Электрическая часть электрических станций и подстанций

Электрическая часть электрических станций и подстанций

1. Электроэнергетика Республики Беларусь. Состояние и перспективы развития.

2. Основные типы электростанций. Структурная технологическая схема получения электроэнергии на ТЭЦ.

3. Классификация электрических сетей по способу заземления нейтралей. Сети с изолированной нейтралью. Контроль изоляции в сети с изолированной нейтралью.

4. Токоведущие части электроустановок. Сопротивление проводников на переменном токе. Поверхностный эффект и эффект близости, конструкции шинных устройств. Принципы выбора.

5. Конструкции генераторных токопроводов.

6. Условие нагрева токоведущих частей при длительном протекании тока (основное уравнение нагрева роводников.

7. Определение номинального тока токоведущих цепей и тепловой расчет неизолированных проводников при длительном протекании тока.

8. Инженерный расчет термической стойкости проводников.

9. ЭДУ при трехфазном токе.

10. Расчет электродинамической стойкости жестких шин при КЗ.

11. Электрическая дуга переменного тока и ее гашение.

12. Способы гашения дуги переменного тока в высоковольтных выключателях.

13. Выключатели ВН. Назначение, классификация, основные параметры, требования, предъявляемые к выключателям. Выбор выключателей.

14. Разъединители, назначение, классификация. Основные параметры, требования предъявляемые к разъединителям. Выбор разъединителей.

15. Измерительные ТТ. Назначение, принцип работы конструкции, параметры, режим работы, погрешности, схемы включения ТТ. Выбор ТТ.

16. Измерительные ТН. Назначение, режим работы, классы точности, схемы включения ТН. Выбор ТН.

17. Синхронные генераторы. Принцип действия, конструкции, основные параметры, системы охлаждения.

18. Параллельная работа СГ. Способы синхронизации СГ.

19. Силовые трансформаторы. Конструкции, параметры, системы охлаждения.

20. Параллельная работа трансформаторов. Условие параллельной работы трансформаторов.

21. Схемы электрических соединений РУ с одиночной и одиночной секционированной системой сборных шин. Область применения. Достоинства, недостатки.

22. Схема электрических соединений РУ с одной рабочей и обходной системами шин. Область применения. Достоинства, недостатки.

23. Схема РУ с двумя системами сборных шин. Область применения. Достоинства, недостатки.

24. Схема электрических соединений РУ с двумя рабочими и обходной системами шин. Область применения. Достоинства, недостатки.

25. Схема 3/2 область применения. Достоинства, недостатки.

26. Схема электрических соединений ТЭЦ с одной системой сборных шин на генераторном напряжении, соединенных в кольцо.

27. Схема электроснабжения СН ТЭЦ на напряжении 6,3 кВ. Способы подключения РТСН.

28. Схемы электроснабжения СН КЭС. Способы подключения ПР ТСН.

29. РУ электрических станций и подстанций. Классификация РУ. Особенности конструктивного исполнения ОРУ, ЗРУ, КРУ.

30. Главная схема электрических соединений мощной КЭС

Электроэнергетика Республики Беларусь. Состояние и перспективы.

Энергетика явл. осн. системообр. и жизнеобеспеч. отраслью экон-ки люб.страны и общ-ва в целом. От степени её развития и состояния топливно-энергет. комплекса (ТЭК) напрямую зависят производ. возм-ти и перспективы экон-ки, комфортность условий труда и быта.

В наст. момент можно выделить след. проблемы, кот. хар-ны для энергет. комплекса страны: 1) энергетика Беларуси – это энер-ка с оч.большим дефицитом собств. природ. энергорес-сов. Ежегод. добыча и произв-во прир. топл. ресурсов в РБ сост-ет около 15% от общ. потреб-ти страны в топл.-энерг. ресурсах; 2) кроме указ. выше проблемы сущ-ет еще одно обст-во: РБ оч.сильно зависит от поставок прир. ресурсов из РФ, на тер-рии кот. сосред-но до 70% всех мир. запасов прир. ресурсов; 3) себест-ть рос. углеводор. сырья сущ-но выше, чем аналог. сырье на Ближ. и Сред. Востоке; 4) по ср-нию с Зап. Европой, Японией, США, Китаем и др. мы живем в стране со специф. и дост-но суровым климатом, кот.проявл. в знач. разнице темп-р зимой и летом, ночью и днем; 5) нефте- и газопроводы, по кот. РБ получает ТЭР из РФ, построены очень давно, особенно первые, т.е. физ. изнош-ть их очень велика. Это озн-ет, что в ближ. будущем м. потреб-сяогром. ср-ва на дорог. ремонт и модернизацию; 6) сил. физ. изнош-тьтепл. и эл.сетей, что требует бол. ср-в на модерн-цию и реконструкцию.

Т.о., развитие энергетики должно идти по пути, кот.учитывал бы все выше перечисл. факторы. Сущ-етнеск-ко вар-тов: 1. Модернизация осн. произв. фондов Белэнергосис-мы (ввод нов. генерир. мощностей, более эффект. и энергосберег-их; исп-ниепарогаз. установок (ПГУ) знач-но повышает эффек-тьтепл. станций, увел-ся КПД); 2. Энергосбережение (исп-ниесовр., эффект. энергосбер. уст-ок); 3. Исп-ние мест.видов топ-ва и возобн. ист-ков энергии:

- использование биомассы (древесина, отходы деревообр-ки, опилки, лигнит и т.д.). Од-ко сл-ет учит-ть факт, что исп-ние энергии биомассы м. рассм-ть т-ко локально; - малая гидроэнергетика (но необх-мо учит-ть факт, что РБ – равнинная страна, перепад высот на наших реках небольшой и все водоохран-ща неглубоки, поэт.надо представлять, что для развития гидроэнергетики необходимо также решать много проблем); - строит-во АЭС (этот вопрос является очень болезненным для белорусов, т.к. трагедия на ЧАЭС оставила серьез. след в истории наш.страны. Од-ко в сложив.ситуации сл. учитывать, что себест-ть ядер. энергии на 30-35% ниже, чем для ЭлСт на прир. газу, а с учетом постоян. роста цены на эн.рес-сы, вар-т строит-ва АЭС м.оказаться довольно выгодным и решит много проблем).

Все выше перечисл. пути развития энергетики д. обеспечить надеж-ть энергоснабжения потребителей, необходимое качество энергии, минимизацию вредного влияния на окружающую среду.

В наст.время суммар. устан. генерир. мощ-ть всех станций РБ сост. 7800 МВт, кот. вырабат-ся на 23 ЭлСт и передается по ЛЭП на напр-нии 35-330 кВ (имеется одна ЛЭП 750 кВ из ПС Белорусская на Смоленск). В перпективеправит-вопринимае решение о строит-ве АЭС.

 

Отключение неудаленных КЗ

Неудаленноекз – это кз на линии, возникающее на небольшом расстоянии (1-5 км) от выключателя

Особенность неудаленныхкз – это резкое повышение скорости восстановления напряжения на контактах выключателя, отключающего поврежденную линию и высокая частота восстанавливающегося напряжения.

В современных Эл. сетях при очень мощных неудаленныхкз меняется характер кривой восстан. напряжения. Оно из синусоидальной колебательной формы переходит в апериодическую пилообразную треугольную. Это обстоятельство затрудняет работу выключателя, так как на главную экспоненциальную кривую накладываются высокочастотные колебания и скорость нарастания напряжения в начальной части кривой может быть выше, чем при колебательном процессе.

На первый взгляд кривая А является круче чем В (В – отключение неудаленныхкз). Но в начальной области можно убедиться, что скорость изменения напряжения для неудаленныхкз за время 5-10 мкс больше, чем в цепи с удаленными кз.

Ухудшение работы выключателей происходит из-за того, что проявляется «километрический эффект». В момент отключения тока напряжение на выключателе равно остаточному напряжению и снижается по мере приближения к точке кз.

После погасания дуги в выключателе начнется процесс восстановления напряжения, состоящий из серии колебаний пилообразной формы. Частота колебаний, возникших на участке l , где с – скорость света. Участок l играет роль генератора высокочастотных колебаний частотой 15-60 кГц.

В результате к зажимам выключателя будут приложены 2 волна напряжения:

со стороны источника напряжения синусоидальной формы

со стороны линии – пилообразной.

Суммарный пик восстанавл. напряжения на выключателе равен разности потенциалов со стороны шин и отрезка линии.

Для облегчения работы дугогасительных камер выключателя при отключении неудаленныхкз можно увеличивать количество разрывов на фазу или применять низкоомные шунтирующие сопротивления 300-600 Ом.

 

 

13. Выключатели высокого напряжения. Назначение, классификация требования и параметры.

Выключатель — это коммутационный аппарат, предназначенный для включения и отключения тока.

Выключатель является основным аппаратом в электрических установках, он служит для отключения и включения цепи в любых режимах: длительная нагрузка, перегрузка, короткое замыкание, холостой ход, несинхронная работа. Наиболее тяжелой и ответственной операцией является отключение токов к. з. и включение на существующее короткое замыкание.

Требования к выключателям:

а) надежное отключение любых токов; б) быстрота действия; в) быстрое включение после отключения; г)пофазное управление; д) легкость ревизии и осмотров е) взрыво и пожаробезопастность ж) выключатели высокого напряжения должны длительно выдержи­вать номинальный ток Iном номинальное напряжение Uном.

Параметры выключателей:

1. Номинальный ток отключения I_{отк.ном} — наибольший ток к. з. (действующее значение), который выключатель способен отключить при напряжении, равном наибольшему рабо­чему напряжению при заданных условиях восстанавливающегося напряжения и заданном цикле операций.

2. Допустимое относительное содержание апериодического тока в токе отключения βном, которое определяется по кривой.

3. Цикл операций выполняемая выключателем последовательность коммутационных операций с заданным интервалом между ними. Например выключатели без АПВ должны выдерживать цикл 0-180-ВО-180-ВО, где О — операция отключения; ВО — операция включения и не­медленного отключения; 180 — промежуток времени в секундах;

4. Стойкость при сквозных токах., которое характеризуется токами термической и электродинамической стойкости. I_дин=2,55 I_{откл ном}

5. Номинальнй и ток включения — ток к. з., который выключатель с соответствующим приводом способен вклю­чить без приваривания контактов и других повреждений при Uном и заданном цикле.

6. Собственное время отключения t_с.в — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента начала расхождения дугогасительных контактов.

Время отключения t_о.в. — промежуток времени от подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах. Время включения tв.в — промежуток времени от мо­мента подачи команды на включение до возникновения тока в цепи.

7. Параметры восстанавливающегося напряжения при номинальном токе отключения — скорость вос­станавливающегося напряжения, нормированная кривая, коэффи­циент превышения амплитуды и восстанавливающегося напряже­ния.

Типы выключателей По конструктивным особенностям и способу гашения дуги раз­личают:

масляные баковые (масляные многообъемные), маломасляные (масля­ные малообъемные), воздушные, элегазовые, элек­тромагнитные, автогазовые, вакуумные вы­ключатели. К особой группе относятся выключатели нагрузки, рассчитанные на отключение токов нормального режима.

Выбор выключателей:

по напряжению установки:

по длительному току:

по отключающей способности:

В первую очередь производится проверка на симметричный ток отключения по условию:

Затем проверяется возможность отключения апериодической составляющей тока КЗ:

i_at i_а.ном= * β_ном*I_{отк.ном}/100

где i_а.ном – номинальное допускаемое значение апериодической составляющей в отключаемом токе для времени t;

Вном – номинальное значение относительного содержания апериодической составляющей в отключаемом токе.

Если условие соблюдается, а i_at i_а.ном , то допускается проверку по отключающей способности производить по полному току КЗ:

( *Int +i_at) *I_{отк.ном}*(1+β_ном);

По включающей способности:

На электродинамическую стойкость выключатель проверяется по предельному сквозному току КЗ: I_по I_пр.с.; i_у i_пр.с; где I_пр.с – действующее значение предельного сквозного тока КЗ;

i_пр.с – амплитудное значение сквозного тока КЗ;

На термическую стойкость выключатель проверяется по тепловому импульсу: В_к I²_t*t_т, где В_к – тепловой импульс по расчету; В_к = I²_по*(t_отк+Т_а), [кА²с]; где I_т – предельный ток термической стойкости по каталогу; t_т – длительность протекания тока термической стойкости, с.

14. Разъединители. Назначение, классификация требования и параметры.

Разъединитель — это контактный коммутационный аппарат, предназначенный для отключения и включения электрической цепи без тока. или с незначительным током, и который для обеспечения безопасности имеет между контактами в отключенном положении изоляционный промежуток. При ремонтных работах разъединителем создается видимый разрыв между частями, оставшимися под напряжением, и аппара­тами, выведенными в ремонт. Разъединителями нельзя отключать токи нагрузки, так как контактная система их не имеет дугогасительных устройств и в слу­чае ошибочного отключения токов нагрузки возникает устойчивая дуга, которая может привести к междуфазному к. з. и несчастным случаям с обслуживающим персоналом. Перед операцией разъеди­нителем цепь должна быть разомкнута выключателем.

Назначение: отключения и включения нейтралей трансформаторов и зазем­ляющих дугогасящих реакторов при отсутствии в сети замыкания на землю;

отключения и включения зарядного тока шин и оборудования всех напряжений (кроме батарей конденсаторов);

отключения и включения нагрузочного тока до 15 А трехполюс­ными разъединителями наружной установки при напряжении 10 кВ и ниже;

разъединителем разрешается производить также операции, если он надежно шунтирован низкоомной параллельной цепью (шиносоединительным или обходным выключателем);

разъединителями и отделителями разрешается отключать и включать незначительный намагничивающий ток силовых трансформаторов и зарядный ток вл и кабельных линий.

К разъединителям предъявляются следующие требования:

-создание видимого разрыва в воздухе, электрическая прочность которого соответствует максимальному импульсному напряжению;

-электродинамическая и термическая стойкость при протекании токов к. з.;

-исключение самопроизвольных отключений;

-четкое включение и отключение при наихудших условиях работы(обледенение, снег, ветер).

Классификация:

-по числу полюсов могут быть одно- и трех- полюсными,

-по роду установки — для внутренних и наружных установок,

по конструкции — рубящего, поворотного катящегося пантографического и подвесного типа,

-по способу установки различают разъединители с вертикальным и горизонттальным расположением ножей.

Выбор разъединителей и отделителей производится:

по напряжению установки

;

по току

;

по конструкции и роду установки;

по электродинамической стойкости

,

где i_пр._с и I_пр.с предельный сквозной ток амплитуда и действующее значение;

по термической стойкости

, где В_к-тепловой импульс по расчету, кА² I_тер предельный ток термической стойкости, t_тер длительность протекания предельного тока термической стойкости.
15. Измерительные трансформаторы тока. Назначение, принцип конструкции, параметры, режим работы. Погрешности. Схемы включения.

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первич­ного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Конструкция. Трансформатор тока имеет замкнутый магнитопровод 2 и две обмотки — первичную 1 и вторичную 3. Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, ко вторичной обмотке присоединяются измерительные приборы, обтекаемые током I₂.

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации: K₁=I_1НОМ/I_2НОМ., где I_1НОМ — номинальный первичный ток; I_2НОМ — номинальный вторичный ток.

Значения номинального вторичного тока приняты равными 5 и 1 А.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока не является строго постоянной величиной и может отличаться от номинального значения вследствие погрешности, обусловленной наличием тока намагничивания. Токовая погрешность определяется по выражению ∆I%=(K_II₂-I₁)100/I₁.

Погрешность трансформатора тока зависит от его конструктивных особенностей: сечения магнитопровода, магнитной проницаемости материала магнитопровода, средней длины магнитного пути, величины I₁ω₁. В зависимости от предъявляемых требова­ний выпускаются трансформаторы тока с классами точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Указанные цифры представляют собой токовую по­грешность в процентах номинального тока при нагрузке первич­ной обмотки током 100—120% для первых трех классов и 50— 120% для двух последних. Для трансформаторов тока классов точности 0,2; 0,5 и 1 нормируется также угловая погрешность.

Погрешность трансформатора тока зависит от вторичной на­грузки (сопротивление приборов, проводов, контактов) и от крат­ности первичного тока по отношению к номинальному. Увеличение нагрузки и кратности тока приводит к увеличению погрешности.

Трансформаторы тока класса 0,2 применяются для присоеди­нения точных лабораторных приборов, класса 0,5 — для присое­динения счетчиков денежного расчета, класса 1 — для всех тех­нических измерительных приборов, классов 3 и 10 — для релейной защиты.

Кроме рассмотренных классов выпускаются также трансформа­торы тока со вторичными обмотками типов Д (для дифференциаль­ной защиты), 3 (для земляной защиты), Р (для прочих релейных защит).

Режим работы. Токовые цепи измерительных приборов и реле имеют малое сопротивление, поэтому трансформатор тока нормально работает в режиме, близком к режиму к. з. Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастает, так как он будет теперь определяться только м. д. с. первичной обмотки. В этом режиме магнитопровод может нагреться до недопу­стимой температуры, а на вторичной разомкнутой обмотке появится высокое напряжение, достигающее в некоторых случаях десятков киловольт.

Трансформаторы тока выбираются:

По напряжению установки: U_уст U_ном

По току: I_норм I_1ном I_мах I_1ном

(номинальный ток должен быть как можно к рабочему току установки, так как недогрузка первичной обмотки к увеличению погрешностей); - по конструкции и классу точности;

- по электродинамической стойкости:

i_у к_эд

где i_y – ударный ток КЗ по расчету;

к_эд – кратность электродинамической стойкости по каталогу;

I_1ном - номинальный первичный ток трансформатора тока;

(электродинамическая стойкость шинных трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин распределительного устройства, вследствие этого такие трансформаторы по такому условию не проверяются);

- по термической стойкости:

В_к (к_тI_1ном)²*t_т

где Вк –тепловой импульс по расчету;

к_т – кратность термической стойкости по каталогу; t_т – время термической стойкости по каталогу;

- по вторичной нагрузке:

z₂ z_2ном

где z₂ = вторичная нагрузка трансформатора тока;

z_2ном – номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

На нулевых выводах генератора имеются встроенные трансформаторы тока, которые расчитаны и выбраны по мощности и количеству приборов, питающихся от встроенных трансформаторов тока (ТТ).

Системы охлаждения

естественное воздушное охлаждение применяется S≤1600 кВА U≤15 кВ

естественное масляное охлаждение (М) S≤16000 кВА

масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д) S≤80000 кВА

масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц)

масляно-водяное охлаждение с направленным потоком масла (НЦ) S≥630 МВА

Электрическая часть электрических станций и подстанций

1. Электроэнергетика Республики Беларусь. Состояние и перспективы развития.

2. Основные типы электростанций. Структурная технологическая схема получения электроэнергии на ТЭЦ.

3. Классификация электрических сетей по способу заземления нейтралей. Сети с изолированной нейтралью. Контроль изоляции в сети с изолированной нейтралью.

4. Токоведущие части электроустановок. Сопротивление проводников на переменном токе. Поверхностный эффект и эффект близости, конструкции шинных устройств. Принципы выбора.

5. Конструкции генераторных токопроводов.

6. Условие нагрева токоведущих частей при длительном протекании тока (основное уравнение нагрева роводников.

7. Определение номинального тока токоведущих цепей и тепловой расчет неизолированных проводников при длительном протекании тока.

8. Инженерный расчет термической стойкости проводников.

9. ЭДУ при трехфазном токе.

10. Расчет электродинамической стойкости жестких шин при КЗ.

11. Электрическая дуга переменного тока и ее гашение.

12. Способы гашения дуги переменного тока в высоковольтных выключателях.

13. Выключатели ВН. Назначение, классификация, основные параметры, требования, предъявляемые к выключателям. Выбор выключателей.

14. Разъединители, назначение, классификация. Основные параметры, требования предъявляемые к разъединителям. Выбор разъединителей.

15. Измерительные ТТ. Назначение, принцип работы конструкции, параметры, режим работы, погрешности, схемы включения ТТ. Выбор ТТ.

16. Измерительные ТН. Назначение, режим работы, классы точности, схемы включения ТН. Выбор ТН.

17. Синхронные генераторы. Принцип действия, конструкции, основные параметры, системы охлаждения.

18. Параллельная работа СГ. Способы синхронизации СГ.

19. Силовые трансформаторы. Конструкции, параметры, системы охлаждения.

20. Параллельная работа трансформаторов. Условие параллельной работы трансформаторов.

21. Схемы электрических соединений РУ с одиночной и одиночной секционированной системой сборных шин. Область применения. Достоинства, недостатки.

22. Схема электрических соединений РУ с одной рабочей и обходной системами шин. Область применения. Достоинства, недостатки.

23. Схема РУ с двумя системами сборных шин. Область применения. Достоинства, недостатки.

24. Схема электрических соединений РУ с двумя рабочими и обходной системами шин. Область применения. Достоинства, недостатки.

25. Схема 3/2 область применения. Достоинства, недостатки.

26. Схема электрических соединений ТЭЦ с одной системой сборных шин на генераторном напряжении, соединенных в кольцо.

27. Схема электроснабжения СН ТЭЦ на напряжении 6,3 кВ. Способы подключения РТСН.

28. Схемы электроснабжения СН КЭС. Способы подключения ПР ТСН.

29. РУ электрических станций и подстанций. Классификация РУ. Особенности конструктивного исполнения ОРУ, ЗРУ, КРУ.

30. Главная схема электрических соединений мощной КЭС