Токопроводы напряжением 6 - 35 кВ. Жесткие токопроводы. Гибкие токопроводы напряжением 6 - 35 кВ.

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

Системой электроснабжения вообще называют совокупность устройств для производства, передачи и распределе­ния электрической энергии.

Системой электроснабжения промышлен­ных предприятий называют системы, которые создаются для обеспечения работы приемников электроэнергии промышлен­ных предприятий (освещения, двигателей механизмов, электри­ческих печей, сварки, электролиза и других установок промышлен­ного значения).

В 20-е годы началось создание энергетических систем, объединяю­щих на параллельную работу с помощью сетей повышенного напря­жения электростанции различных типов и мощностей. К началу пер­вой пятилетки (1928 г.) были об­разованы Московская, Ленинград­ская, Донецкая, Азербайджанская, Грузинская и Армянская районные энергосистемы. А в 1975 г. в стране действовали уже 93 районные энер­госистемы, 85 из которых входили в 11 объединенных энергосистем (ОЭС) — это ОЭС Центра, Сред­ней Волги, Урала, Северо-Запада, Юга, Северного Кавказа, Закав­казья, Северного Казахстана, Си­бири, Средней Азии и Дальнего Востока. Идет формирование Еди­ной энергетической системы (ЕЭС) СССР путем объединения отдель­ных ОЭС. В 1977 г. в ЕЭС СССР па­раллельно работали восемь ОЭС, объединяющих около 1000 электро­станций с суммарной установлен­ной мощностью 366,9 млн. кВт и выработкой электроэнергии 883млрд.кВт·ч. Объединение электростанций и районных энергосистем на парал­лельную работу позволило: а) по­высить надежность электроснаб­жения потребителей и качество электроэнергии; б) уменьшить тре­буемый резерв мощности в системе; в) улучшить условия использования агрегатов электростанций благода­ря выравниванию графика нагруз­ки системы и снижению общего максимума нагрузки; г) улучшить технико-экономические показатели энергетики за счет внедрения в эксплуатацию более мощных и более экономичных агрегатов (удельный расход условного топлива на выра­ботанный киловатт-час снизился в 1977 г до 334 г против 645 г в 1940 г.); д) улучшить культуру экс­плуатации энергохозяйства; е) раз­работать и внедрить автоматизиро­ванные системы оптимального уп­равления электростанциями, энерго­системами, а также энергетики в целом как отрасли народного хо­зяйства.

Из изложенного следует, что основными поставщиками электроэнергии и тепла для народного хозяйства яв­ляются энергетические системы. Энергосистема — это сово­купность—электростанций, электри­ческих и тепловых сетей, а также установок потребителей электро­энергии и тепла, связанных об­щностью режимов производства, распределения и потребления элек­трической энергии и тепла. Часть энергосистемы, включающая в себя электростанции, электрические се­ти (линии электропередачи и пре­образовательные подстанции) и установки потребителей электри­ческой энергии, составляет элек­трическую систему. Оперативное управление энер­госистемами осуществляют диспетчерские службы и управления, уста­навливающие на основании соот­ветствующих расчетов оптимальный режим работы электростанций и сетей в нормальных и в аварийных условиях.

Электрические системы должны отвечать следующим основным тре­бованиям:

1) рабочая мощность электро­станций (текущее значение) должна соответствовать спросу потреби­телей электроэнергии (включая потери в сетях и расход на собст­венные нужды), изменяющемуся непрерывно в течение суток и года;

2)надежность электроснабжения должна соответствовать экономиче­ски оправданным требованиям по­
требителей;

3)качество поставляемой элек­троэнергии должно соответствовать установленным нормам;

4)себестоимость электроэнергии,выработанной и доставленной потребителям, должна быть возможно
более низкой.

Различают сле­дующие основные виды потребите­лей: 1)промышленные предприятия 2) строительство; 3) железно­дорожный электрифицированный транспорт; 4) коммунально-быто­вые потребители городов и рабочих поселков; 5) сельское хозяйство.

Приемник электрической энергии — устрой­ство, в котором электрическая энергия используется в производ­ственных и бытовых целях.

Приемниками электроэнергии являются асинхронные и синхрон­ные электродвигатели, электричес­кие печи, электротермические, элек­тролизные и сварочные установки, осветительные и бытовые приборы, кондиционные и холодильные уста­новки, радио- и телеустановки, ме­дицинские и другие специальные установки.

Все электроприемники предприятия в зависимости от степени надежности их электроснабжения подразделяются на следующие категории:

1-я категория — электроприемники ответственного назначения, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, зна­чительный ущерб народному хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции и другие тяжелые последствия.

2-я категория — электроприемники менее ответственного назначения, перерыв в электроснабжении которых связан с уменьшением выпуска продукции, простоем рабочих механизмов и промышленного транспорта.

3-я категория — все остальные неответственные электроприемники, напоимер, электроприемники цехов несерийного производства, вспомогательных цехов, небольших поселков и т. п.

Электроприемники 1-й категории должны обеспечиваться электроэнергией от двухнезависимых источников питания. Перерыв питания допускается лишь на время авто­матического ввода резервного питания.

Электроприемники 2-й категории допускают перерывы питания на время, требую­щееся для включения резерва силами дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Электроприемники 3-й категории допускают перерывы в питании на время, тре­бующееся для восстановления питания, но не свыше суток.

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

Опре­деление электрических нагрузок является первым этапом проекти­рования любой системы электроснабжения. Значения электрических нагрузок определяют выбор всех элементов проектируемой системы электроснабжения и ее технико-экономические показатели. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные за­траты в системе электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы.

Электрическая нагрузка характеризует потребление электро­энергии отдельными приемниками, группой приемников в цехе, цехом и заводом в целом. При проектировании и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий основными являются три вида нагрузок: активная мощность Р, реактивная мощность Q и ток I.

Электрическая нагрузка может наблюдаться визуально по из­мерительным приборам. Регистрировать изменения нагрузки во времени можно самопишущим прибором. В условиях экс­плуатации изменения нагрузки по активной и реактивной мощностям во времени записывают, как правило, в виде ступенчатой кривой по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии, снятым через одинаковые определенные интервалы времени t_n.

Кривые изменений активной и реактивной мощностей и тока во времени называются графиками нагрузок соответственно по активной мощности, реактивной мощности и току. Графики нагрузок в соот­ветствии с утвержденной методикой подразделют на инди­видуальные — для отдельных приемников электроэнергии и группо­вые— для группы приемников электроэнергии. Индивидуальные графики необходимы для определения нагру­зок мощных приемников электроэнергии (электрических печей, преобразовательных агрегатов главных приводов прокатных станов и т. п.). При проектировании систем электроснабжения промышленных предприятий используются, как правило, групповые графики нагрузок (от графиков нагрузок нескольких приемников электроэнергии до графиков нагрузок предприятий в целом). Гра­фики нагрузок всего промышленного предприятия дают возмож­ность определить потребление активной и реактивной энергии предприятием, правильно и рационально выбрать питающие пред­приятие источники тока, а также выполнить наиболее рациональную схему электроснабжения.

По продолжительности различают суточные и годовые графики нагрузок предприятия. Каждая отрасль промышленности имеет свой характерный график нагрузок, определяемый технологическим процессом производства.

Суточные графики нагрузки представляют собой непрерывные кривые зависимости P(t), Q(t) или S(t). Однако при проектировании электроустановок, разного рода расчетах непрерывные графики обычно заменяют приближенными ступенчатыми графиками. Характерными величинами (показателями) суточного графика являются: максимальная суточная нагрузка Р_тах ; минимальная днев­ная Рдн,тiп и минимальная ночная Ртiп нагрузки; средняя суточная нагрузка ; коэффи­циент заполнения графика ; коэффициент неравномерности нагрузки или отношение .

Графики активной нагрузки потребителей.

а—суточный непрерывный, б — суточный ступенчатый;

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

В практике проектирования систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок, которые подразделяют на основные и вспомога­тельные. В первую группу входят методы расчета по:

установленной мощности и коэффициенту спроса;

средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней (статистический метод);

средней мощности и коэффициенту формы графика на­грузок;

средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм).

Вторая группа включает в себя методы расчета по:

удельному расходу электроэнергии на единицу продук­ции при заданном объеме выпуска продукции за определен­ный период времени;

удельной нагрузке на единицу производственной пло­щади.

Применение того или иного метода определяется допу­стимой погрешностью расчетов. При проведении укрупнен­ных расчетов (в частности, на стадии проектного задания) пользуются методами, базирующимися на данных о суммар­ной установленной мощности отдельных групп приемни­ков— отделения, цеха, корпуса. Методы, основанные на использовании данных о единичных приемниках, относят к наиболее точным.

Метод коэффициента спроса. Для определения расчет­ных нагрузок по этому методу необходимо знать установ­ленную мощность группы приемников и коэффициенты мощности и спроса , данной группы, определяемые по справочным материалам.

Расчетную нагрузку группы однородных по режиму ра­боты приемников определяют по формулам:

; ;

где соответствует данной группы приемников.

Расчетную нагрузку узла системы электроснабжения, со­держащего группы приемников электроэнергии с различны­ми режимами работы, определяют с учетом разновременно­сти максимумов нагрузки отдельных групп: , где - сумма расчетных активных нагрузок отдельных групп приемников; сумма расчетных реактивных нагрузок отдельных групп приемников;

- коэффициент разновременности максимумов нагрузок отдель­ных групп приемников.

Значение К_Р,_М можно приближенно принимать равным 0,9. При этом суммарная расчетная нагрузка узла системы электроснабжения не должна быть меньше его средней на­грузки.

Определение расчетной силовой нагрузки по установлен­ной мощности и коэффициенту спроса является приближен­ным методом расчета, поэтому его применение рекомендуют для предварительных расчетов и определения общезавод­ских нагрузок.

Статистический метод расчета нагрузок. Поэтому мето­ду расчетную нагрузку группы приемников определяют дву­мя интегральными показателями: средней нагрузкой и среднеквадратическим отклонением из уравнения

,где - принятая кратность меры рассеяния, а индекс Т указывает на отношение величины к длительности интерва­ла осреднения нагрузки.

Для группового графика средняя нагрузка при достаточ­но большом равна

, где m - число отрезков длительностью

(в течение которой нагрев рассматриваемой токоведущей части может почти достигнуть установившегося значения; — постоян­ная времени нагрева проводника), на которое разбит груп­повой график нагрузки, построенный для достаточно дли­тельного периода времени.

Среднеквадратическое отклонение для группового графика нагрузок определяют по формуле

Вероятность того, что средняя нагрузка любой группы приемников превзойдет , определяется функцией Вер .

Статистический метод позволяет определять расчетную нагрузку слюбой принятой вероятностью ее появления. Применение этого метода целесообразно для определения нагрузок по отдельным группам и узлам приемников элек­троэнергии напряжением до 1 кВ.

Определение расчетной нагрузки по средней мощности и коэффициенту формы. Воснове метода лежит равенство расчетной и среднеквадратической нагрузок. Для групп приемников с повторно-кратковременным режимом работы принятое допущение справедливо во всех случаях. Оно при­емлемо также для групп приемников с длительным режимом работы, когда число приемников в группе достаточно вели­ко и отсутствуют мощные приемники, способные изменить равномерный групповой график нагрузок. Данный метод может применяться для определения расчетных нагрузок цеховых шинопроводов, на шинах низше­го напряжения цеховых трансформаторных подстанций, на шинах РУ напряжением 10 кВ, когда значения коэффициента формы находятся в пределах 1 - 1,2. Расчетную нагрузку группы приемников определяют из выражений

; или , где

Значения коэффициента , достаточно стабильны для цехов и заводов с малоизменяющейся производительностью. Поэтому при проектировании коэффициент формы прини­мают по экспериментальным данным, полученным для дей­ствующих предприятий с аналогичной технологией. В слу­чае отсутствия экспериментальных данных можно прини­мать . При этом наименьшие значения соответствуют высшим ступеням системы электроснаб­жения.

Средние нагрузки за наиболее загруженную смену и для определения расчетной нагрузки по коэффици­енту формы определяют любым из способов: по установлен­ной мощности и коэффициенту использования ; по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции и количеству продукции, выпускаемой за смену ; в условиях эксплуатации — по показаниям счетчиков актив­ной и реактивной энергии.

Метод упорядоченных диаграмм. По этому методу рас­четную активную нагрузку приемников электроэнергии на всех ступенях питающих и распределительных сетей (вклю­чая трансформаторы и преобразователи) определяют по средней мощности и коэффициенту максимума из выраже­ния

Значение коэффициента максимума зависит от коэффи­циента использования данной группы приемников и эф­фективного числа приемников . Под эффективным числом приемников группы различных по номиналь­ной мощности и режиму работы приемников понимают чис­ло однородных по режиму работы приемников одинаковой мощности, которое обусловливает ту же расчетную нагруз­ку, что и данная рассматриваемая группа различных по номинальной мощности и режиму работы приемников:

.

Коэффициент максимума можно определять по кривым или таблице.

Расчетную реактивную нагрузку по этому методу прини­мают равной:

при ;

при .

В методе упорядоченных диаграмм принята допустимая для инженерных расчетов погрешность, равная 10 %. Од­нако на практике применение этого метода обусловливает погрешность 20-40 %, и поэтому применение его требует тщательного анализа исходных данных и результатов рас­чета.