настоящее время весь материал дисциплины ЭПП сформирован в следующих семи разделах: 1часть курса: 1. Общие сведения о СЭ. Основные понятия и определения. 2. Распределение электроэнергии на напряжении до 1 кВ. 3. Цеховые трансформаторные и преобразовательные подстанции. 2часть курса: 4. Распределение электроэнергии при напряжении выше 1 кВ. 5. Компенсация реактивной мощности. 6. Качество электроснабжения. 7. Измерения, учет и экономия электрической энергии.