Раздел 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ

Тема 2.1. Общие сведения о силовом и осветительном электрическом оборудовании напряжением до 1 кВ

При изучении темы следует отметить, что электроэнергия на про­мышленных предприятиях применяется для привода различных механизмов и электротехнологических установок, для работы электроосве­щения; электроустановки имеют свои характерные особенности и по­казатели, которые определяют условия и схемы электроснабжения.

Необходимо ознакомиться с главным характерным показателем, потребителей электроэнергии — номинальной мощностью (Рном) и ее определением для электропотребителей (ЭП) различного режима.

Вопросы для самоконтроля

1. По каким показателям классифицируются ЭП промышленных предприятий?

2. Что понимается под Рном электроприемника? Что такое установленная мощность?

3. Определите Рном электродвигателя крана при приведении мощности к длительному режиму работы, если Р = 3 кВт; ПВ — 25 %.

Тема 2.2. Классификация приемников электроэнергии по степени бесперебойности электроснабжения и режимов работы

При изучении темы необходимо уяснить, что называется надеж­ностью электроснабжения промышленного предприятия, рассмот­реть общие требования к источникам электропитания гражданских зданий.

Вопросы для самоконтроля

1.Возможно ли питание ЭП 2-й категории от одного трансформатора?

2.Относятся ли к числу независимых источников питания (ИП) секции шин подстанции, если каждая из них имеет питание от своего источника питания, секции шин, не связанных между собой?

3.Приведите примеры электроприемников разной категории для городских потребителей.

4.Дайте определение понятию «независимый источник питания»

Тема 2.3. Устройство и конструктивное выполнение электрических сетей напряжением до 1 кВ

При изучении темы следует отметить, что конструкция сетей зависит от условий окружающей среды, материала и типа проводника, способа прокладки, категорийности потребителей, расстояния от источника питания до потребителя электрической энергии.

Особое внимание следует уделить видам схем построения сетей до 1 кВ: радиальной, магистральной, смешанной, необходимо по­нять, в каком случае какая из схем будет рациональней согласно размещению оборудования, категории по надежности элктроснабжения и экономичности.

Рекомендуется рассмотреть конструктивные особенности и ос­новные элементы воздушных линий (ВЛ). Необходимо изучить ос­новные аппараты защиты сетей до 1 кВ — автоматические выключа­тели и предохранители, их типы, конструкцию, принцип действия, основные характеристики, а также уяснить, каким образом достига­ется условие селективности срабатывания защитных аппаратов.

Вопросы для самоконтроля

1.Расскажите об особенностях электропроводок, выполненных открыто, скрыто.

2.Перечислите способы прокладки кабельных линий.

3.В каких случаях обязательно применение проводников с медными жилами?

4.Что такое питающая сеть, распределительная, групповая?

5.Каково назначение распределительных силовых пунктов? Какие силовые пункты вы знаете?

6.Где следует располагать аппараты защиты?

7.Объясните конструкцию плавкого предохранителя, автоматического переключателя. Назовите их основные параметры.

Тема 2.4. Графики электрических нагрузок

При изучении темы следует отметить, что режим работы потре­бителей электроэнергии изменяется в течение суток, месяцев, года, при этом изменяется и нагрузка всех звеньев системы электроснаб­жения. Такие изменения указывают в виде графиков нагрузок.

Необходимо рассмотреть виды графиков нагрузок, уяснить оп­ределение средней и максимальной нагрузок, времени использова­ния максимума нагрузки Тм и времени максимальных потерь .

Следует обратить внимание на понятия «номинальная» и «уста­новленная уста­новленная» мощности.

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите основные величины и коэффициенты, характеризу­ющие работу ЭП.

2.Что представляет собой площадь годового графика Р = ƒ (t)?

3.Определите величину Рср.год, если W=9120000 кВт-ч, Тгод = 9120 ч.

4.Что такое коэффициент использования группы приемников?

Тема 2.5. Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1 кВ

При изучении темы следует отметить, что определение расчет­ных электрических нагрузок производится с целью выбора и про­верки токоведущих элементов и силовых трансформаторов по на­греву с целью расчета потерь напряжения, выбора защитной аппа­ратуры и т.д.

Рекомендуется следующая последовательность расчета сетей:

- выбор марки проводника и способы его накладки;

- определение сечения проводника по допустимому току с учетом необходимых поправочных коэффициентов;

- выбор и расчет защитных аппаратов;

- проверка соответствия защиты для выбранного сечения проводника;

- проверка электрических сетей по потере напряжения.

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое длительный допустимый ток?

2.Какой поправочный коэффициент следует принять на допустимый ток изолированных проводов, проложенных в воздухе при t = +35 °С, для кабеля, проложенного в траншее с еще тремя кабелями при / почвы = +25 °С?

3.Чем опасен нагрев проводников?

5.Как определить пиковый ток для одиночного электродвигателя; для сварочного агрегата; для групп электроприемников?

6.Каковы допустимые потери напряжения для силовой сети; для осветительной?

7.От каких факторов зависит потеря напряжения сети?

Тема 2.6. Расчет нагрузок осветительных электрических сетей

При изучении темы следует отметить, что для проектирования осветительных установок промышленных предприятий и гражданс­ких зданий на основании результатов произведенных светотехни­ческих расчетов определяют установленную мощность и расчетную осветительную нагрузку, необходимые для решения вопросов элек­троснабжения и расчета осветительных сетей.

Вопросы для самоконтроля

1. Какова методика определения электрических нагрузок для освещения предприятий, гражданских и жилых зданий со смешанной нагрузкой?

2.Чему равен коэффициент спроса всех звеньев сети аварийного освещения?

3.Как компонуются схемы электрических сетей осветительных установок с источниками ЭП?

4.Какие линии в осветительной сети называются групповыми?

Тема 2.7. Потери мощности и энергии в элементах систем электроснабжения

При изучении темы особое внимание следует уделить потерям электроэнергии в воздушных и кабельных линиях, в реакторах, а также потерям активной и реактивной мощности в трансформато­рах.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы последствия потерь мощности и энергии в элементах систем электроснабжения?

2. Какие проводятся мероприятия по снижению потерь и рациональному расходованию электроэнергии?

Тема 2.8. Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током

При изучении темы следует усвоить, как происходит нагрев про­водников электрическим током при различных режимах работы (длительном, повторно-кратковременном, кратковременном), рассмотреть кривые нагрева и охлаждения проводов и кабелей при различ­ных режимах работы, ознакомиться со значениями предельно до­пустимых температур нагрева проводников и условиями выбора про­водов по нагреву.

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое «длительно допустимый ток»?

2.Напишите условия выбора проводников для различных режимов работы.

3.Как выбрать сечение проводников и кабелей по допустимому нагреву электрическим током?

Тема 2.9. Защита электрических сетей в установках напряжением до 1кВ

При изучении темы необходимо ознакомиться с требованиями к аппаратам защиты, выбором защиты и местами установки аппара­тов защиты. Следует уяснить, в каком соответствии должны нахо­диться длительно допустимые токи проводников и номинальные токи защитных аппаратов.

Вопросы для самоконтроля

1.Что называют аппаратом защиты?

2.От каких ненормальных режимов работы должны быть защищены электрические сети?

3.Где следует располагать аппараты защиты?

4.Напишите условия выбора номинального тока плавкой вставки предохранителей для защиты электродвигателя.

5.Как определить пиковый ток станка, на котором установлены три элек тродвигателя?

6.Напишите условие проверки участка сети на защищаемость плавкими предохранителями.

Тема 2.10. Выбор и расчет электрических сетей по потере напряжения

При изучении темы следует ознакомиться с требованиями Пра­вил устройства электроустановок (ПУЭ) относительно потерь и отклонений напряжений в электрических сетях при передаче электро­энергии на расстояние.

Вопросы для самоконтроля

1.Что называется отклонением напряжения?

2.Что называется колебанием напряжения?

3.В чем разница между падением и потерей напряжения в линии?

4.Как в расчете потерь напряжения учитываются длины линий, имеющих нагрузку, равномерно распределенную по длине линии?

5.В чем заключается проверка электрической сети на потерю напряжения?

Тема 2.11. Регулирование напряжения и компенсация реактивной мощности

При изучении темы следует отметить, что к числу основных ме­роприятий по экономии электроэнергии и уменьшению потерь мощ­ности относится компенсация реактивной мощности в сети. В ка­честве компенсирующих устройств (КУ) применяются синхронные электродвигатели, синхронные компенсаторы и статические конден­саторные батареи, последние чаще всего применяются в системе электроснабжения промышленных предприятий. Необходимо озна­комиться с условиями регулирования напряжения, с методикой рас­чета мощности КУ, уяснить правила учета электрической энергии.

Вопросы для самоконтроля

1.Какими методами можно поддержать уровень напряжения у электроприемников?

2.Докажите, что увеличение реактивной мощности в сети вызывает увеличение потерь напряжения.

3.Перечислите достоинства и недостатки статических конденсаторов.

4.Докажите на примере векторной диаграммы и на примере формул, что компенсация реактивной мощности увеличивает cos .

5.В каких случаях рекомендуется применять одно- или двухтрансформаторные подстанции?

6.В каком случае целесообразно на цеховых подстанциях применять трансформаторы, имеющие S > 1000 кВ-А?

7. Каков коэффициент перегрузки трансформатора в аварийном режиме согласно ПУЭ?

Раздел 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ СВЫШЕ 1 кВ

Тема 3.1. Городские электрические сети

При изучении темы следует уяснить, что схема распределения должна строиться так, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой, а при аварии на одном из них оставшиеся в работе могли принять на себя нагрузку путем перераспределения между собой с учетом допустимой нагрузки. Специальные резервные ли­нии и трансформаторы не предусматриваются.

Следует иметь ввиду, что электрические сети напряжением выше 1000 В выбирают, исходя из экономически целесообразного сече­ния.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие типы опор воздушных линий электропередачи Вам известны?

2.Что такое арматура воздушных линий и каково ее назначение?

3.Назовите и охарактеризуйте марки кабелей, применяемых для выполнения сетей внутреннего электроснабжения на напряжении выше 1000 В.

4.Какое влияние оказывает категория электроприемников на выбор схемы его электроснабжения?

5.Что называется «экономическим сечением»?

6.В каких случаях электрические сети не подлежат проверке по экономической плотности тока?

Тема 3.2. Распределительные устройства напряжением свыше 1 кВ

При изучении темы следует уяснить принципы построения элек­трических схем электроснабжения предприятий и гражданских зда­ний, ознакомиться с основными схемами главной понизительной подстанции (ГПП) и оценить преимущества одной схемы относи­тельно другой. Следует рассмотреть конструкцию, назначение и принцип действия основного высоковольтного оборудования: выклю­чателей, разъединителей, отделителей, короткозамыкателей, тран­сформаторов тока и напряжения (ТТ и ТН), выключателей нагрузки и высоковольтных предохранителей.

Необходимо ознакомиться с основными схемами цеховых под­станций и уяснить, каким образом они могут размещаться в цехе и вне его. Особое внимание следует уделить комплектным трансфор­маторным подстанциям (КТП), которые нашли широкое примене­ние в системе электроснабжения промышленных предприятий.

Вопросы для самоконтроля

1.Дайте определение подстанции.

2.Назовите и кратко охарактеризуйте основные типы трансформаторных подстанций на промышленных предприятиях.

3.Какова роль отделителей и короткозамыкателей в схемах подстанций?

4.Назовите коммутационные аппараты, способные отключить токи короткого замыкания.

5.Перечислите типы приводов высоковольтных выключателей.

6.В каких случаях предусматривается установка реакторов?

7.Какое электрооборудование устанавливается на открытом распределительном устройстве (ОРУ), в закрытом распределительном устройстве (ЗРУ) ГПП?

8.Начертите основные схемы цеховых ТП.

9.Назовите основное электрооборудование цеховых трансформаторных подстанций.

10.Назовите преимущества КТП.

Тема 3.3. Цеховые трансформаторные подстанции

При изучении темы следует ознакомиться с назначением и при­нципами построения схем цеховых трансформаторных подстанций, уяснить, как при выборе схемы подстанции учитывается категория надежности электроснабжения питаемых от ее ЭП.

Необходимо обратить внимание на типы применяемого обору­дования, ознакомиться с особенностями трансформаторов, приме­няемых в КТП, и уяснить назначение и область применения авто­матического включения резерва (АВР) на стороне низшего напря­жения.

Вопросы для самоконтроля

1. Какая подстанция называется: внутрицеховой, пристроенной, встроенной?

2. Трансформаторы какой мощности применяются на цеховых КТП с напряжением 6—10/0,4-0,69 кВ?

7.Какое электрооборудование устанавливается на открытом распределительном устройстве (ОРУ), в закрытом распределительном устройстве (ЗРУ) ГПП?

8.Начертите основные схемы цеховых ТП.

9.Назовите основное электрооборудование цеховых трансформаторных подстанций.

10.Назовите преимущества КТП.

Тема 3.4. Расчет электрических нагрузок высокого напряжения

При изучении темы следует отметить, что размещение всех под­станций должно соответствовать наиболее рациональному сочета­нию капитальных затрат на содержание системы электроснабжения и эксплуатационных расходов. Для определения местоположения ГПП и ГРП на генеральном плане промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок.

Картограмма строится из условия, что площади кругов картог­раммы Fi в выбранном масштабе М являются расчетными полными нагрузками цехов Spi

MFi - Spi ,

т.к. Fi = r², то М г² = S p.p, т.е. радиусы окружностей для каждого круга определяются из выражения

r= , мм.

Обычно при построении принимают масштаб М = 1

Силовые нагрузки до и выше 1000 В изображаются отдельными кругами. Центр принимается отдельными кругами. Центр нагрузок принимается совпадающим с центром тяжести фигуры цеха, нагруз­ка — равномерно распределенной по площади цеха, а центр нагру­зок выше 1000 В — несколько смещен относительно центра нагру­зок до 1000 В

Осветительная нагрузка изображается в виде сектора круга, от­ражающего нагрузку до 1000 В.

Угол сектора а определяется из соотношения полных расчетных нагрузок Sp.i и расчетных осветительных нагрузок Рр.о. цехов:

град

При изучении методов расчета электрических нагрузок особое внимание следует обратить на особенности расчета нагрузок для гражданских зданий методом коэффициента спроса.

Вопросы для самоконтроля

1.Как решаются задачи по оптимальному размещению ГПП, ГРП и ТП на территории промышленного предприятия?

2.Что понимают под площадью круга картограммы?

3.Как рассчитать радиус окружности?

4.Рассчитайте величину осветительной нагрузки цеха, если S =
- 1000 кВ А, а = 7°.

5.Напишите выражение для определения расчетной активной нагрузки методом коэффициента спроса.

Тема 3.5. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях

При изучении темы необходимо рассмотреть условия выбора трансформаторов по мощности, условия взаимного резервирования.

Вопросы для самоконтроля

1.В каких случаях рекомендуется применять одно- или двухтрансформаторные подстанции?

2.В каком случае целесообразно применять на цеховых подстанциях трансформаторы мощностью более 1000 кВ А?

3.Что такое коэффициент заполнения графика, в каких расчетах он учитывается?

Тема 3.6. Короткие замыкания в электроустройствах

При изучении темы следует принять во внимание, что в электрических сетях могут возникать различные виды короткого замы­кания (КЗ), которые сопровождаются резким увеличением тока в цепи КЗ и способны вызвать различные нарушения работы электросистемы и перерывы в электроснабжении потребителей. Определение токов КЗ необходимо для выбора электрооборудования и токоведущих частей, для расчета релейной защиты, для способа ограничения токов КЗ. При расчете необходимо соблюдать последователь­ность: составление схемы замещения по расчетной схеме, на кото­рой указаны параметры элементов сети, определение точек КЗ, расчет токов КЗ — /к (/') и /у При расчете токов КЗ в сетях выше 1 кВ следует учитывать только индуктивное сопротивление, активным пренебрегают, за исключением воздушных и кабельных линий с ма­леньким сечением.

Выбранные по номинальным параметрам UH и /н электрические аппараты, изоляторы и проводники необходимо проверить по дей­ствию токов КЗ — электрическому и термическому.

Вопросы для самоконтроля

1.Перечислите причины и последствия КЗ в электрических сетях.

2.Для чего производится расчет токов КЗ?

3.Как составляется схема замещения электрической сети?

4.В чем особенности расчета токов КЗ от «источника неограниченной (бесконечной) мощности»?

5.Как определяется динамические и термические действия токов КЗ?

6.Напишите формулы определения сопротивления короткозамкнутой цепи в относительных единицах.

7.Какие допущения принимаются при расчетах токов КЗ?

8.Как выбираются расчетные базисные величины?

9.Перечислите способы ограничения токов КЗ.

Тема 3.7. Выбор электрических аппаратов и проводников по условиям короткого замыкания

При изучении темы следует учитывать основные требования и условия выбора аппаратов и проводников по условиям КЗ, изло­женные в ПУЭ.

Вопросы для самоконтроля

1. Напишите условия проверки на электродинамическую стойкость трансформаторов тока. Что такое К ин?

2. Сделайте вывод: является ли термически стойкой к току КЗ кабельная линия 10 кВ (кабель ААШв), если в процессе КЗ температура повысилась до 150 °С?

3. По какому значению тока КЗ (в начале или конце кабельной линии) следует проверить на термическую стойкость линию, состоящую из двух (одного) параллельно включенных кабелей?

Тема 3.8. Заземление и зануление в электроустановках

При изучении темы необходимо запомнить основные определения (заземление, защитное заземление, рабочее заземление, зануление и др.), а также рассмотреть нормативные величины сопротивле­ний заземляющих устройств в различных установках; уяснить методику расчета количества требуемых искусственных заземлителей, усвоить формулы для расчета заземляющих устройств.

Вопросы для самоконтроля

1.Приведите примеры защитного заземления, рабочего заземления.

2.Каково значение зануления?

3.Какие установки относятся к установкам с большими и малыми токами замыкания на землю?

4.Что учитывает коэффициент использования заземлителей?

5.Как конструктивно могут быть выполнены искусственные заземлители?

Раздел 4. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Тема 4.1. Основные понятия и виды релейных защит (РЗ)

Изучение темы необходимо начать с требований ПУЭ к устройству схем РЗ (селективность, быстродействия, надежность, чувствительность) и понять, какими мерами эти требования достигаются. Необходимо рассмотреть схемы и принципы действия токовых за­щит (МТЗ и ТО), которые чаще всего применяются на промышленных предприятиях и научиться рассчитывать основные параметры РЗ — ток срабатывания (Iсраб) и коэффициент чувствительности (Кч).

Вопросы для самоконтроля

1.Поясните, в чем заключается требование чувствительности к устройствам релейной защиты.

2.Назовите принципы классификации реле, применяемых в релейной защите.

3.Назовите источники постоянного и переменного тока в схеме релейной защиты.

4.Где применяется максимальная токовая защита?

5.Где применяется газовая защита?

6.Как учитывается схема соединения трансформаторов тока при расчете тока срабатывания реле?

Тема 4.2. Защита отдельных элементов систем электроснабжения

При изучении темы необходимо рассмотреть основные виды за­щит силовых трансформаторов, двигателей, статических конденса­торов, воздушных и кабельных линий.

Вопросы для самоконтроля

1.Перечислите наиболее вероятные виды повреждений отдельных элементов систем электроснабжения.

2.Как осуществляется защита от замыканий на землю (для кабельной линии, для электродвигателя)?

Тема 4.3. Схемы управления, учета и сигнализации

При изучении темы следует ознакомиться с конструкциями, компоновками щитов управления, контрольно-измерительной аппаратурой, аппаратурой давления, электрическим оборудованием электростанций и подстанций (ключи управления), аппаратурой сигна­лизации (лампы, звонки, сирены и т.п.).

При рассмотрении вопросов учета электроэнергии следует обратить вни внимание на место установки счетчиков активной и реактив­ной энергии, предназначенных для расчета с потребителями.

Тема 4.4. Автоматизация систем электроснабжения

При изучении темы необходимо отметить, что для обеспечения надежности и бесперебойности электроснабжения потребителей I и II категорий в электрических схемах электроснабжения предпри­ятий используются следующие виды автоматических устройств: ав­томатическое включение резерва (АВР), автоматическое повторение включение (АПВ), автоматическая частотная разгрузка (АЧР) и ав­томатическая разгрузка по току (APT) и пр. Автоматизация СЭС связана с диспетчеризацией, телемеханизацией и сигнализацией, т.е. управлением и контролем на расстоянии. Все это повышает надеж­ность и качество электроснабжения. Следует ознакомиться со схе­мами и принципом действия вышеперечисленных видов автома­тики.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие требования предъявляются к АПВ? АВР?

2.Какая аппаратура используется для схем АВР на напряжении 1 кВ?

3.Объясните последовательность работы схемы АПВ, АВР.

4.Объясните назначение АЧР, APT и принцип их работы.

Раздел 5. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНИКИ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Тема 5.1. Испытание изоляции высоковольтного электрооборудования и электрических сетей

При изучении темы следует ознакомиться с основными требова­ниями к испытаниям изоляции и методикой испытаний, рассмотреть схемы измерения диэлектрических потерь, испытания изолято­ров, кабеля.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие факторы влияют на старение изоляции?

2.С какой целью и каким образом измеряют угол диэлектрических потерь?

3.Назовите минимально допустимое значение сопротивления изоляции обмоток контакторов и автоматов (U, 1000В).

4.С какой целью электрооборудование испытывают высоким постоянным напряжением?

5.Что является источником испытательного напряжения промышленной части?

Тема 5.2. Перенапряжения в установках и защита от перенапряжений

При изучении темы необходимо понять причины возникнове­ния перенапряжений, их физическую сущность, ознакомиться с элек­трооборудованием, предназначенным для защиты перенапряжений и принципом его работы.

Вопросы для самоконтроля

1.Назовите причины возникновения перенапряжения.

2.Чем характеризуется импульсная волна?

3.Какие разрядки устанавливаются в электроустановках (ЭУ)?

4.Как защищаются ЭУ и ВЛ от прямых ударов молнии?

5.Что такое внутреннее перенапряжение? Какие методы борьбы с ним Вам известны?