Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Контрольная работа по "Электроснабжению". 3

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ.

СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНГО ОБРАЗОВАНИЯ.

«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ВАРИАНТ 81

Проверил преподаватель

________ А.А. Чермонтеев.

«____»____________20__г.

Выполнил студент 31 группы

__________ Е.В.Шуйкин

«____»____________20__г.

Бузулук 20__г.

Содержание.

1. Введение………………………………………………………………...2 стр.

2. Выполнение теоретического задания №1…………………………..4 стр.

3. Выполнение теоретического задания №2…………………………..7 стр.

4. Выполнение теоретического задания №3………………………....10 стр.

5. Задача 1………………………………………………………………...11 стр.

6. Задача 2………………………………………………………………...16 стр.

7. Заключение………………………...………………………………….24 стр.

8. Список использованной литературы………………...…...……….26 стр.

Введение.

В ходе выполнения данной работы нужно научиться выявлять технологические процессы производства, распределения и потребления электрической энергии. Типы электростанций и подстанций. Задачи сельского электроснабжения. Качество электрической энергии и его показатели. Номинальные напряжения элементов схем электроснабжения. Источники и схемы электроснабжения сельскохозяйственных районов. Общие сведения о надежности электроснабжения.

Научиться: определять электрические нагрузки по участкам воздушных линий 0,38 кВ.

Определение электрических нагрузок в жилых домах по реальному потреблению электрической энергии и удельным нормам в зависимости от давности постройки и уровня газификации. Электрические нагрузки производственных и общественных потребителей. Определение расчетных нагрузок по участкам воздушных линий с учетом коэффициента одновременности или по добавкам мощностей. Определение мощности потребительской подстанции и места ее установки.

Повторить: виды и назначения графиков нагрузок, потери электрической энергии в трансформаторах и линиях электропередач.

Суточные и годовые графики нагрузок. Назначение графиков. Понятие о времени использования максимума нагрузки и времени потерь.

Потери электрической энергии в трансформаторах и линиях электропередач. Мероприятия по снижению потерь электрической энергии в сетях. Значение коэффициента мощности.

Рассчитать: отклонение напряжения у потребителей, причиной падения и потерь напряжения в трехфазной линии переменного тока;

В ходе решения задач составить таблицы отклонения напряжения для различных схем электроснабжения, определять допустимые потери напряжения в воздушных линиях 0,38 и 10 КВ и выбирать оптимальные надбавки на трансформаторах.

Активное и индуктивное сопротивление проводов. Отклонение напряжения и его влияние на работу приемников электрической энергии.

Влияние элементов электрических систем на отклонение напряжения.

Падение и потери напряжения в трехфазной линии переменного тока.

Определение допустимой потери напряжения в сетях без трансформации, с одной и двумя ступенями трансформации.

Повторить назначение, конструкции, схемы, распределительные устройства сельских трансформаторных подстанций.

Исследовать конструктивное устройство электрических аппаратов, установленные на трансформаторных подстанциях 35\10 и 10/0,4 кВ на полигоне.

Источники и схемы электроснабжения сельскохозяйственных районов. Надежность электроснабжения. Классификация потребителей по категориям надежности. Нормы и средства обеспечения надежности электроснабжения сельских потребителей. Главные схемы соединения подстанций. Районные трансформаторные подстанции 35/10 кВ, их конструкции, схемы, распределительные устройства. Схемы и конструктивное исполнение потребительских подстанций 10 ... 35/0,4 кВ.

Вопрос №1.

1. Объясните сущность максимумов нагрузки потребителей.

Для проектирования электрических линий, подстанций и станций необходимо знать нагрузки отдельных электроприемников и их групп.

Электрическая нагрузка в сельском хозяйстве, как и в других отраслях народного хозяйства,— величина непрерывно изменяющаяся: одни потребители включаются, другие отключаются. Мощность, потребляемая включенными электроприемниками, например электродвигателями, также изменяется с изменением загрузки приводимых в действие рабочих машин. Кроме того, с течением времени общая нагрузка непрерывно увеличивается, так как растет степень электрификации сельскохозяйственного производства и быта сельского населения.

Все эти изменения носят случайный характер, однако они подчиняются вероятностным законам, которые могут быть установлены с тем большей точностью, чем больше опытных данных было использовано при их составлении.

Таким образом, обстоятельное изучение электрических нагрузок в сельском хозяйстве — сложная самостоятельная задача. Она рассматривается в ограниченном масштабе и сводится в первую очередь, к определению расчетных нагрузок, то есть наибольших значений полной мощности на вводе к потребителю или в электрической сети за промежуток времени 0,5 ч в конце расчетного периода. Различают дневной (S_Д) и вечерний (S_В) максимумы нагрузок потребителя или группы потребителей.

За расчетный период принимают время, истекшее с момента ввода установки в эксплуатацию до установления нагрузки, равной расчетной. В сельских электроустановках длительность такого периода принимают равной пяти годам. Необходимо также знать коэффициент мощности расчетных нагрузок.

Для распространенных в сельском хозяйстве электроприемников показатели нагрузки, интересующие специалистов по электроснабжению, определяют из обобщенных нормативов. При составлении типовых проектов и при определении нагрузок, данные по которым отсутствуют в типовой методике, необходимо иметь графики электрической нагрузки объекта.

Графиком нагрузки называется зависимость активной (Р) или полной (S) мощности нагрузки от времени. Графики нагрузки могут быть суточными и годовыми.

В большинстве случаев суточные графики нагрузки отличаются друг от друга в разные периоды года. Особенно значительно изменяется в средних и северных широтах осветительная нагрузка вследствие изменения продолжительности светового дня. При расчетах обычно ограничиваются двумя характерными суточными графиками для летнего (рис. 1'а) и для зимнего (рис. 1, б) дня.

Рис.1а Рис.1б

Годовой график (рис. 2) — это изменение по месяцам года максимальной получасовой нагрузки. Он характеризует колебания расчетной мощности объекта в течение года.

Рис2.

Годовой график по продолжительности с достаточной точностью можно составить, пользуясь суточными графиками, но только для двух дней в году — зимнего и летнего.

Имея графики нагрузки объекта, можно определить все величины, необходимые для проектирования системы электроснабжения.

Расчетную нагрузку определяют в дневное и в вечернее время отдельно.

Вопрос №2.

2. Способы уменьшения потерь мощности и электроэнергии

Потери мощности и энергии в электрических сетях могут быть сокращены прежде всего путем рационализации работы приемников электроэнергии. Кроме того, применяется еще ряд мероприятий, цель которых заключается в повышении коэффициента мощности установки.

Почти все элементы электрической установки, помимо активной Р мощности, потребляют реактивную Q. В результате реактивная нагрузка в установке может составить 130% активной. Главные потребители реактивной мощности — это асинхронные двигатели и трансформаторы.

Наличие реактивной мощности в сети приводит к дополнительным потерям активной мощности ΔР".

Эти потери прямо пропорциональны квадрату реактивной мощности. Одновременно увеличивается потеря напряжения в сети.

Вследствие этого также уменьшается пропускная способность трансформаторов и проводов линий. Это вызывает необходимость их преждевременной замены.

Все эти обстоятельства привели к тому, что для потребителей электроэнергии в промышленности нормирован средневзвешенный коэффициент мощности, который за любой промежуток времени (сутки, месяц, год) определяют по формуле.

Нейтральный коэффициент мощности принят равным 0,90—0,92. При более высоком коэффициенте мощности устанавливают скидки в тарифе на электроэнергию в пределах 2—6%, при более низком — надбавки в пределах 1,5—115%.

Шкала скидок и надбавок способствует повышению коэффициента мощности у потребителей, но она имеет существенный недостаток, так как построена исходя из средневзвешенного коэффициента мощности, а систему интересует эта величина в первую очередь в часы максимальных нагрузок. Поэтому на крупных предприятиях с присоединенной мощностью трансформаторов 5000 кВ-А и более расчетное значение коэффициента мощности определяют в часы дневного и вечернего максимумов нагрузки.

В сельских электроустановках скидки и надбавки на коэффициент мощности нагрузки пока не применяются, но целесообразность их введения в первую очередь на комплексах по производству сельскохозяйственной продукции на промышленной основе не вызывает сомнений.

Независимо от этого необходимо принимать все возможные меры для повышения коэффициента мощности во всех звеньях сельской электрической установки.

Одним из таких мероприятий является правильный выбор электродвигателей по мощности. Коэффициент мощности недогруженного асинхронного" электродвигателя значительно ниже номинального. Поэтому при проектировании установки нельзя брать повышенные запасы мощности, а также применять двигатели закрытого типа там, где возможно использовать открытые.

Для работающих электродвигателей, не встроенных в рабочую машину, замена на меньшие безусловно целесообразна, если средняя загрузка их составляет менее 45% от номинальной мощности, и нецелесообразна при загрузке свыше 70%. В пределах средней загрузки (45—70%) следует провести технико-экономический расчет и, установив возможное снижение потерь активной энергии, выяснить, покроет ли их стоимость затраты на замену двигателей.

Замена двигателей, встроенных в рабочую машину, в большинстве случаев настолько сложна, что оказывается нецелесообразной. У незагруженных асинхронных двигателей при нагрузке не выше 40% целесообразно переключать обмотку статора с треугольника на звезду. Это можно делать только у двигателей, которые имеют выводы всех начал и концов фаз обмоток статора (шесть выводов) и у которых обмотка статора соединена в треугольник.

У многих потребителей продолжительность работы на холостом ходу достигает 50—60% от всего времени эксплуатации. Электродвигатели таких потребителей целесообразно снабжать ограничителями холостого хода. Ограничитель включают в цепь катушки управления магнитным пускателем, он отключает двигатель при отсутствии нагрузки. При этом потребление энергии двигателем значительно снижается.

При наличии однофазных нагрузок существенное значение имеет, равномерное распределение их по фазам, особенно при максимуме нагрузки. Нарушение симметрии приводит к дополнительным потерям энергии и потере напряжения.

Большие дополнительные потери энергии вызывает работа незагруженных трансформаторов. Поэтому при постоянной недогрузке следует заменять их трансформаторами меньшей мощности. Если на подстанции установлены два или более трансформаторов, нужно своевременно отключать часть из них при снижении нагрузки. На необслуживаемых подстанциях отключение трансформатора и его обратное включение при увеличении нагрузки должны происходить автоматически или вручную, но минимальное число раз (на ночь, на выходной день, на летний период).

Наиболее радикальное средство повышения коэффициента мощности — это включение параллельно в сеть конденсаторов. Конденсаторы имеют бумажно-масляную изоляцию и на напряжение 380 В выполняются трехфазными, соединенными в треугольник, а на напряжение 6,3 и 10,5 кВ — однофазными. Мощность одного элемента конденсатора составляет 4—10 квар. Поэтому их обычно объединяют в батареи необходимой суммарной мощности. На зажимах конденсаторов включают большие активные сопротивления, через которые запасенная в конденсаторах энергия после отключения автоматически разряжается.

Преимущества конденсаторов заключаются в простоте монтажа и эксплуатации вследствие отсутствия подвижных частей и в малых потерях активной мощности 0,0025—0,005 кВт/квар. Стоимость 1 квар конденсатора зависит от напряжения и для низковольтных конденсаторов в 2,5 — 3 раза выше, чем для высоковольтных. От мощности батареи она практически не зависит.

Конденсаторные установки могут быть индивидуальные, групповые и централизованные.

Индивидуальные установки подключаются к зажимам приемника электроэнергии, например электродвигателя , и отключаются при его отключении. В этом случае конденсаторы используются плохо.

Групповая установка конденсаторов применяется в сети низкого напряжения. При этом использование конденсаторов несколько улучшается.

Наилучшее использование конденсаторов получается при централизованной установке их на стороне напряжения 6—10 кВ трансформаторной подстанции

Батареи конденсаторов большой мощности разделяют разъединителями на 2—3 секции, что позволяет грубо регулировать их мощность.

Технико-экономические расчеты показывают, что в сельских сетях в первую очередь целесообразно полностью компенсировать реактивную мощность потребительских трансформаторов, которая составляет 200—250 квар на 1000 кВ-А мощности трансформаторов. Реактивную мощность электроприемников следует компенсировать, доводя коэффициент мощности при максимуме нагрузки до 0,90—0,92, но не более 0,95.

В последнее время созданы автоматические устройства с использованием тиристоров, которые обеспечивают практически мгновенное и плавное регулирование мощности, выдаваемой конденсаторной батареей в сеть. При помощи этих устройств можно поддерживать заданный коэффициент мощности при любых нагрузках.

Вопрос №3.

3. Объясните особенности работы МТЗ.

Одним из признаков появления кз, является увеличение тока в линии. Токовые защиты приходят в действие, при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения, в качестве реле реагирующих на возрастание тока служат максимальные токовые реле. Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые защиты (МТЗ) и токовые отсечки. Главное различие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия МТЗ достигается с помощью выдержки времени, токовых отсечек – выбором тока срабатывания.

Защита ЛЭП с помощью МТЗ

МТЗ являются основным видом защит для сетей с односторонним питанием, при этом защита устанавливается вначале каждой линии со стороны источника питания (радиальная сеть с односторонним питанием).
В нормальном режиме работы сети ни одна из защит не должна срабатывать, для этого ток срабатывания защиты I_с.з, принимается больше, чем ток проходящий по защищаемому участку. Под током I_с.з, понимают минимальный первичный ток защищаемого элемента, при котором защита срабатывает, ток проходящий при этом по обмотке реле называется током срабатывания реле I_с.р.
    При КЗ, например, в точке К₁, ток КЗ проходит по всем участкам сети, расположенным между источником питания и местом повреждения, таким образом приходят в действие все защиты однако по условиям селективности должна сработать на отключение только 3 защита. Для обеспечения такой селективности МТЗ, выполняются с выдержками времени нарастающими от потребителя к источнику питания. Соответственно при кз в точке К₂, быстрее всех срабатывает защита 2, а защита 1, имеющая большее время, не подействует. Рассмотренный принцип подбора выдержек времени называются ступенчатым.
   МТЗ могут выполняться с выдержками времени, не зависящими от тока в защищаемом участке, такие защиты при повреждении в любой точке защищаемого участка действуют с постоянной не зависимой от тока выдержкой времени. В таких защитах выдержка времени, создается специальным реле времени (защита с независимой характеристикой времени срабатывания). Также МТЗ могут выполняться с выдержками времени, зависящими от величины тока в защищаемом участке, то есть по мере увеличения тока время срабатывания уменьшается. Такой характер выдержек времени имеет МТЗ, выполненная, например: индукционным реле тока или плавкими предохранителями – защита с зависимой или с ограниченно зависимой характеристикой времени срабатывания.

ЗАДАЧИ 1. 1-15

Пример решения задачи 1. Производственные и коммунально-бытовые потребители присоединены к электрической сети 0,38 кВ ТП 10/0,38 кВ согласно схеме, показанной на рисунке 1.

Рис. 1. Схема сети 0,38 кВ к примеру 1:

|Д-1| - 1 количество жилых домов; в числителе дневная, в знаменателе вечерняя нагрузка, кВ·А.

Нагрузки производственных и общественных потребителей взяты по таблице 8 (позиции 4, 7, 60, 85), кроме насосной и кормоцеха. Расчетная нагрузка насосной принята равной установленной мощности электродвигателя. По данным обследования, установленная мощность телятника Р_у составляет 10 кВт. Расчетная нагрузка принимается применительно к позиции 7 таблицы 8, где P_v=10 кВт, S_д=6 кВ·А, S_в=8 кВ·А. Коэффициент корректировки составит 10/10 = 1, следовательно, для телятника принимается

S_д=6·1=6 кВ·А,

S_в= 8·1=8 кВ·А.

По данным обследования, установленная мощность насосной Р_у составляет 56 кВт. Расчетная нагрузка принимается применительно к позиции 13 таблицы 8, где P_v=47 кВт, S_д=20 кВ·А, S_в=10 кВ·А. Коэффициент корректировки составит 56/47 = 1,2, следовательно, для кормоцеха принимается

S_д=20·1,2=24 кВ·А,

S_в= 10·1,2=12 кВ·А.

Расчетные нагрузки на вводах в жилые дома приняты исходя из существующего внутриквартирного потребления электроэнергии на один дом (500 кВт·ч/дом - по данным энергосбыта). Так как данные о потреблении электроэнергии получены за предыдущий год, а проектируемый объект вводится в эксплуатацию в последующем году, то расчетную нагрузку определяют по номограмме (рис. 2) на расчетный период семь лет. Она составляет 1000 В·А/дом. Нагрузки группы домов, присоединенных к расчетному участку, определяют, как сумму мощностей на вводе, умноженную на коэффициент одновременности для данного количества домов.

Рисунок 2. Зависимость расчетной нагрузки на вводе в сельский жилой дом и годового потребления электроэнергии на расчетный период от существующего годового потребления электроэнергии.

Нагрузку уличного освещения рассчитывают в соответствии с таблицей 3. На участках 4-9 при ширине улицы менее 20 м и обшей длине около 1 км нагрузка уличного освещения составит 2,6 кВт; на участках 9-10 при количестве тринадцати жилых домов нагрузка наружного освещения составит 3.8*0.6= 2.28 кВт; тогда суммарная нагрузка уличного освещения составит 4.88 кВт (для уличного освещения).

S_в= Р_у и k_од= 0.6

Расчетные нагрузки на участках сети определяют по номограмме (рис. 3) или по коэффициенту одновременности отдельно для дневного и вечернего максимумов. Расчет ведут с конца линии, например с участка 2-8. По данному участку питаются три группы домов, присоединенные в точках 2, 3 и 8.

Рис. 3 Номограмма для нагрузки в линиях напряжения 0,38 кВ.

По номограмме рисунка 3 откладывают на одной (любой из двух) оси вечернюю нагрузку группы домов, присоединенных, например, в точке 4 (4.9 кВ·А), на другой оси – нагрузку для точки 9(4,9 кВ·А). В точке пересечения перпендикуляров, опущенных из точек суммируемых нагрузок на оси, определяют суммарную нагрузку- 9,8 кВ·А. К ней прибавляют нагрузку участка 9-10, то есть 5,4 кВ·А. Суммарная нагрузка участка 4-5 составит 10,5 кВ·А (табл.2). Аналогично суммируют дневные расчетные нагрузки. При суммировании нагрузок менее 1 кВ·А масштаб номограммы уменьшают в 10 раз, то есть нагрузки 0,3 кВ·А и 1 кВ·А суммируют как 3 и 10 кВ·А. Суммарная нагрузка составит 11,7:10=1,2 кВ·А. Суммируя нагрузки 1,2 и 0,8 кВ·А как 12 и 8 кВ·А, получают по номограмме 17 : 10=1,7 кВ·А. Нагрузку участка 4-5 определяют как сумму нагрузки участка 5-6 (S_в=8,2 кВ·А, S_д=1,65 кВ·А) и нагрузки, присоединенной в точке 5 (S_в=3,8 кВ·А, S_д=0,8 кВ·А и т. д.).

Определяя нагрузку на участке 9-10 методом коэффициента одно временности, суммируют нагрузку на вводе всех потребителей, питаю щихся через данный участок. В данном случае для 7+5 домов с наг рузкой на вводе 1,0 кВ·А нагрузка на участке составляет 12 кВ·А. При умножении ее на соответствующий коэффициент одновременности (для 12 потребителей kод=0,6, табл. 4, получается 12·0,6=7.2 кВ·А. На участке 4-5 вечерняя расчетная нагрузка составит 15· 0,6= 9 кВ·А и т. д.

При суммировании нагрузок, значения которых на вводе отличаются одно от другого в 4 и более раз, потребители разбивают на группы. Нагрузку каждой группы потребителей определяют умножением суммы расчетных нагрузок на вводе к потребителям на соответствующий коэффициент одновременности. Нагрузки отдельных групп суммируют между собой по номограмме (рис. 3). Например, при определении расчетной нагрузки на участке 1-12 вечерние нагрузки суммируют в одной группе, так как наименьшая нагрузка 7,0 кВ·А меньше наибольшей 22,0 кВ·А в 3 раза. Суммарная вечерняя нагрузка на участке 4-5 равна (4,9+6,5+4,9+4,9+1,0+6,5+3,8+4,9+1,7+3,8)·0,4=17,2 кВ·А. На этом же участке 9-10 наименьшая дневная нагрузка на вводе к потребителю 4,0 кВ·А меньше наибольшей – 22 кВ·А более чем в 4 раза, поэтому нагрузки разбивают на две группы: первая (6,5+6,5+4,9+4,9+4,9+4,9)·0,45= 14,7 кВ·А, вторая (3,8+3,8+1,7+1,0)·0,6= 6,2 кВ·А. Суммируя их по номограмме (рис. 3), определяют дневную расчетную нагрузку на участке 4-5 – 66 кВ·А.

При определении мощности подстанции расчетные нагрузки отходящих линий суммируют по номограмме (рис. 3), после чего к вечерней расчетной нагрузке прибавляют нагрузку уличного освещения с коэффициентом одновременности 1. При составлении расчетной схемы (рис. 1) введен фиктивный участок 0 – 1 от трансформатора до шин подстанции для определения нагрузки ТП при расчетах сетей с помощью вычислительных машин.

Согласно таблице 2, максимальная нагрузка подстанции (участок 0-1) составит: S_в=76,0+3,7=79,7 кВ·А.

Коэффициент мощности на шинах 0,38 кВ подстанции 10/0,38 кВ определяют по таблице 7 в зависимости от соотношения дневной и вечерней нагрузок:

при S_д/ S_в=71/79,7 = 0,89

соsφ_д = 0,8,

соsφ_в =0,89.

В случае приближенного определения нагрузки подстанции без расчета линий все потребители группируют так, чтобы в группе расчетные нагрузки на вводе отдельных потребителей не отличались друг от друга более чем в 4 раза. Для каждой из групп определяют расчетную нагрузку по коэффициенту одновременности, а нагрузки отдельных групп суммируют по номограмме (рис. 3). Например, при определении вечерней расчетной нагрузки подстанции все потребители разбивают на две группы: первая (22+22+8+8+10+12+7). 0,7=62,3 кВ·А, вторая — 58 домов по 1 кВ·А и мельница 1 кВ·А, то есть 59·0,4=23,6 кВ·А. Суммарная нагрузка групп по номограмме составит 77 кВ·А, а с учетом уличного освещения (3,7 кВ·А) расчетная нагрузка для выбора мощности подстанции составит 80,7 кВ·А.

Следует учесть, что определение расчетных нагрузок по коэффициенту одновременности может дать отклонение до 7% по отношению к нагрузкам, определенным по номограммеТаблица 2.

Расчетная таблица.
Расчетный	Дневная	Вечерняя	Наружное
участок	нагрузка	нагрузка	освещение
		кВ·А
0-1	71,0	76,0
1-2	11,0	25,0
2-3	10,5	22,5
3-4	2,95	14,1
4-5	2,15	10,5
5-6	1,65	8,2
6-7	0,3	1,7
6-8	0,8	3,8	3,7
3-9	7,9	8,0
9-10	7,5	5,4
10-11	7,0	1,0
1-12	65,0	62,3
12-13	63,0	56,0
13-14	33,0	23,0
14-15	10,0	10,0
14-16	24,0	12,0
13-17	37,5	35,5
17-18	22,0	22,0

Таблица 3.

Нагрузки уличного освещения в сельских населенных пунктах.

Контрольная работа по Электроснабжению. 3 📙 Контрольная → 🆔 78886