Билет 12

1) Определение расчётной нагрузки по средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузки.

Коэффициент формы графика

kфг = 1–1,2 – для групповых графиков;

kфг = 1–3 – для индивидуальных графиков.

Например, режим работы насосного агрегата привода нефтедобывающего станка-качалки характеризуется периодическим графиком нагрузки (рис. 2.9). Коэффициент формы такого графика составляет около 2-х, что приводит к высоким потерям мощности и энергии в элементах электроснабжения данной установки. Поэтому, с целью снижения потерь, к одному источнику питания (трансформатору) подключают несколько таких агрегатов, в результате чего выравнивается групповой график нагрузки.

Например, режим работы насосного агрегата привода нефтедобывающего станка-качалки характеризуется периодическим графиком нагрузки (рис. 2.9). Коэффициент формы такого графика составляет около 2-х, что приводит к высоким потерям мощности и энергии в элементах электроснабжения данной установки. Поэтому, с целью снижения потерь, к одному источнику питания (трансформатору) подключают несколько таких агрегатов, в результате чего выравнивается групповой график нагрузки.

2) Расчёт потерь мощности и электроэнергии в заводских сетях электроснабжения.

Потери активной мощности (кВт) и электроэнергии (кВт-ч) по среднеквадратичному току определяют по формулам:

Потери реактивной мощности (квар) и реактивной энергии (квар-ч) составят:

где R и X - активное и индуктивное сопротивления воздушной или кабельной линий.

Билет 13

1) Определение расчетной нагрузки по средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм).

Коэффициент максимума характеризует превышение максимальной нагрузки над средней за максимально загруженную смену. Величина, обратная коэффициенту максимума называется коэффициентом заполнения графика нагрузки kзап:

Расчёты нагрузок проводят для активных и для реактивных мощностей.

Недостаток метода упорядоченных диаграмм в том, что он не содержит элемента прогнозирования нагрузок.

Порядок расчёта по методу упорядоченных диаграмм:

1) все электроприёмники разбиваются на однородные по режиму работы группы с одинаковыми значениями коэффициентов использования и коэффициентов мощности,

2) в каждой группе электроприёмников и по узлу в целом находят пределы их номинальных мощностей и приведённое число приёмников, при этом все электроприёмники приводятся к ПВ=100%,

3) подсчитывают номинальную мощность узла,

4) определяют для групп электроприёмников коэффициент использования и коэффициент мощности cosφ по справочным таблицам и по характеристикам оборудования,

5) определяют активную и реактивную потребляемую мощность за наиболее загруженную смену: Qсм=Рсмtgφ,

6) определяют суммарную активную и реактивную нагрузку для узла для разнородных групп электроприёмников,

7) определяют средневзвешенное значение коэффициента использования узлаи коэффициента мощности по tgφуз:

8) определяют эффективное приведённое число электроприёмников nп,

9) с учётом коэффициента максимума определяют расчётную максимальную нагрузку,

10) определяют полную мощность:

и расчётный ток:

2) Расчёт электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей в сетях до 1кВ

Расчет электрических нагрузок в сетях 0,38 кВ производится исходя из расчетных нагрузок на вводе потребителей и соответствующих коэффициентов одновременности отдельно для дневного и вечернего максимумов:
Р_Д = К_О · ∑ Р_ДI (2.1)
Р_В = К_О · ∑ Р_ВI, (2.2)
где Р_Д, Р_В – расчетная дневная, вечерняя нагрузки на участке линии или шинах трансформаторной подстанции кВт; К_О – коэффициент одновременно­сти, табл. 2.1; Р_ДI, Р_ВI – дневная, вечерняя нагрузки на вводе I-го потребителя, кВт, табл. 2.2.

При смешанной нагрузке отдельно определяются нагрузки на участках сети с жилыми домами, с производственными, общественными помещениями и коммунальными предприятиями с использованием соответствующих коэффициентов одновременности. Суммирование нагрузок участков сети производится по табл.2.3.
Полная мощность на участках сети 0,38 кВ определяется из расчетных активных нагрузок Р_Р этих участков и соответствующих коэффициентов мощности (cosφ), приведенных в табл.2.4,
.

Билет 14

1) Определение электрической нагрузки по методу коэффициента расчётной нагрузки.

Под расчетной понимается такая условная нагрузка, которая эквивалентна реальной нагрузке

по наиболее тяжелому тепловому эффекту. В связи с этим рассматривают следующие 2 определения расчетной нагрузки:

1. Расчетная нагрузка, определяющая нагрев (износ) изоляции.

2. Расчетная нагрузка, определяющая нагрев токоведущих частей.

Из двух значений расчетной мощности используют наибольшее значение. Как правило, этим значением является нагрузка, которая обусловливает наибольший нагрев проводника над температурой окружающей среды. При этом значение расчетной мощности определяется как:

2) Определение расчётной нагрузки однофазных электроприёмников.

При подключении к трехфазной четырехпроводной сети одного, двух или трех однофазных приемников различной мощности на фазное напряжение (1ф + 0), например сварочных трансформаторов, условная трехфазная мощность принимается равной тройной нагрузке наиболее загруженной фазы: Р_3фу = 3S_пв √ПВ cosφ = 3Р_{одноф ном}, где S_пв – паспортная мощность, кВА;

Р_{одноф ном} – номинальная мощность наиболее загруженной фазы, кВт.

При включении на линейное напряжение условная трехфазная мощность: одного электроприемника

Р_3фу = √3 Р_{одноф ном},

двух, трех электроприемников

Р_3фу = 3Р_{одноф ном.}

Если электроприемников больше трех и они имеют одинаковые К_и и cosφ, тогда

Р_{3ф max} = 3Р_{одноф ном} К_и К_р.

Для определения К_р необходимо определить эффективное число электроприемников: n_э =, где ∑Р_{одноф ном} – сумма номинальных мощностей однофазных электроприемников данного расчетного участка сети; р_{одноф max} - наибольшая максимальная мощность однофазного электроприемника.

Расчетная максимальная нагрузка

Р_р =К_р Р_см = К_р К_и Р_ном.

Общая средняя мощность для данного участка сети, к которому подключены однофазные и трехфазные электроприемники,

Р_см = Р_{см трехф} + 3Р_{см одноф}, где Р_{см трехф} – суммарная средняя мощность трехфазных электроприемников за наиболее загруженную смену.

Аналогично определяют Q_см.

Билет 15

1) Расчёт электрических нагрузок сельскохозяйственных потребителей в сетях 6…20 кВ

Р_В=К₀*SР_Вi (1.2)

где К₀ – коэффициент одновременности;

Р_Д, Р_В – расчётная дневная, вечерняя нагрузка на участке линии или шинах трансформаторной подстанции, кВт;

Р_Дi , Р_Вi – дневная, вечерняя нагрузка i-го потребителя и i-го элемента сети, кВт.

Расчётные электрические нагрузки потребителей суммируются с коэффициентами одновремённости приведёнными (в таблице) в сетях 6 – 20 кВ,

2) Выбор коммутационных и защитных аппаратов в сетях до 1 кВ.

Для защиты электрических сетей и электрооборудования до 1 кВ от ненормальных режимов применяют автоматические выключатели, плавкие предохранители и различные комбинированные аппараты.
Предохранители дешевле и проще в эксплуатации, чем автоматы, но автоматические выключатели по сравнению с предохранителями имеют ряд преимуществ: при перегрузках и КЗ отключают все фазы защищаемой сети и исключают неониофазные режимы; уменьшают длительность простоя электроустановок; более безопасны в обслуживании.
Автоматы применяют при использовании средств и устройств автоматики и в случаях необходимости автоматического или дистанционного управления, быстрого восстановления напряжения и при частых аварийных отключениях.
В других случаях рекомендуется применять инерционные и безинерционные предохранители, при этом инерционность предохранителя выбирается в зависимости от характера нагрузки. Для исключения наполиофазных режимов применяют предохранители с блок-контактном в сочетании с пускателями или контакторами. Перспективны полупроводниковые (электронные) защитно-коммутационные и пускорегулирующие устройства: тиристорные выключатели, пускатели, станции управления и т.п.

В целом условия согласования характеристик аппаратов защиты (предохранителей и автоматов) с сечениями проводов и кабелей защищаемых сетей, можно обобщить в виде:

где - номинальный ток или ток срабатывания аппарата защиты, А; - кратность допустимого длительного тока по отношению к номинальному току (или току срабатывания) аппарат защиты, %.
Значение нормируются ПУЭ в зависимости от условий окружающей среды, типа аппарата защиты, изоляции проводов и кабелей. Таким образом, выбор предохранителей и автоматов для защиты сетей напряжени5ем до 1 кВ тесно связан с выбором сетей проводов и кабелей.

Билет 20

1) Конструктивное исполнение сетей электроснабжения промпредприятий.

о конструктивному исполнению сети напряжением до 1000 в могут быть воздушными и кабельными.

При радиальной схеме электроснабжения электрическая энергия от трансформаторной подстанции по питательной линии поступает в распределительный силовой шкаф. Распределительный силовой шкаф снабжен горизонтально расположенными фазовыми шинами и предохранителями, стоящими вертикально. В верхней части шкафа установлен общий рубильник, позволяющий отключать шкаф от сети во время ремонтов или присоединения новых цепей и т. п. Корпус шкафа изготовлен из стального листа и уголков; токоведущие части изолируются при помощи фарфоровых или пластмассовых изоляторов.

Распределительные шкафы изготовляют на 3, 5, 7, групп (трехфазных цепей) или на 4, 6, 8 групп. На внутренней стороне крышки шкафа дается схема его соединений с указанием номеров групп, приемников, получающих ток группы, сечения провода и номинального тока плавкой вставки. Располагаются силовые распределительные шкафы обычно около стен или колонн цеха. К шкафам питательные линии подводятся изолированными проводами в стальных трубах или кабелем, проложенным в каналах. Прокладка изолированных проводов в стальных трубах рекомендуется в производственных помещениях в качестве основного способа для силовых распределительных сетей низшего напряжения и в отдельных случаях для питающих сетей. Шинопроводы комплектуются из стандартных легко соединяемых секций. Секции шинопровода представляют собой стальной короб длиной 3 м из листовой стали толщиной 1,5 мм. Внутри короба в изоляторах прокладывают токоведущие медные шины. Шинопровод ШПШ-1-250. предназначен на напряжение до 500 в, на 250 а; размеры 25X4 мм; расстояние между осями шин 40 мм.

2) Определение приведенного числа трёхфазных и однофазных приёмников электроэнергии

Билет 21

1) Применение методов математической статистики к расчёту электрической нагрузки

ВРОДЕ ДАВАЛ НА ЛЕКЦИИ

2) Схемы электроснабжения промышленных и городских (жилые и общественные здания) потребителей электроэнергии напряжением до 1кВ.

Сети напряжением до 1 кВ, предназначенные для обеспечения

электроэнергией силовых электроприемников, условно делятся на питающие

и распределительные. Питающая сеть соединяет с ТП

цеховые РУ (распределительные панели, щиты, шкафы, шинопроводы,

пункты и т.п.), распределительная служит для питания силовых электроприемников

. М а г и с т р а л ь н ы е питающие сети рекомендуется применять в

цехах энергоемких производств при распределении электроэнергии от

трансформаторов мощностью 1600 и 2500 кВА, что позволяет существенно

сократить количество прокладываемых кабелей, а также при

возможных изменениях технологического процесса, вызывающих необходимость

частой замены оборудования.

Р а д и а л ь н ы е схемы внутрицеховых питающих сетей (рис. 6.16)

следует применять при неблагоприятной окружающей среде (взрывоопасные

и пожароопасные зоны, наличие токопроводящей пыли, химически

активная среда), а также при повышенных требованиях к надежности

электроснабжения потребителей.

Билет 22

1) Расчёт потребления электроэнергии промышленными предприятиями.

2) Выбор магистральных и радиальных шинопроводов.

Схемы могут быть: радиальными, магистральными и смешанными, с односторонним и двусторонним питанием.
При магистральном схеме питание от подстанций к отдельным узлам нагрузки и мощным приемникам осуществляется по отдельной линии.

Магистральные силовые питающие сети рекомендуется применять:
в энергоемких производствах при распределении электроэнергии от трансформаторов мощностью 1600 и 2500 кВ • А;
при создании модульных сетей для производств с равномерно распределенной нагрузкой по площади цеха;
при частых заменах технологического оборудования.

Чаще всего такие схемы применяют в цехах машиностроительных заводов, в цехах цветной металлургии, на предприятиях приборостроения, в экспериментальных производствах и др.
Магистральные сети выполняют шинопроводами или кабелями.

Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, прокладывают в зонах, где их повреждение транспортом или перемещаемыми грузами маловероятно.

Радиальные схемы выполняют одноступенчатыми, когда питание осуществляется непосредственно от ТП (РП3 на рис. 2.8) и двухступенчатыми, когда питание осуществляется от промежуточного РП (РП2).

Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении приемников в цехе или на отдельных его участках, а также для питания приемников во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях, где невозможно применение магистральных схем. Их выполняют кабелями или проводами, прокладываемыми открыто, в трубах, в специальных каналах.

К достоинствам радиальных схем относятся: высокая надежность и удобство автоматизации, поэтому они рекомендуются для питания потребителей I категории.

К недостаткам этих схем относятся: значительный расход проводникового материала, ограниченная гибкость сети при перемещениях технологического оборудования, необходимость в дополнительных площадях для размещения силовых РП.

Билет 23

1) Определение расчётной нагрузки однофазных электроприёмников.

2) Понятие о селективности срабатывания защитных аппаратов в сетях до 1кВ.

При проектировании и эксплуатации современных систем электроснабжения основной задачей является обеспечение селективности, т.е. координации рабочих характеристик аппаратов защиты при любых типах повреждения.

Селективная защита позволяет использовать аппараты защиты с отключающей способностью ниже, чем расчетный ток КЗ в точке его установки, учитывая, что другое устройство защиты с необходимой отключающей способностью имеется на стороне питания. В таком случае характеристики этих устройств должны согласовываться так, чтобы значение удельной энергии (I²t), пропускаемой устройством на стороне питания, было не выше выдерживаемого без повреждения устройства на стороне нагрузки и защищаемых линий.

Поскольку большинство неисправностей в цепях появляется во время эксплуатации, то частичная селективность применима, если предел селективности выше значения тока КЗ на конце линии. В этом случае говорят о рабочей селективности. Ее реализация часто весьма удобна, экономична и проста.

Различают следующие виды селективной защиты:

• токовая селективность;
• временная селективность;
• энергетическая селективность;
• зонная селективность.

Билет 24

1) Понятие о средних и среднеквадратичных электрических нагрузках; постоянная времени нагрева.

Средняя нагрузка – постоянная, неизменная во времени нагрузка в течение рассматриваемого промежутка времени, которая вызывает такой же расход электроэнергии, что и реальная, изменяющаяся нагрузка за этот же промежуток времени (Т):

На практике средняя нагрузка определяется по показателям электрических счетчиков, либо других приборов, с помощью формул:

В практических целях в качестве средней нагрузки используется среднечасовая, средняя нагрузка за смену, за сутки, среднегодовая нагрузка. Для определения расчетной нагрузки используется средняя нагрузка за наиболее нагруженную смену, в качестве которой выбирается смена с наибольшим расходом электроэнергии. Средняя мощность используется также и для определения расхода электроэнергии потребителей.

Среднеквадратичная нагрузка – нагрузка, которая не изменяется в течение промежутка времени Т и вызывает потери мощности и энергии в элементах системы электроснабжения потребителей такие же, как реальная нагрузка, изменяющаяся за это же время:

Среднеквадратичная нагрузка используется для определения потерь мощности и энергии в элементах системы электроснабжения. Понятие «среднеквадратичная нагрузка» приводит к понятиям «дисперсия нагрузки» и «стандартное отклонение нагрузки»:

Предельной допустимой температурой нагрева проводов и аппаратов называется такая температура, при которой гарантируется надежная длительная их работа. Предельной температурой изоляции и проводов с изоляцией называется такая наибольшая температура, воздействию которой изоляция может подвергаться длительное время без понижения ее электрических и механических свойств. Для длительного установившегося теплового процесса нормы допустимого нагрева изоляции и проводов с изоляцией предусмотрены ГОСТами. Согласно ГОСТ все виды изоляционных материалов разделены на семь классов нагревостойкости, каждому из которых соответствует допустимая температура нагрева.

2. Планы сетей электроснабжения промышленных предприятий.

Схема электроснабжения промышленного предприятия показывает связь между источником питания и потребителями электроэнергии предприятия и должна удовлетворять следующим основным требованиям: 1) обеспечивать необходимую надежность питания потребителей; 2) быть простой и удобной в эксплуатации; 3) все элементы схемы должны находиться в работе и иметь такие параметры, чтобы при аварии оставшиеся в работе элементы схемы могли принять на себя полностью или частично нагрузку отключившегося элемента; 4) учитывать перспективы развития предприятия (подключение дополнительных мощностей).

Электроснабжение промышленных предприятий осуществляется по ступенчатому принципу построения схем. Ступень электроснабжения – узлы схемы, между которыми энергия, получаемая от ИП, передается определенному числу потребителей.

Схемы бывают одно- и двухступенчатыми.

Одноступенчатые схемы - для предприятий малой мощности и с небольшой территорией.

Многоступенчатые схемы – когда в сеть последовательно включено несколько промежуточных РП одного напряжения. Промежуточные РП позволяют освободить шины ГПП с дорогостоящими выключателями от большого количества отходящих линий.

Уменьшение ступеней в схемах упрощает коммутацию, защиту и автоматику сетей, снижает потери электроэнергии.

При построении электрических сетей напряжением 6-220 кВ промышленных предприятий в зависимости от категории надежности электроснабжения, мощности и расположения нагрузок применяются радиальные и магистральные схемы распределения энергии. Часто обе схемы используются одновременно, дополняя друг друга.

Радиальные схемы, как правило, применяются, когда ТП размещены в различных направлениях от ИП и сети выполняются независимыми друг от друга и без ответвлений по пути следования. Радиальные схемы содержат большое количество коммутационных аппаратов и линий 6-10 кВ. Поэтому применять их нужно при надлежащем обосновании, для питания достаточно мощных и ответственных потребителей. Достоинствами радиальных схем являются удобство эксплуатации, высокая надежность работы, возможность применения простой и надежной защиты и автоматики.

Магистральной схемой называется такая схема, при которой питание нескольких ТП осуществляется ответвлением от одной или двух проходящих рядом параллельных линий (одиночных и двойных магистралей). Такие схемы применяются при одностороннем от ИП расположении электрических нагрузок.

При магистральных схемах уменьшается число коммутационных аппаратов, а следовательно, и капитальных вложений в строительство сетей, они более удобны при выполнении резервирования цеховых ТП от второго источника питания.

Недостатками магистральных схем являются усложнения конструктивного исполнения высоковольтного вводного устройства цеховых ТП по сравнению с радиальными схемами, в которых трансформаторы в большинстве случаев присоединяются наглухо, а также одновременное отключение нескольких трансформаторов, присоединенных к магистрали, при ее повреждении. Число трансформаторов, подключаемых к одной магистрали, обычно не превышает 2-3 при мощности трансформаторов 1000-2500 кВА и 4-5 при мощности 250-630 кВА.

Билет 25

2) Коэффициент расчётной нагрузки: понятие, алгоритм определения указанного коэффициента.

Билет 27

1) Определение электрической нагрузки группы потребителей напряжением до 1 кВ по методу коэффициента расчётной нагрузки.

В соответствии с РТМ 36.18.32.4-92 расчетная активная мощность группы электроприемников (количество электроприемников в группе более одного) на напряжение до 1 кВ определяется по выражению

Групповой коэффициент использования

(1.3)

Значение К _р зависит от эффективного числа электроприемников (n _э), группового коэффициента использования (К _и), а также от постоянной времени нагрева сети, для которой рассчитываются электрические нагрузки.

В случаях, когда расчетная мощность Р _р, вычисленная по выражению (1.2), окажется меньше номинальной наиболее мощного электроприемника (р _н.макс), следует принимать Р _р = р _н.макс.

Расчетная реактивная мощность определяется следующим образом:

- для питающих сетей (питающих распределительные шинопроводы, пункты, сборки, щиты) в зависимости от значения n _э:

при n _э £ 10 (1.5)

при n _э > 10 (1.6)

- для магистральных шинопроводов и на шинах цеховых трансформаторных подстанций, а также при определении реактивной мощности в целом по цеху, корпусу:

(1.7)

где tgj_i - коэффициент реактивной мощности i -го электроприемника, принимаемый по табл. 1.6 по значению cosj.

При определении р _н для многодвигательных приводов учитываются все одновременно работающие электродвигатели данного привода.

Для электродвигателей с повторно кратковременным режимом работы их номинальная мощность приводится к длительному режиму (ПВ =100 %).

Значение токовой расчетной нагрузки, по которой выбирается сечение линии по допустимому нагреву, определяется по выражению:

(1.10)

где - полная расчетная мощность узла нагрузки, кВ·А.

2)

Критерии выбора автоматического выключателя
Выбор автоматического выключателя производится с учетом:
электрических характеристик электроустановки, для которой предназначен этот автоматический выключатель
условий его эксплуатации: температуры окружающей среды, размещения в здании подстанции или корпусе распределительного щита, климатических условий и др.
требований к включающей и отключающей способности при коротких замыканиях, эксплуатационных требований: селективного отключения, требований к дистанционному управлению и индикации и соответствующим вспомогательным контактам, дополнительным расцепителям, соединениям.
правил устройства электроустановок, в частности требований в отношении обеспечения защиты людей
характеристик нагрузки, например электродвигателей, люминесцентного освещения, разделительных трансформаторов с обмотками низкого напряжения
Следующие замечания относятся к выбору низковольтного автоматического выключателя для использования в распределительных системах.
Выбор номинального тока с учетом окружающей температуры
Номинальный ток автоматического выключателя определяется для работы при определенной температуре окружающей среды, которая обычно составляет:
30°С для бытовых автоматических выключателей
40°С для промышленных автоматических выключателей
Функционирование этих автоматических выключателей при другой окружающей температуре зависит главным образом от технологии применяемых расцепителей

Автоматические выключатели могут быть нерегулируемые и регулируемые.

У нерегулируемых выключателей уставки расщепителей

определены заводом-изготовителем и не подлежат коррекции в процессе

эксплуатации. Регулируемые автоматические выключатели имеют

специальные приспособления, позволяющие изменять ток уставки.

Потребляемый ток цепи должен быть меньше или равным номинальному току автоматического выключателя, который в свою очередь должен быть не больше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (Ib<=In<=Iz)

Номинальный ток срабатывания автоматического выключателя (для защиты от перегрузки по току) должен быть примерно в 1,5 раза меньше, чем максимально допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля (In<=1,45*Iz)

где Ib – потребляемый ток цепи, нагрузка

Iz – допустимая нагрузка электрической цепи или кабеля

In – номинальный или заданный ток устройств защиты от чрезмерного тока