Системы электроснабжения промышленных предприятий. Потребители электрической энергии. Классификация потребителей электрической энергии промышленных предприятий.

Системы электроснабжения промышленных предприятий. Потребители электрической энергии. Классификация потребителей электрической энергии промышленных предприятий.

Индивидуальные и групповые графики нагрузок и их характеристики. Основные характеристики случайных графиков нагрузки.

3. Основные и вспомогательные методы определения электрических нагрузок промышленных предприятий. Основные причины расхождения между расчетными и фактическими нагрузками.

Выполнение цеховых сетей до 1000 В шинопроводами (распределительными, магистральными, троллейными, осветительными).

Выполнение цеховых сетей до 1000 В кабельными линиями.

Электрооборудование и сети пожароопасных помещений.

Электрооборудование и сети взрывоопасных помещений.

Коммутационно-защитные аппараты до 1000 В. Автоматические выключатели (назначение, конструкция, выбор).

Конструктивное исполнение цеховых трансформаторных подстанций. Компоновка цеховых ТП. Выбор числа, мощности и места расположения цеховых ТП.

Распределение электрической энергии при напряжении выше 1000 В. Требования к сетям. Схемы подключения СЭСПП к источникам питания.

Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения.

Схемы электрических сетей промышленных предприятий выше 1000 В.

Кабельные линии напряжением 6 – 35 кВ. Конструктивное выполнение кабельных сетей напряжением 6 – 35 кВ.

Кабельные линии 110 – 220 кВ. Конструктивное выполнение кабельных сетей напряжением 110 – 220 кВ.

Релейная защита систем электроснабжения

1. Трехступенчатая защита линий.
2. Принцип действия устройств автоматического включения резерва (АВР).
3. Типовые схемы соединений трансформаторов напряжения.
4. Принцип действия устройств автоматического повторного включения (АПВ).

Трансформаторы тока. Назначение, принцип работы, основные характеристики

1. Максимальная токовая защита линий.
2. Повреждения и ненормальные режимы работы электроустановок.

Рис 2.Схемы соединения и активная нагрузка на фазу трансформатора

Схема соединения	а)	б)	в)
a - b	Sabcosφab
b - c	Sabcosφab
Схема соединения	г)	д)	е)
a		Scosφ
b		Scosφ
c		Scosφ

Принцип действия устройств автоматического повторного включения (АПВ).

Согласно ПУЭ устройствами АПВ должны оборудоваться воздушные и смешанные воздушно- кабельные линии всех типов напряжением выше 1000 В при наличии на них соответствующих коммутационных аппаратов. В эксплуатации применяются устройства АПВ, различающиеся по следующим основным признакам:

- по числу фаз выключателей, включаемых устройством АПВ (трёхфазное и однофазное АПВ);

- по способу проверки синхронизма при АПВ (для линий с двусторонним питанием);

- по кратности действия (АПВ однократного и многократного действия).

Схемы УАПВ различаются также по способу пуска, по способу возврата в положение готовности к действию, по типу элементов схемы электроснабжения, оборудованных устройством АПВ.

Несмотря на указанные различия, все устройства АПВ должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1. Они должны находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при всех случаях аварийного отключения выключателя, кроме случаев отключения выключателя релейной защитой после включения его оперативным персоналом, что обеспечивается пуском устройств АПВ от несоответствия положений выключателей и его ключа управления, которое возникает всегда при любом автоматическом отключении выключателя. В эксплуатации используется также пуск устройства АПВ при срабатывании релейной защиты. Однако такой пуск не обеспечивает действие АПВ при аварийных отключениях, не сопровождающихся срабатыванием релейной защиты, поэтому его рекомендуется применять лишь в некоторых частных случаях. Схемы АПВ должны допускать возможность автоматического вывода их из действия при срабатывании тех или иных защит.

2. устройства АПВ должны иметь минимально возможное время срабатывания t_АПВ1 для того, чтобы сократить продолжительность перерыва питания потребителей. Практически можно выполнить АПВ действующим без замедления. Однако эта возможность ограничивается рядом условий. Для успешного действия АПВ необходимо, чтобы время срабатывания t_АПВ1 было больше:

- времени t_г.п., необходимого для восстановления готовности привода к работе на включение (для применяемых типов приводов с учётом условий их работы t_г.п. ≈ 0,2 – 0,3 с);

- времени t_д.с., необходимого для деионизации среды в точке повреждения (для установок напряжением до 220 кВ t_д.с. ≈ 0,2 с);

- времени t_в.з., необходимого для обеспечения возврата, установленной на выключателе, расположенном ближе к источнику питания, чем рассматриваемый выключатель с устройством АПВ (максимальное время возврата t_в.з. ≈ 0,2 – 0,3 с могут иметь реле РТ-80).

Определяющим обычно является условие t_АПВ1> t_г.п.. При этом с учётом времени запаса t_зап.=0,4 – 0,5 с время срабатывания УАПВ для линий с односторонним питанием:

t_АПВ1= t_г.п.+ t_зап.=0,5 – 0,7с.

В отдельных случаях для воздушных линий напряжением 35-110 кВ, когда велика вероятность их повреждения при падении деревьев и по другим аналогичным причинам, для эффективности АПВ его выдержку времени целесообразно принимать несколько повышенной – около нескольких секунд. Схема УАПВ во всех случаях должна быть выполнена так, чтобы продолжительность воздействия на включение выключателя была достаточной для его надёжного включения.

3. Автоматически с заданной выдержкой времени устройства АПВ должны возвращаться в состояние готовности к новому действию после включения в работу выключателя. При выборе выдержки времени t_АПВ2 на возврат устройства АПВ в состояние готовности к действию должны выполняться следующие требования:

- устройство не должно производить многократные включения выключателя на неустранившееся короткое замыкание, что обеспечивается при условии, если релейная защита с максимальной выдержкой времени t_р.з.мах успеет отключить выключатель, включённый на короткое замыкание, раньше, чем устройство АПВ вернётся в состояние готовности к новому действию, т.е. должно быть:

t_АПВ2 ≥t_АПВ1+ t_в.в.+ t_{с.з.мах.} + t_о.в.+ t_зап. ,

где t_зап. – время, принимаемое равным ступени селективности защиты линии;

- устройство должно быть готовым к действию не раньше, чем это допускается по условиям работы выключателя после успешного включения его в работу устройством АПВ.

Опыт показывает, что для однократного АПВ оба указанных в п.3 требования выполняются, если принять t_АПВ2=15 – 25 с. для УАПВ двукратного действия время возврата в состояние готовности после второго цикла принимается равным t_АПВ2=60 – 100 с.

1. Трансформаторы тока. Назначение, принцип работы, основные характеристики.

К измерительным органам воздействующая величина — ток — обычно подводится от первичных измерительных преобразователей тока. Они обеспечивают изоляцию цепей тока измерительных орга­нов от высокого напряжения и позволяют независимо от номиналь­ного первичного тока получить стандартное значение вторичного тока. Наиболее распространенными первичными преобразователя­ми тока являются измерительные трансформаторы тока ТА. Они имеют стандартный номинальный вторичный ток I_2НOM 1; 5 А при любых значениях номинального первичного тока; допускается из­готовление трансформаторов тока с номинальным вторичным то­ком I_2НOM = 2; 2,5 А. Трансформаторы тока иногда используют и в сетях напряжением до 1000 В.

Для правильного действия особенно релейной защиты требует­ся точная работа трансформаторов тока при токах перегрузки электроустановки и токах к. з., которые во много раз могут превы­шать их номинальные первичные токи. Правильная работа быстро­действующих устройств защиты и автоматики должна обеспечи­ваться при переходных процессах в трансформаторах тока. Осо­бенностью измерительных трансформаторов тока является режим короткого замыкания (близкий к короткому замыканию) его вто­ричной цепи. Первичная обмотка трансформатора ТА с числом витков ω₁ включается в цепь первичного тока I₁ сети, а ко вторич­ной обмотке с числом витков ω₂ подключаются цепи тока измери­тельных органов, например измерительных реле тока КА1, КА2 с относительно малым сопротивлением (рис. 1а). Начала и концы обмоток трансформатора тока указываются на их выводах.

Рис. 1. Измерительный трансформатор тока и векторные диаграммы токов

в).

Рис. 1.2. Схемы замещения трансформатора тока, его вектор­ная диаграмма и зависимость вторичного тока от кратности первичного тока

Схема замещения трансформатора тока, нагруженного сопротивлением Z_H, показана на рис. 1.2, а. Сопротивления первичной обмотки и ветви намагничива­ния Z'₁, Z'_НАМ и токи I'₁, I'_НАМ приведены ко вторичной обмотке. Направление то­ков определено на основании выражения (1.1). Для принятого положительного направления токов

I₁ ω₁ - I₂ ω₂ = I _HАM ω₁,

откуда

I₁ ω₁/ ω₂= I₂ + I _HАM ω₁/ ω₂

или

I₁ = I₂ + I _HАM . (1.4)

Из схемы замещения видно, что сопротивление первичной обмотки Z' не влияет на распределение тока между ветвью намагничивания Z_BSM и ветвью на­грузки Z_B; поэтому из схемы, изображенной на рис. 1.2,6, в соответствии с ко­торой построена векторная диаграмма (рис. 1.2, в), оно исключено.

За исходный при построении диаграммы принят ток намагничивания I _HАM. Магнитный поток Ф отстает от тока на некоторый угол γ, определяемый потерями в стали. Положительное направление ЭДС Е₂ принято совпадающим с положительным направлением тока I₂, т. е. от конца к началу вторичной обмотки. В связи с этим ЭДС Е₂, наводимая потоком Ф во вторичной обмотке, опережает его на угол π/2. В замкнутой вторичной обмотке проходит ток I ₂, отстающий от ЭДС Е₂ на некоторый угол, определяемый соотношением составляющих R и jX сопротивлений Z₂ и Z_Н.

По схеме замещения и выражению (1.4) определяют ток I₁ . Из векторной диаграммы видно, что вторичный ток 1₂ отличается от приведенного первично­го I₁ как по значению на ΔI, так и по фазе на угол δ. Ток I _НАМ значительно меньше тока I₁, поэтому результирующая МДС F_HАМ, определяющая рабочий магнитный поток Ф и ЭДС Е₂, во много раз меньше МДС первичной обмотки I₁ ω₁. Очевидно, что чем меньше сопротивление нагрузки Z_H, т. е. чем ближе ре­жим цепи вторичной обмотки к режиму короткого замыкания, тем большая часть тока I₁' замыкается по цепи вторичной обмотки и тем точнее работает трансфор­матор тока.

По мере увеличения сопротивления нагрузки Z_H ток I₁' распределяется та­ким образом, что ток I₂ уменьшается, а ток I_НАМ' увеличивается, т. е. трансформатор тока начинает работать с большими погрешностями. В пределе, когда Z_H = ∞ (обмотка разомкнута), ток I₂ = 0, а I_НАМ = I₁ и результирующая МДС резко возрастает. Она становится равной МДС первичной обмотки. Следствием этого является значительное увеличение магнитного потока Ф. При размыкании вторичной обмотки магнитопровод быстро насыщается, что обусловливает появ­ление на разомкнутой обмотке трансформатора несинусоидальной ЭДС е₂, мак­симальные мгновенные значения которой могут достигать тысяч и даже десятков тысяч вольт, что представляет опасность для обслуживающего персонала и изо­ляции. Наряду с этим в связи с увеличением магнитного потока возрастают по­тери в стали и магнитопровод трансформатора недопустимо перегревается, что может привести к усиленному износу или даже повреждению изоляции трансфор­матора тока. Таким образом, нормальным режимом работы трансформатора тока является режим короткого замыкания вторичной цепи с малой МДС F_HАМ.

На точность работы трансформатора тока влияет не только на­грузка, но и значение первичного тока I₁. На рис. 1.2, г представ­лена зависимость вторичного тока I₂ от кратности первичного тока k= I₁/ I_1НАМ для некоторой постоянной нагрузки Z_H. До точки пе­региба (точка а) эта зависимость близка к прямолинейной. Даль­нейшее увеличение первичного тока I₁ из-за насыщения магнитопровода трансформатора почти не приводит к росту вторичного тока, а ток намагничивания резко возрастает. Таким образом, точность трансформатора тока с ростом кратности k ухудшается. С увеличением нагрузки перегиб наступает при меньших кратностях тока.

Согласно ГОСТ 7746—78, точность работы трансформаторов тока, предназначенных для релейной защиты, характеризуется полной погрешностью:

,

где I₁— действующее значение первичного тока, А; Т — длитель­ность периода тока, с; K_I — номинальный коэффициент трансфор­мации (отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному току). Трансформаторы тока, используемые в релейной защите, имеют два класса точности: 5Р и 10Р. Полная погрешность первых не должна превышать ε = 5 %, а вторых ε = 10 % при за­данной вторичной нагрузке и расчетной предельной кратности пер­вичного тока.

Полная погрешность связана с предельной кратностью k₁₀ транс­форматора тока, представляющей собой наибольшее отношение первичного тока к его номинальному значению, при котором пол­ная погрешность при заданной вторичной нагрузке не превышает ε =10%. Предприятие-поставщик гарантирует значение предель­ной кратности для номинальной нагрузки (номинальная предель­ная кратность k_10НОМ). Трансформаторы тока выбираются так, что­бы полная погрешность не превышала ε =10% при заданной вто­ричной нагрузке и кратности первичного тока, соответствующей условиям срабатывания защиты. Рассмотренные соотношения и векторная диаграмма характерны и для вторичных измерительных трансформаторов тока, которые, как правило, входят в измери­тельную часть современных устройств защиты, автоматики и теле­механики.

Системы электроснабжения промышленных предприятий. Потребители электрической энергии. Классификация потребителей электрической энергии промышленных предприятий.