Глава 3. Качество электроэнергии и способы регулирования напряжения

Глава 3. Качество электроэнергии и способы регулирования напряжения

1. Каковы основные показатели качества электроэнергии?

2. Как влияет качество электроэнергии на работу потребителей?

3. Каковы особенности продольной компенсации?

4. Опишите процесс поперечной компенсации.

5. Как производится регулирование напряжения с использованием вольтодобавочных трансформаторов?

 

Глава 4. Синхронные генераторы, силовые трансформаторы,

Электрические аппараты, проводники

1. Какой способ возбуждения СГ наиболее эффективен?

2. Как происходит форсировка возбуждения СГ?

3. Как определить параметры силового трансформатора?

4. По каким параметрам выбираются электрические аппараты?

5. какова методика выбора сечения проводников?

Глава 5. Короткие замыкания в электрических сетях

1. Для каких целей необходим расчет токов короткого замыкания?

2. Для чего при расчете токов КЗ используется система относительных единиц?

3. Как определить сопротивление элементов электрической системы?

4. Опишите переходный процесс при коротком замыкании.

5. Как производится расчет установившегося режима короткого замыкания?

Глава 6. Схемы электрических соединений станций и подстанций

1. Как определяется пропускная способность ЛЭП?

2. Каковы методы ограничения токов короткого замыкания?

3. Приведите и поясните систему ТЭЦ с двумя системами сборных шин.

4. Каковы особенности схем ГЭС?

5. Приведите наиболее распространенные схемы электрических соединений подстанций.

Глава 7. Релейная защита и автоматика энергосистем

1. Приведите и поясните схему релейной защиты ЛЭП.

2. Как определяется зона действия токовой отсечки?

3. Каковы особенности дифференциальной защиты синхронного генератора?

4. Как осуществляется защита электродвигателей?

5. Поясните работу схемы АВР.

КУРСОВАЯ работА

 

Курсовой проект выполняется по одному из 10 вариантов. Номер варианта должен совпадать с последней цифрой шифра студента. Пояснительная записка выполняется на листах формата А4, графическая часть на листе формата А1.

Исходные данные приведены в таблицах 1-4.

Таблица 1

Последние цифры шифра	вариант	Максимальная нагрузка подстанции и низшее напряжение	Число, напряжение и длина линии питания подстанции от системы	Мощность системы и преимуществен-ный тип генераторов	Сопротивление системы в относительных номинальных единицах
0,1		15 МВт, 6 кВ	Две, 35 кВ, 15 км	500 МВА, гидрогенераторы	0,4
2,3		30 МВт, 10 кВ	Две, 110 кВ, 35 км	1000 МВА, турбогенераторы	0,5
4,5		23 МВт, 6 кВ	Две, 35 кВ, 20 км	600 МВА, турбогенераторы	0,6
6,7		37 МВт, 10 кВ	Две, 110 кВ, 25 км	1500 МВА, гидрогенераторы	0,7
8,9		12 МВт, 6 кВ	Две, 35 кВ, 10 км	1000 МВА, турбогенераторы	1,0

 

Таблица 2

Нагрузки подстанций в течении суток (в % от максимальной) для всех вариантов заданий

	Часы	Активная нагрузка	Реактивная нагрузка
Зимние сутки	Летние сутки	Зимние сутки	Летние сутки
0-7				37,5
7-12				37,5
12-18
18-24			48,5

 

В таблицах 1,2 приведены основные параметры для выбора понижающей полстанции и обоснования выбора главной схемы электрических соединений. Следует принять, что 70% нагрузки подстанции составляют потребители I категории, 15% - потребители II категории и 15% - потребители III категории.

Нагрузка на одну линию (6-10 кВ) составляет в среднем 180 А при нормальном режиме работы в часы максимума.

От понижающей подстанции промышленного предприятия питается маханосборочный цех машиностроительного завода, который имеет площадь 20000 м². Цех оборудован электроприемниками, установленная мощность которых приведена в таблице 3.

 

 

Таблица 3

В а р и а н т	Электро-двига-тели произ-водст-венных вентиля-торов, кВт	Электрод-вигатели сантехни-ческих вентиля-торов, кВт	Элетрод-вигатели станков индиви-дуального привода норм. условия работы (универс. станки), кВт	То же, но тяжелые условия работы (станки автоматы), кВт	Электрод-вигатели повторно –кратко-времен-ного режима работы (краны, тельфры и др.), кВт	Нагнета-тельные аппараты, печи сопротив-ления и ванны, кВт	Свароч-ные транс-форма-торы дуговой сварки ПВ=25%, кВА	Свароч-ные аппараты точечной стыковой сварки, кВА

 

Цех работает в две смены. Продолжительность смен 7 часов. Число рабочих дней в году 307. К одному их цеховых распределительных пунктов присоединены электроприемники, приведенные в таблице 4. Напряжение сети 380 В для шифра, оканчивающегося на четные цифры и 660 В - для нечетного.

Таблица 4

Основные данные электроприемников, питающихся от силового распределительного пункта

электрооборудование	Электроприемник	Примечание
Номинальная мощность, кВт	Номинальная сила тока,А
Электродвигатель станка	7,5 3,5	7,5 4,5	Кратность пускового тока К=7,5 К=6 К=6 К=5,5 К=8 К=8
Сварочный трансформатор	27 кВА	-	Однофазный, 380 В
Электродвигатели на мостовом кране	7,5 2,2		К=2 - -
Электропечь			Трехфазная, 380 В
Электрованна			Однофазная, 380 В
Продолжение табл. 4
Электродвигатель станка			К=7,5 К=8 К=6 К=6 К=6

 

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

 

1. Выбрать число и мощность трансформаторов понижающей подстанции промышленного предприятия, произведя необходимое технико-экономическое сравнение вариантов.

2. Выбрать кабели, питающие нагрузку на напряжении 6-10 кВ.

3. Выбрать и обосновать схему электрических соединений подстанции на высшем и низшем напряжении.

4. Применительно к выбранной схеме подстанции наметить расчетные точки короткого замыкания для проверки аппаратуры в цепях трансформатора (нa обоих напряжениях), линии высшего напряжения и кабельной линии, отходящей от шин 6-10 кВ. произвести расчеты токов коротких замыканий (в сети 6-10 кВ - без применения расчетные кривых).

5. Выбрать все необходимые аппараты в цепях трансформатора, линии 35 или 110 кВ и кабельной линии 6-10 кВ (с учетом резервирования питания ответственных потребителей).

В случае необходимости в ограничении токов коротких замыканий обосновать принятый способ ограничения этих токов и выбрать реакторы, если их установка окажется целесообразной.

6. Выбрать схемы и рассчитать уставки релейной защиты понижающего трансформатора и кабельной линии длиной 3 км при 6 кВ и 5 км при 10 кВ.

7. Определить расчетную электрическую нагрузку от силовых электроприемников и электрического освещения на шинах 380 В(660В) цеховых трансформаторных подстанций.

8. Выбрать число и мощность трансформаторных подстанций в цехе (подстанции принять однотрансформаторными).

9. Определить нагрузку цеха на шинах 6 кВ (или 10 кВ - в соответствии с графой 3 таблицы 1) распределительного устройства, питающего цеховые трансформаторные подстанции.

10. Рассчитать средневзвешенный коэффициент мощности на шинах 6(10) кВ - по годовым расходам электроэнергии.

11. Определить величину номинальных токов плавких вставо предохранителей, установленных на силовом распределительном пункте, от которого питаются электроприемники, указанные в таблице 4.

12. Рассчитать сечение проводов распределительной сети. Принять, что сеть выполнена изолированными проводами марки АПРТО-500, проложенными в стальных трубах. Для питания электродвигателей мостового крана необходимо предусмотреть линию от распределительного пункта к троллею, питающему эти двигатели, определить сечение этой линии.

13. Определить величину расчетного тока (получасовой максимальный) линии, питающей распределительный пункт, величину номинального тока плавкой вставки предохранителя, защищающего линию и сечение этой линии, считая, что линия выполнена из кабелей марки ААБГ и проложена в кабельном канале.

14. Определить мощность компенсирующего устройства и его месторасположение.

15. Вычертить принципиальную схему сети цеха, нанеся на нею все определенные выше параметры.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

1. Определение электрической нагрузки (п.7) рекомендуется вести методом средних эксплуатационных коэффициентов, т.е. методом коэффициента использования.

2. Определение расчетного тока линии, питающей распределительный пункт (п. 13), следует вести более точным методом, т.е. учитывать не только режим электроприемников, но и их число и соотношение мощностей. Таким методом является метод максимума (упорядоченных графиков нагрузки).

3. Величину номинального тока плавкой вставки (п. 13), защищающей линию, питающую силовой распределительный пункт, следует определить по длительному расчетному току линии с учетом пускового тока одного или группы электродвигателей, включаемых одновременно.

4. Параметры выбранного оборудования должны соответствовать действующим ГОСТам.

5. Выбор электрических аппаратов, проводников, устройств релейной защиты, системной автоматики и т.д. должен производиться в соответствии с «Правилами устройства электроустановок».

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

Общие положения

 

Контрольная работа выполняется по одному из 10 вариантов. Номер варианта должен совпадать с последней цифрой шифра студента. При указаниях рецензента, требующих исправлений и ответов на поставленные вопросы, соответствующие ответы студент должен представить вместе с первоначальным исполнением данной работы.

Работы необходимо аккуратно оформлять, сопровождая расчеты кратким, но четким пояснением.

Исходные данные для выполнения работы указаны в табл.1. По вариантам 2,5,9 предлагается возможность подключения главных трансформаторов электростанции к проходящей вблизи линии электропередачи, связывающей две части электрической системы, между которыми располагается данная электростанция. Во всех вариантах линии высшего напряжения включаются в одном месте системы. Мощности короткого замыкания во всех случаях даны без учета рассориваемой электростанции.

Нагрузка потребителей на генераторном напряжении указана в табл.1 без учета собственных нужд электростанции. В составе нагрузок имеются потребители 1, 2 и 3-й категории. Максимальную нагрузку собственных нужд следует принять равной 8% для ТЭЦ и не более 1% для ГЭС (от установленной мощности генераторов).

Расчетные графики нагрузок (в проценте от максимальной активной нагрузки, для потребителей и в проценте от номинальной мощности для генераторов) представлены в табл.2.

 

 

 

Вариант	Тип электростанции	Генераторы	Потребители	Связь с системой	Система
Число	Мощность, МВт	Напряжение, кВ	На генераторном напряжении, МВт	На повышенном напряжении	Напряжение, кВ	Число и длина линий, км	Мощ-ность генера-торов, МВт	Мощность трехфазного короткого замыкания, МВА
Макси- мальная нагрузка	Число кабельных линий	Напряжение, кВ	Максим нагрузка, МВт	Число линий
	ТЭЦ			20,0			-	-	-
	ТЭЦ			10,5
	ГЭС			10,5			-	-	-
	ТЭЦ			18,0			-	-	-
	ТЭЦ			10,5			-	-	-
	ГЭС			10,5	-	-
	ТЭЦ			10,5			-	-	-
	ТЭЦ			18,0
	ГЭС		90,0	16,5	-	-
	ТЭЦ			18,0			-	-	-

 

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

 

1. Построить графики активной, реактивной и полной мощностей, передаваемых в электрическую систему.

2. Выбрать число и мощность основных трансформаторов.

3. Выбрать число и мощность трансформаторов собственных нужд.

4. Составить главную схему электрических соединений электростанции.

5. Составить схему собственных нужд электростанции.

6. Определить расчетные схемы и точки коротких замыканий для выбора электрооборудования в цепях генератора, трансформатора, линии к потребителю и трансформатора собственных нужд.

7. Определить расчетные значения тока короткого замыкания для выбора аппаратов.

8. Выбрать электрические аппараты в указанных выше цепях.

9. Выбрать средства для ограничения токов коротких замыканий и рассчитать параметры реакторов, если принята их установка.

10. Внести соответствующие поправки по выбору аппаратов и схеме электрических соединений после применения средств ограничения токов коротких замыканий.

11. Выбрать сечения линий к потребителям (с проверкой кабелей 6-10 кВ с алюминиевыми жилами на термическую устойчивость).

12. Выбрать схемы и рассчитать уставки релейной зашиты линии к потребителю.

Таблица 2.

Время суток, час	Потребители	Генераторы, активная нагрузка*
	Активная нагрузка	Реактивная нагрузка	ТЭЦ	ГЭС
0-6
6-12
12-18
18-24

 

* - Реактивная нагрузка генератора определяется при номинальном коэффициенте мощности.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

Выбор трансформаторов нужно произвести с учетом обеспечения требуемой надежности и использования перегрузочной способности.

При выборе схем электрических соединений следует руководствоваться современными типовыми решениями (установка сдвоенных, групповых реакторов для отходящих линий на генераторном напряжении - до 10 линий на 1 реактор, широкое применение одиночной секционированной системы сборных шин на, операторном напряжении).

Для определения токов коротких замыканий в пределах рассматриваемой электростанции необходимо прежде всего найти сопротивление системы, исходя из заданной мощности короткого замыкания на шинах системы (табл.1). Сопротивление воздушных линий можно принимать равным 0,4 ом/км.

При выборе электрических аппаратов следует составлять на каждый аппарат таблицу сравнений расчетных и допустимых по каталогу величин.

При выборе сечений линий к потребителям необходимо учитывать взаимное стопроцентное резервирование по линиям, принимая в нормальном режиме равномерное распределение нагрузки.

Учесть, что выбранная релейная защита должна соответствовать «Правилам устройства электроустановок».

Список использованной литературы

 

1. Низовой А.Н., Бойчук В. С. «Основы энергетики и электроснабжения», Воронеж.:Кварта,2003г.,116 с.

2. Козлов В. А. Файбисович Д. Л, Билик Н. П. «Справочник по проектированию систем электроснабжения», М.: Энергоатомиздат, 1986г., 256 с.

3.Неклепаев Б. Н. «Электрическая часть электростанций и подстанций», М.: Энергоатомиздат, 1986г., 640 с.

4. Правила устройства электроустановок» М.: Энергоатомиздат, 1986г., 648 с.

5. «Справочник по проектированию элетроэнергетических установок»/ Под ред. А. А. Федорова, и Н. М. Шапиро, М.: Энергоатомиздат, 1985г.,352с.

6. «Справочник по электроснабжению и электрооборудованию» ред. А. А. Федорова, М.: Энергоатомиздат, 1986г., 568 с.

7. Федорова А. А., Каменева В. В. «Основы электроснабжения промышленных предприятий», М.: Энергоатомиздат, 1984г., 472 с.

8. «Электрическая часть тепловых электростанций»/Под ред. А. Церазова, М.: Энергия, 1980г., 328 с.

9. «Электрическая часть электростанций и подстанций»/Под ред. А. А. Васильева, М: Энергия, 1980г., 608 с.

10. «Электротехнический справочник»/Под общ. ред. профессоров МЭИ. Т.З., М.: Энергоатомиздат, 1988г., 880 с.

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

 

Учебным планом предусмотрено выполнение восьми лабораторных работ,четыре часа каждая. Лабораторные работы выполняются в соответствии с методическими указаниями (библиотечный номер № 54-2001 авторы А.Н. Низовой, Л.В. Воробей)по дисциплине "Основы энергетики и электроснабжения" в ауд. 119/3 кафедры ЭМСЭС. С целью наиболее эффективного выполнения лабораторных работ, необходимо предварительно выполнить домашнее задание, которое должно быть занесено в домашнюю тетрадь. Допуск к выполнению лабораторных работ производится только при наличии домашнего задания.

Лабораторная работа № 1

Лабораторная работа № 2

Лабораторная работа № 3

Лабораторная работа № 4

Лабораторная работа № 5

Лабораторная работа № 6

Лабораторная работа № 7

Лабораторная работа № 8

Глава 3. Качество электроэнергии и способы регулирования напряжения

1. Каковы основные показатели качества электроэнергии?

2. Как влияет качество электроэнергии на работу потребителей?

3. Каковы особенности продольной компенсации?

4. Опишите процесс поперечной компенсации.

5. Как производится регулирование напряжения с использованием вольтодобавочных трансформаторов?