Основные требования предьявлямые к электрическим сетям
Блочные схемы
Блочные схемы (два блока линия-трансформатор с выключателями или отделителями в цепях трансформаторов и ремонтной перемычкой со стороны линий)
применяются для распределительных устройств высшего напряжения тупиковых и отпаечных подстанций 35 – 220 кВ. Схемы с отделителями применяются для РУ 110 кВ, если мощность трансформаторов не
превышает 25 МВА.Ток холостого хода таких трансформаторов невелик и при необходимости отключается отделителем. При большом токе холостого хода для отключения трансформатора пришлось бы обращаться на питающую электростанцию или подстанцию.
Ремонтная перемычка используется при выводе в ремонт одной из питающих линий. В ремонтной перемычке устанавливаются два разъединителя. Если бы в перемычке был установлен только один разъединитель, его ремонт вызвал бы полное погашение подстанции.
3) 1. Классификация электрических аппаратов и климатическое исполнение
1. Аппараты низкого напряжения до 1000В
2. Аппараты высокого напряжения свыше 1000В
А) по назначению (основной выполняемой функции):
Коммутационные аппаратыраспределительных устройств (РУ), служащие для включения и отключения эл. цепей. К этой группе относятся рубильники, пакетные выключатели, выключатели нагрузки, выключатели высокого напряжения (ВН), разъединители, отделители, автоматические выключатели.
Ограничивающие аппараты, предназначенные для ограничения токов КЗ (реакторы) и перенапряжений (разрядники, ограничители перенапряжения (ОПН)).
1. Пускорегулирующие аппараты, предназначенные для пуска регулирования скорости вращения, напряжения и тока эл. машин или др. ПЭЭ. К этой группе относятся котроллеры, командоконтроллеры, контакторы. Пускатели.
2. Аппараты для контроля заданных электрических или неэлектрических параметров (реле и датчики). Для реле характерно плавное изменение
3. входной величины, вызывающее скачкообразное изменение выходной величины. У датчиков изменение выходной величины может происходить как плавно, так и скачкообразно. Датчики позволяют контролировать как электрические, так и не электрические величины;
4. Аппараты для измерений. С помощью аппаратов этой группы цепи первичной коммутации (главного тока) изолируются от цепей измерительных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стандартное значение. К ним относятся трансформаторы тока (ТТ), трансформаторы напряжения (ТН), делители напряжения;
5. Электрические регуляторы.Предназначены для регулирования заданного параметра по определенному закону. Аппараты для поддержания на неизменном уровне напряжения, тока, температуры, скорости вращения и др.
Б) По областям применения:
1. Аппараты РУ НН, ВН – аппараты для электрических систем и электроснабжения;
Аппараты управления – аппараты, применяемые в схемах автоматического управления электроприводами и для автоматизации производственных процессов;
2. Защитные оболочки эл. аппаратов
Для предотвращения соприкосновения обслуживающего персонала с токоведущими или подвижными частями и исключения попадания в аппараты инородных тел устанавливаются специальные защитные оболочки. Согласно ГОСТ 14254-80 защитные свойства оболочки обозначаются буквами IP и двумя цифрами. Первая цифра обозначает степень защиты от прикосновения персонала к опасным частям аппарата, вторая – характеризует защиту от попадания внутрь аппарата инородных предметов и жидкостей. Например IP00 до IP67. Вторая цифра - степень защиты от влаги.
В зависимости от места расположения в условиях эксплуатации эл. аппараты делятся на категории:
Первая цифра:
- защита отсутствует – 0;
o защита от твердых тел ф более 50 мм –1;
o защита от твердых тел ф более 12 мм–2;
o защита от твердых тел ф более 2,5 мм–3;
o защита от твердых тел ф более 1 мм–4;
o защита от пыли – 5;
o пыленепроницаемость– 6.
Многообразие видов аппаратов и выполнении ими функций и совмещение в одном аппарате нескольких
функций не позволяет строго классифицировать их по одному признаку.
I)Классификация по назначению:
1)Коммутационные аппараты.
Основное назначение - это включение, отключение, переключение электрических цепей.
• рубильники
• пакетные переключатели
• различные переключатели
• автоматические выключатели
• предохранитель
Особенность : редкое включение, отключение.
2)Защитные аппараты.
Основное назначение - это защита электрических цепей от токов короткого замыкания и перегрузок
• автоматические выключатели
• предохранитель.
3)Пускорегулирующие аппараты.
Основная функция этих аппаратов это управление электроприводами и другими потребителями
электрической энергии. Их еще называют аппараты управления (АУ)
• контакторы
• пускатели
• командо-контроллеры
• реостаты
Особенности : частое включение, отключение до 3600 раз в час т.е. 1 раз в секунду.
4)Ограничивающие аппараты.
Функцию ограничителя токов короткого замыкания (ТКЗ) выполняют реакторы, а функцию
перенапряжения (разрядники).
5)Конролирующие аппараты.
Основная функция этих аппаратов заключается в контроле за заданными электрическими и
неэлектрическими параметрами
• реле
• датчики
6)Измерительные аппараты.
Основная функция - изолирование цепи первичной коммутации (силовой цепи, цепи главного тока) от
измерительных цепей, они преобразуют контролирующий параметр в форму удобную для измерения
• трансформаторы тока
• трансформаторы напряжения
• делители напряжения
7)Регулирующие аппараты.
Предназначены для автоматизации, стабилизации и регулирования заданного параметра электрической
цепи.
II)Классификация по напряжению:
1)До 1000 В (660 В включительно)
2)Аппараты больше 1000 В.
III)Классификация по роду тока :
1)Постоянного тока
2)Переменного тока промышленной частоты
3)Переменного тока повышенной частоты
IV)Классификация по роду защиты от попадания в электрические аппараты инородных тел и защиты
персонала от прикосновения с токоведущими и подвижными частями, а также от попадания влаги.V)Классификация по работе в определенных климатических условиях и категории размещения
4) Гидрогенератор — электрическая машина, предназначенная для выработки электроэнергии на гидроэлектростанции. Конструкция и параметры гидрогенераторов регламентируются ГОСТ 5616-89.
Обычно гидрогенератор представляет собой синхронную явнополюсную электрическую машину вертикального исполнения, приводимую во вращение от гидротурбины, хотя существуют и гидрогенераторы горизонтального исполнения (в том числе капсульные гидрогенераторы).
Конструкция гидрогенератора в основном определяется параметрами гидротурбины, которые в свою очередь зависят от природных условий в районе строительства гидроэлектростанции (напора воды и ее расхода). В связи с этим для каждой гидроэлектростанции обычно проектируется новый гидрогенератор.
Гидрогенераторы обычно имеют сравнительно малую частоту вращения (до 500 об/мин) и достаточно большой диаметр (до 20 м), чем в первую очередь определяется вертикальное исполнение большинства гидрогенераторов, так как при горизонтальном исполнении становится невозможным обеспечение необходимой механической прочности и жесткости элементов их конструкции.
Вертикальные гидрогенераторы обычно состоят из следующих основных частей: статор, ротор, верхняя крестовина, нижняя крестовина, подпятник (упорный подшипник, который воспринимает вертикальную нагрузку от вращающихся частей гидрогенератора и гидротурбины), направляющие подшипники. По особенностям конструкции гидрогенераторы подразделяются на подвесные и зонтичные. У подвесных гидрогенераторов подпятник располагается над ротором в верхней крестовине, у зонтичных подпятник располагается под ротором в нижней крестовине или опирается на крышку турбины (в этом случае нижняя крестовина у гидрогенератора отсутствует).
На гидроаккумулирующих электростанциях используются обратимые гидрогенераторы (гидрогенераторы-двигатели), которые могут как вырабатывать электрическую энергию, так и потреблять ее. От обычных гидрогенераторов они отличаются особой конструкцией подпятника, позволяющей ротору вращаться в обе стороны.
Горизонтальные капсульные гидрогенераторы представляют собой часть герметичной капсулы, содержащей помимо гидрогенератора гидротурбину и системы обеспечения. Капсула помещается непосредственно в проточную часть гидроэлектростанции.
5) Разъединитель - контактный коммутационный аппарат, который обеспечивает в отключенном положении изоляционный промежуток, удовлетворяющий нормированным требованиям.
Разъединители используются для видимого отделения участка электрической сети на время ревизии или ремонта оборудования, для создания безопасных условий работы и отделения от смежных частей электрооборудования, находящихся под напряжением, для создания которых разъединители комплектуются блокировкой включенного (отключенного) положения и заземляющими ножами, исключающими подачу напряжения на выведенный в ремонт участок сети. Также разъединители применяются для переключения присоединений с одной системы шин на другую, в электроустановках с несколькими системами шин.
Отделитель – коммутационный аппарат, предназначенный для быстрого отсоединения поврежденного участка электрической сети в бестоковую паузу (реже для операций включения). По конструкции токоведущих частей отделители не отличаются от разъединителей. Их контактная система не приспособлена для коммутаций под рабочим током нагрузки. Для быстрого отключения (не более 0,5с) в отделителях используется энергия взведенной пружины привода.
В основном, в целях экономии, отделители применяются на подстанциях 35, 110 кВ вместо выключателей по стороне высшего напряжения. Отделители работают в связке с короткозамыкателями.
Короткозамыкатель — электрический аппарат, предназначенный создания искусственного короткого замыкания, в случае внутреннего повреждения силового трансформатора в цепи которого по стороне высшего напряжения от установлен в паре с отделителем.
6) Основное назначение электрической сети — передача и распределение электроэнергии между потребителями.
Основные требования предьявлямые к электрическим сетям
Электрические сети должны удовлетворять следую щим основным требованиям.
А. Прежде всего должна быть обеспечена безопас ность для жизни и здоровья людей и предотвращена воз можность возникновения взрыва или пожара. Это усло вие удовлетворяется правильным выбором марки и спо соба прокладки проводов и кабелей в соответствии с ха рактеристикой среды, в которой прокладывается сеть, и с учетом требований техники безопасности. Не меньшее значение имеют правильный выбор защиты проводников от перегрузки и короткого замыкания и расчет сечения проводников по условию их нагревания электрическим током.
Б. Должна быть обеспечена необходимая надежность электропитания в зависимости от категории электропри емников. К первой категории относятся приемники, на рушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей или значительный; ущерб народному хозяйству. Ко второй категории отно сятся приемники, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции, простоем промышленного транспорта или нарушением нормальной деятельности значительного числа городских жите лей. Все остальные приемники относятся к третьей кате гории.
Надежность электроснабжения зависит от наличия или отсутствия резерва, а также от вероятности повреж дения линий электрической сети, трансформаторов и коммутационной аппаратуры. Одним из условий необхо димой степени надежности является правильный выбор сечения провода по условию механической прочности. В зависимости от условие прокладки и марки провода установлены наименьшие допустимые по условию меха нической прочности сечения проводов и кабелей
В. Должно быть обеспечено хорошее качество напря жения. Качество напряжения определяется величиной отклонения фактического напряжения на зажимах элект роприемника от номинального. Чем меньше это откло нение, тем выше качество напряжения. Допустимые от клонения напряжения на зажимах электроприемников установлены ГОСТ 13109—67. Качество напряже ния следует считать хорошим, если отклонения напряже ния на зажимах всех присоединенных к сети приемников не выходят за допустимые пределы. Чтобы обеспечить это условие, сечения проводов сети должны удовлетво рять требованиям расчета по потере напряжения.
Г. Сечения проводов и кабелей линий электрической сети также должны удовлетворять условию экономич ности. ПУЭ установлены величины экономических плот ностей тока. Сечения проводов и кабелей должны выби раться с учетом этих величин.
Таким образом, сечения проводов и кабелей электри ческой сети должны выбираться по условиям: а) нагре вания электрическим током; б) механической прочности; в) потери напряжения; г) экономической плотности тока.
7) Турбогенератор — работающий в паре с турбиной синхронный генератор. Основная функция в преобразовании механической энергии вращения паровой или газовой турбины в электрическую. Скорость вращения ротора 3000, 1500 об/мин. Механическая энергия от турбины преобразуется в электрическую посредством вращающегосямагнитного поля ротора в статоре. Поле ротора, которое создается током постоянного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, приводит к возникновению трёхфазного переменного напряжения и тока в обмотках статора. Напряжение и ток на статоре тем больше, чем сильнее поле ротора, т.е. больше ток протекающий в обмотках ротора. Напряжение и ток в обмотках ротора создает тиристорная система возбуждения или возбудитель - небольшой генератор на валу турбогенератора. Турбогенераторы имеют цилиндрический ротор установленный на двух подшипниках скольжения, в упрощенном виде напоминает увеличенный генератор легкового автомобиля. Выпускаются 2-х полюсные (3000 об/мин), 4-х полюсные (1500 об/мин как на Балаковской АЭС), следовательно, имеют высокие частоты вращения и проблемы с этим связанные. По способам охлаждения обмоток турбогенератора различают: с водяным охлаждением (три воды), с воздушным и водородным (чаще применяются на АЭС). По качеству, надежности и долговечности турбогенераторов - Россия занимает передовые позиции в мире.
8) Мостиковые схемыМостиковые схемы применяются для РУ высшего напряжения проходных (транзитных) подстанций 35 - 220 кВ. Существуют два варианта мостиковой схемы с выключателями в цепях трансформаторов (а,б) и мостиковая схема с отделителями в цепях трансформаторов (в), которая применяется для проходных подстанций 110 кВ с трансформаторами мощностью до 25 МВА.
В мостиковых схемах транзит мощности осуществляется через рабочую перемычку с выключателем. Ремонтная перемычка служит для сохранения транзита при выводе в ремонт выключателя рабочей перемычки.
В схеме а) транзит мощности прерывается, если происходит повреждение в трансформаторе. Иногда это необходимо и использование схемы обоснованно. В схеме б) при повреждении трансформатора отключается только ближайший к нему выключатель. Транзит мощности через рабочую перемычку сохраняется. Поэтому схема б) применяется в случаях, когда передача транзита через подстанцию имеет большое значение для энергосистемы.
9) Электрические системы, совокупность объединённых для параллельной работы электростанций, линии электропередачи,преобразовательных подстанций и потребителей электроэнергии. Электрические системы имеет общий резерв и централизованное оперативно-диспетчерское управление для координации работы станций, подстанций и сетей.
Основная функция электрической системы – функция обьединения, способность бесперебойного электроснабжения.
10)!!!!! Нормальный режим работы энергосистемы - Режим энергосистемы, при котором все потребители снабжаются электрической энергией в соответствии с договорами и диспетчерскими графиками, а значения технических параметров режима энергосистемы и оборудования находятся в пределах длительно допустимых значений, имеются нормативные оперативные резервы мощности и топлива на электростанциях.