Приведите классификацию электростанций, охарактеризуйте принцип работы тэц, кэс, аэс, гидроэлектростанций

Приведите классификацию электростанций, охарактеризуйте принцип работы ТЭЦ, КЭС, АЭС, гидроэлектростанций

Классификация электростанций:

1 Тепловые А) топливо - сжигающие (КЭС, ТЭЦ, атомные), Б) магнитно - гидравлические (ветровые и прочие)

2 Гидравлические А) приливные, Б)речные, В)гидроаккумулирующие

Электрические станции предназначаются для производства электрической и тепловой энергии. Электроэнергия на электростанциях вырабатывается генераторами. Первичные двигатели и генераторы – основное энергосиловое оборудование электростанций.

КЭС – конденсационная электростанция

В КЭС весь пар за исключением небольших отборов для подогрева воды, используются для вращения турбины, выработки электрической энергии.

Особенности КЭС: удаленность от потребителей электрической энергии, блочный принцип построения приводит к увеличению надежности работы и облегчении эксплуатации, снижение объема строительных и монтажных работ.

КЭС работает на твердом, жидком топливе и газе. Основной пароводяной контур осуществляет следующие процессы: горение топлива сопровождается выделением тепла, которое нагревает воду в турбинах котла. Вода превращается в пар, его подают в турбину, где совершает механическую работу, вращает вал турбины. Отсюда следует -вращается ротор генератора. Отработанный пар поступает в конденсатор, где превращается в воду, которая откачивается насосом в деаэратор. В деаэраторе происходит удаление растворенных газов и прежде всего кислорода. Система циркуляционного водоснабжения обеспечивает охлаждения пара в конденсаторе водой, для компенсации потерь пара подается подпиточная вода. На КЭС имеют место значительные потери энергии, КПД=42%. Электрическая часть КЭС представляет совокупность основного электрооборудования и электрооборудования собственных нужд. Для обеспечения электроэнергии собственных нужд на станции выполняются отпайки от генераторов каждого блока. Для питания мощных электродвигателей используют генераторное напряжение, для питания двигателей меньшей мощности система напряжения 380/ 220В.

ТЭЦ- теплоэлектроцентраль

У ТЭЦ КПДдо 75%, это объясняется тем, что часть отработавшего пара используется для нужд промышленного производства(отопления, водоснабжения). Основное отличие от КЭС состоит в специфике пароводяного контура, обеспечивающего промежуточные отборы пара турбины, а также в способе выдачи энергии. Связь ТЭЦ с другими станциями выполняется на повышенном напряжении, при ремонте или аварийном отключении одного генератора недостающая мощность может быть передана из энергосистемы через эти же трансформаторы. Для увеличения надежности работы предусматривается секционирование сборных шин, при аварии одной из секций вторая секция остается в работе. Турбины ТЭЦ позволяют регулировать количество отбираемого пара. Отобранный пар конденсируется в сетевых подогревателях и передает свою энергию сетевой воде, которая направляется на пиковые водогрейные котельные и тепловые пункты. На ТЭЦ есть возможность перекрывать тепловые отборы пара, в этом случае ТЭЦ становится обычным КЭС. Это дает возможность работать ТЭЦ по двум графикам нагрузки: тепловому и электрическому. При строительстве ТЭЦ необходимо учитывать близость потребителей тепла в виде горячей воды и пара, так как передача тепла на большие расстояния экономически нецелесообразно.

АЭС- атомная электростанция

2 Охарактеризуйте требования по надежности обеспечения потребителей электриче-ской энергией. Опишите каждую из трех категорий потребителей, особую группу, приве-дите примеры схем электроснабжения потребителей всех категорий.

1. Электроприемники 1 категории— электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Перерыв в электроснабжении таких ЭП допускается на время автоматического ввода резервного питания (АВР), питание должно осуществляться от двух независимых взаиморезервируемых источников питания.

Пример: устройства автоматической обработки информации, устройства автоматического управления технологическим процессом, сооружения с массовым скоплением людей(театры, стадионы), электрифицированный транспорт, больницы и т.д.

СХЕМА

 

 

 

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования. Для электроснабжения этой группы ЭП предусматривается дополнительное питание от третьего независимого источника питания.

СХЕМА

2. Электроприемники 2 категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. ЭП этой категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых, взаиморезервируемых источников, перерыв в электроснабжении допускается на время включения резервного питания дежурным персоналом или оперативной выездной бригадой.

К таким потребителям относятся жилые дома с электроплитами, детские учреждения,

3.Электроприемники 3 категории- все остальные электроприемники, электроснабжение которых может выполняться от одного источника питания. Перерыв в электроснабжении допускается 1 сутки.

 

 

3 Охарактеризуйте кратковременный и продолжительный режимы работы электропри-емников, приведите примеры электрооборудования, работающего в данных режимах.

Продолжительный режим. При нем температура электроприемника возрастает по экспоненте. Если бы отдача теплоты в окружающую среду отсутствовала, температура ЭП и элементов его сети непрерывно повышалась бы. В результате происходящего одновременно процесса охлаждения наступает тепловое равновесие, при котором температура ЭП и элементов его сети становиться установившейся. Практически установившейся называется температура, изменение которой в течение 1 часа не превышает 1˚С при условии, что нагрузка сети и температура окружающей среды остается практически неизменными. Температуру электроустановки при продолжительном режиме можно считать практически установившейся через промежуток времени 3Т₀ , где Т₀ – постоянная времени нагрева. Постоянная времени нагрева – это время, в течение которого температура ЭП достигла бы установившегося значения, если бы отсутствовала отдача теплоты в окружающую среду. Постоянная времени нагрева представляет собой отношение теплопоглощающей способности тела к его теплоотдающей способности. Она зависит от размеров, поверхности и свойств проводника и не зависит от времени и температуры. Графически постоянную времени можно определить, если построить касательную кривой нагрева в точке начала нагрева(1). В продолжительном режиме работают электроприводы большинства насосов, вентиляторов, компрессоров, нагревательные печи и т.д.

 

Кратковременный режим характеризуется небольшими по времени периодами работы и длительными паузами с отключением ЭП от сети. За время работы температура ЭП не достигает допустимого установившегося значения. А во время паузы охлаждается до температуры окружающей среды. В кратковременном режиме работают вспомогательные механизмы металлорежущих станков, электроприводы различных задвижек, заслонок.

4 Охарактеризуйте повторно- кратковременный режим работы электроприемников, дать пояснения показателю продолжительности включения (ПВ), привести примеры электрооборудования, работающего в данном режиме.

.Повторно-коротковременный режим работы характеризуется чередованием коротковременных периодов работы с паузами. При этом ЭП во время работы не достигает установившегося значения температуры нагрева, а при отключении ЭП не охлаждается до первоначальной температура. В результате многократных включений ЭП достигает некоторой средней установившейся величины. Приемники повторно-кратковременного режима работы характеризуются продолжительностью включения

ПВ%=t_в /(t_в + t_п) *100%= tв*100%/. Tц

 

ПВ- продолжительность включения. Tц –время цикла. tв –время вкл. tп –время паузы.

Продолжительность включения (ПВ) — понятие из области электропривода, играющее важную роль при выборе электродвигателя, работающего в повторно-кратковременном режиме, при проектировании привода различных механизмов.

Если Tц>10 мин. То режим считается длительным. По стандарту ПВ=15,25,40,60%.

В ПКР работает подъемно- транспортное оборудование, электросварочное электрооборудование..

 

 

 

Охарактеризуйте режим работы сети с глухозаземленной нейтралью. Нарисуйте схему подключения к сети 380/220 В светильника, однофазного сварочного трансформатора, включенного на линейное напряжение, трехфазного двигателя

Сети напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью выполняются со следующим напряжением:380/220, 220/127.

Нейтраль считается глухозаземлённой, если она присоединена непосредственно к заземляющему устройству. В такой сети должны быть:

1) Заземлитель у источника питания.

2) Ноль рабочий.(N)

3) Нулевой защитный (PE)

Должно быть повторное заземление нулевого провода. Система с глухозаземленной нейтралью содержит 4 или 5 проводников. PEN – это совмещенный проводник, ноль рабочий и защитный.

При однофазных замыканиях на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью протекают большие токи короткого замыкания, быстродействующая защита отключает поврежденный участок и однофазное замыкание не переходит в медуфазное.

Достоинства:

1) Снижается напряжение прикосновения.

2) Упорядочиваются цепи протекания токов в нормальном и аварийных режимах.

3) Возможность подключения в данную сеть однофазных ЭП.

4) Изоляция фазных проводников рассчитывается на фазное напряжение, а не на межфазное.

5) В случае однофазного К.З. происходит быстрое отключение сети.

Недостатки:

1) Удорожание сетей за счет 4 и 5 проводников.

2) Возникновение токов утечки за счет старения изоляции. Неоходимо устройство УЗО.

Приведите методику расчета электрических нагрузок промышленных предприятий, алгоритм расчета, дайте определение эффективного числа электроприемников, укажите величины от которых зависит коэффициент расчетной нагрузки.

Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий определяют по коэффициенту расчетной нагрузки.

Исходной информацией для выполнения расчетов является перечень ЭП с указанием их номинальных мощностей, наименованием механизмов или технологических установок. Мощность ЭП, работающих в повторно-кратковременном режиме должны быть приведена к ПВ = 100%, при включении однофазных ЭП в трехфазную сеть, для них должна быть определена условная трехфазная номинальная мощность.

По данному методу расчетная активная нагрузка группы ЭП (п>1) определяется по выражению

где К - коэффициент расчетной нагрузки; - Коэффициент использования I - того электроприемника; Р - номинальная активная мощность I - того электроприемника;

Величина коэффициента расчетной нагрузки К принимается в зависимости от эффективного числа электроприемников группы, , и группового коэффициента использования К . Под эффективным числом электроприемников понимают число однородных по режиму работы ЭП одинаковой мощности, которое дает туже величину расчетной нагрузки, что и группа реальных электроприемников.

Эффективное число ЭП, находится по выражению

Найденное значение округляется до ближайшее меньшего целого числа. Групповой коэффициент использования вычисляется по формуле

Расчетная реактивная мощность определяется следующими способами:

Для магистральных шинопроводов, на шинах цеховых ТП, а также для цеха, корпуса и предприятия в целом:

При необходимости к расчетной активной и реактивной мощности силовых ЭП до 1 кВ добавляются осветительные активная и реактивная нагрузки.

11 Дайте определение отклонению напряжения, потере и падению напряжения. приведите необходимые для пояснения формулы.

Выбранные по длительно допустимому току и согласованные с током защиты аппаратов, сечения проводников внутрицеховых электрических сетей должны быть проверены на потерю напряжения. Нормированных значений потери напряжения нет, однако в ГОСТ указаны предельные значения отклонений напряжения от номинального напряжения для различных ЭП, присоединяемых к распределительным сетям. Поэтому при эксплуатации электрических сетей, зная уровень напряжения на выводах у наиболее удаленного ЭП и рассчитав потерю напряжения, можно определить напряжение на вторичной стороне питающего трансформатора и выбрать устройства для регулирования напряжения на питающем конце линии. Для нормальной работы ЭП напряжение на его выводах должно быть по возможности ближе к номинальному значению. Допустимые потери напряжения в сети можно установить с учетом результата расчета сети до 1 кВ на допустимые отклонения напряжения.

Отклонением напряжения у электроприемника называется алгебраическая разность между фактическим (действительным) напряжением сети U_факт. и номинальным напряжением ЭП, отнесенная к номинальному напряжению U_ном.

На рис. 3.20 изображены схема сети с равномерно распределенной нагрузкой по ее длине и график распределения напряжения по линии. Номинальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора согласно ГОСТ принято на +5 % выше номинального напряжения сети U_ном для компенсации потерь напряжения в сети. Допустимое нормальное отклонение напряжения у наиболее удаленного ЭП (согласно ГОСТ 13109_87*) должно быть не ниже — 5 %. Электроприемники 1—4 получают питание на напряжении выше номинального, электроприемники 6—10 питаются на пониженном напряжении. В точке б напряжение сети совпадает с номинальным напряжением ЭП. Таким образом, общее снижение напряжения в сети от источника питания до наиболее удаленного ЭП равно [+5 % — (—5 %)= 10% номинального значения.

Алгебраическая разность между напряжением источника питания U₁ и напряжением в месте подключения ЭП к сети U₂ называется потерей напряжения, В

∆ U= U₁- U₂

Или в процентах к номинальному напряжению

Падением напряжения называется геометрическая разность векторов напряжений переменного тока в начале U _ф1 и конце U _ф2 рассматриваемого участка электрической сети.

Определение потери напряжения линии с нагрузкой на конце осуществляется по формуле

где I_р - расчетный ток в линии.А; L - длина линии, км;

R_о; Х_о - удельное активное и индуктивное сопротивление линии. Ом/км из [6], находим, исходя из выбранного сечения. U_н – номинальное напряжение в линии, В.

Обозначение в схемах -

Охарактеризуйте виды короткого замыкания, причины их вызывающие, назовите токи определяемые в результате расчета токов короткого замыкания, их электродинамическое и термическое действие на электрооборудование.

Одним из повреждений в электрических сетях являются короткие замыкания.

Коротким замыканием называется всякое, не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в сетях с заземленной нейтралью также замыкания одной или нескольких фаз на землю или нулевой провод.

В сетях с изолированной нейтралью замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием. Однако одновременное замыкание на землю двух или трех фаз является коротким замыканием.

В системах с заземленной нейтралью бывают трехфазные, двухфазные и однофазные короткие замыкания. В системах с изолированной нейтралью – трехфазные, двухфазные и двухфазные на землю. Возможны различные сочетания и комбинации из указанных выше видов коротких замыканий. Помимо коротких замыканий в одной точке могут наблюдаться одновременно короткие замыкания в различных точках сети.

Причинами коротких замыканий являются повреждения и старение изоляции, непра-вильные действия обслуживающего персонала, перенапряжение, удары молнии, неудовлетворительный уход за электрооборудованием.

При коротком замыкании резко уменьшается общее сопротивление электрической сис-темы. Это приводит к увеличению токов, протекающих в отдельных элементах электрической установки, а также к снижению напряжения, особенно вблизи от места аварии.

Увеличение токов вызывает нагрев токоведущих частей, а также ведет к механическому повреждению элементов электроустановок. Снижение напряжения отрицательно сказывается на работе потребителей, а также может привести к нарушению устойчивой работы системы.

Трехфазные короткие замыкания являются симметричными, т. к. при этом виде к.з. все фазы остаются в одинаковых условиях. Все остальные виды к.з. являются несимметричными, поскольку при каждом из них фазы находятся в неодинаковых условиях, поэтому системы токов и напряжения при этих видах к.з. искажены.

Расчет токов короткого замыкания производят для решения следующих основных задач:

- выбора схемы электрических соединений, ее оценки и сопоставления с другими;

- выявления условий работы потребителей в аварийных режимах;

- выбора аппаратов электроустановок и проверки проводников по условиям их работы при коротких замыканиях, т.е. на термическую и электродинамическую стойкость;

- проектирования защитных заземлений;

- определения влияния линий электропередачи на провода связи;

- подбора характеристик разрядников;

- проектирования и настройки релейных защит, т. е. для проверки чувствительности, параметров ее срабатывания;

- анализа аварий в электроустановках.

При расчете токов короткого замыкания определяют следующие токи короткого замыкания: -начальное действующее значение периодического составляющей тока короткого замыкания - I_по ;-- Установившееся значение - I _∞; -Ударный ток i_у

Ударный ток КЗ рассчитывается по формуле

,

где - ударный коэффициент, зависящий от соотношения индуктивного и активного сопротивлений КЗ –ой ветви.

- мощность короткого замыкания

Токи короткого замыкания оказывают электродинамическое и термическое действие.

Электродинамическое действие обусловлено электродинамической силе взаимодействия проводников с токами кз, наибольшим из токов является ударный ток кз. По нему и проверяется электрооборудование на электродинамичесую стойкость.

Условие выбора i_ск ≥ iу

i_ск -предельно-сквозной ток кз, дается в характеристиках электрооборудования

Термическое действие обусловлено выделением теплоты при прохождении установившегося тока кз. I _∞, за время действия тока короткого замыкания t _пр.

Условия выбора I ²_тер.*t _тер ≥ I ²_∞*t _пр.

I ²_тер – ток термической стойкости электрооборудования

t _тер - время термической стойкости электрооборудования

Приведите классификацию электростанций, охарактеризуйте принцип работы ТЭЦ, КЭС, АЭС, гидроэлектростанций

Классификация электростанций:

1 Тепловые А) топливо - сжигающие (КЭС, ТЭЦ, атомные), Б) магнитно - гидравлические (ветровые и прочие)

2 Гидравлические А) приливные, Б)речные, В)гидроаккумулирующие

Электрические станции предназначаются для производства электрической и тепловой энергии. Электроэнергия на электростанциях вырабатывается генераторами. Первичные двигатели и генераторы – основное энергосиловое оборудование электростанций.