MV1962-Лабы

21

2.5.Зміст звіту про роботу

Узвіті про цю роботу необхідно привести ескізи конструкції згаданих вище електричних апаратів, що рекомендовано до вивчення, а також схеми і результати досліджень, номінальні параметри та розрахунки, які було проведено під час її виконання.

Контрольні запитання

1 Що являє собою електрична дуга і які процеси відбуваються в ній? 2 Умови успішного гашення дуги змінного струму.

3 Умови успішного гашення дуги постійного струму.

4 Перерахуйте засоби гашення дуги в апаратах із напругою до 1 кВ. 5 Яку конструкцію має дугогасна решітка і як вона працює?

6 Які особливості конструкції дугогасної камери постійного струму?

7 Опишіть конструкцію запобіжників ПР та ПН.

8 Опишіть будову автоматичних повітряних вимикачів. Яке їх призначення і класифікація? 9 Яка різниця між універсальними і установочними автоматами?

10 Як побудовано тиристор і як він працює?

11 Що таке природне вимикання тиристора?

12 Опишіть роботу тиристорного комутатора.

13 Як синхронізувати роботу тиристорів тиристорного вимикача?

14 Що таке гібридний комутаційний апарат?

22

Лабораторна робота №3 ВИВЧЕННЯ СХЕМ РОЗПОДІЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ПІДСТАНЦІЙ І

ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ СИСТЕМИ

Мета роботи – вивчення найбільш поширених схем розподільних пристроїв (РП) підстанцій і електростанцій; чітке уяснення правильної послідовності виконання операцій комутаційними апаратами ; придбання практичних навиків виконання основних оперативних переключень за допомогою стенда – тренажера ділянки електроенергетичної системи.

3.1. Програма роботи

При підготовці до роботи необхідно вивчити:

-основні вимоги до головних схем електроустановок;

-схеми первинних електричних з’єднань електростанцій з одиничною несекціонованою і секціонованою системами збірних шин, з одиночною й обхідною системами збірних шин, із подвійною системою збірних шин;

-спрощені схеми головних знижувальних підстанцій без збірних шин на стороні

вищої напруги при живлені від тупикових або транзитних ліній електропередачі. При цьому необхідно чітко усвідомити переваги, недоліки та область застосування РП з

різноманітними схемами. Крім того,	треба засвоїти	порядок проведення основних
оперативних переключень в РП різного типу підстанцій		і деяких типів електростанцій, що
приведені у рекомендованій літературі	[1, с. 77-81, 252 – 260; 2, с. 13 – 14, 251 -
258].

3.2. Лабораторне обладнання

Лабораторний стенд для виконання цієї роботи має вигляд стенда-тренажера, який являє собою частину електроенергетичної системи з електричними станціями і підстанціями, що зв’язані між собою лініями електропередачі.

На цьому стенді вимикачі моделюються за допомогою тумблерів і сигнальних ламп. Роз’єднувачі, відділювачі і короткозамикачі моделюються поворотними елементами, що дозволяє відображати ввімкнене або вимкнене їх положення. Виконані на стенді схеми РП відповідають схемам у літературі, яка рекомендується для вивчення при підготовці до роботи. Усі схеми доповнені заземлюючими ножами роз‘єднувачів, що дозволяє показувати на тренажері, які точки схеми повинні бути заземленні для безпеки проведення ремонтних робіт.

3.3.Методика виконання роботи

3.3.1Знання, отримані студентом при опрацюванні лекційного курсу і при підготовці до лабораторної роботі з рекомендованою літературою, закріплюють у лабораторії, тренуючись на лабораторному стенді – тренажері у правильності проведення операцій вмикання, вимикання і виводу у ремонт генераторів, трансформаторів, збірних шин і ліній електропередачі конкретної частини електроенергетичної системи. Напочатку занять індивідуально і бригадою проводиться самотренування студентів для перевірки знань властивостей приведених схем і порядку оперативних переключень.

23

3.3.2 Керівник роботи видає кожному студентові індівідуальне завдання для оцінки властивостей конкретної схеми (однієї або двох) і для проведення переключень, необхідних для виводу у ремонт генератора, трансформатора, збірних шин, ліній електропередачі або окремих апаратів.

Кожен студент, продовжуючи індивідуальне самотренування, повинен записати порядок проведення відповідних переключень і виконати їх на конкретному місці за допомогою стенда-тренажера. Рекомендується при цьому застосовувати взаємний контроль членами бригади.

При цьому слід пам’ятати, що при відсутності у схемі ножів заземлення біля роз’єднувачів у таких точках необхідно накладати переносні заземлення.

Наприкінці занять керівник контролює вміння студентів виконувати переключення, знання основних властивостей і область застосування конкретних схем.

3.4. Загальні теоретичні відомості

Як відомо, електрична частина кожної електроустановки насамперед характеризується схемами електричних з’єднань, які розподіляються на дві основні групи: схеми первинних з’єднань і схеми вторинних кіл.

Первинними є ланцюги за допомогою яких електроенергія передається від джерела живлення до електроприймачів, тобто такі, у яких протікають робочі струми навантаження. У таких ланцюгах встановлюють вимикаючі апарати, апарати для обмеження струмів короткого замикання при ненормальних режимах, вимірювальні трансформатори струму та напруги, апарати для захисту електроустановок від перенапруги та ін.

Вторинними э ланцюги, що служать для сполучення вторинного елек-трообладнання, до якого відносяться вимірювальні прилади, релейний захист та автоматика, прилади та апарати управління, сигналізації, блокування і т. ін.

Схеми електричних сполучень можна виконувати у однолінійному та трилінійному зображенні (для трифазних електроустановок).

В однолінійних схемах умовно показують сполучення тільки для однієї фази, що значно спрощує схему та надає їй більшої наглядності. Ці схеми дають не тільки лише загальне уявлення про електроустановку, але і дозволяють також орієнтовно визначити кількість встановленого основного устаткування, бо усі три фази за звичаєм мають однакове обладнання і сполучення одних і тих же апаратів. Такі однолінійні схеми дістали найбільше розповсюдження. Ними користуються при досліджені нормальних і аварійних режимів у процесі проектування і експлуатації, при розробці проти аварійних заходів і т. ін. У однолінійному зображенні складають також і оперативні схеми, якими користуються в умовах експлуатації для безпечного введення в роботу і виведення до ремонту основного електрообладнання, а також для ведення нормального режиму його роботи у будь-який момент часу.

Трилінійні схеми складають для усіх трьох фаз. Їх різновидністю є монтажні схеми, які розробляються на основі трилінійних схем для окремих елементів. На них зображають розташування апаратів, приладів вимірювання та захисту з їх приєднанням, а також зазначають величину перетину проводів та кабелів, їх марку, місце розташування конкретних приладів, умовне маркування вузлів та елементів схеми і т. ін.

Монтажні схеми є основним документом при монтажі електроустановки і використовуються також під час експлуатації при ремонтах електрообладнання, його випробуваннях і т. ін.

При зображені схем електричних сполучень користуються умовними графіч-ними позначками, що встановлені ДЕСТ. Деякі з них приведено у таблиці 3.1.

24

Таблиця 3.1 – Умовні позначення деяких елементів для електричних схем

Генератор	Повітряна лінія
Електростанція	Електропередачі
Енергосистема
Трансформатор	Кабельна	лінія
двообмотковий	електропередачі
Трансформатор	Навантаження електричне
триобмотковий
Автотрансформатор	Вимикач
триобмотковий	Автоматичний
Трансформатор струму	Плавкий
з двома обмотками	Запобіжник
Трансформатор	Вимірювальний
напруги	показуючий прилад
триобмотковий
Реактор	Вимірювальний
струмообмежуючий	реєструючий прилад
Вимикач високрої	Вимірювальний
напруги	інтегруючий прилад
Вимикач навантаження	Обмотка реле та контактора
Роз’єднувач	Лампа	розжарювання
	освітлювальна та сигнальна
відділювач	Елемент	нагрівний
	теплового реле
короткозамикач	Кнопка управління „пуск”
	та „стоп”

На рисунку 3.1 приведено однолінійну схему блоку електростанції незалежно від того, який вид енергоресурсів вона переробляє.

Ця схема складається з таких елементів: синхронного генератора G для перетворення механічної енергії турбіни у електричну; вимикача Q для вмикання та вимикання у нормальному та аварійному режимах; роз’єднувача QS для зняття напруги і створення видимого розриву ланцюга (при ремонті, за вимогою техніки безпеки); приладів релейного захисту та автоматики, які приєднані до трансформаторів струму ТА і до трансформатора напруги TV і призначені для локалізації аварії; зменшення її наслідків і збільшення надійності роботи; вимірювальних приладів для контролю за режимом роботи основного

25

устаткування, за якістю та обліком виробленої і відпущеної споживачам електроенергії; струмопроводи для її каналізації.

На електростанції може бути декілька генераторних блоків, які працюють на загальні збірні шини. При цьому вони можуть мати різні схеми приєднання.

Найбільш простої схемою при напрузі 6 – 10 кВ є схема з однією несекціоно-ваною системою збірних шин (рисунок 3.2). Вона дуже проста і наглядна. Усі приєднання до збірних шин виконуються за допомогою вимикачів і роз’єднувачів. На кожен ланцюг необхідно мати один вимикач, який служить для вмикання і вимикання його у нормальних і аварійних режимах. При необхідності вимикання, наприклад, лінії електропередачі достатньо вимкнути її вимикач. Якщо вимикач виводиться до ремонту, то після його вимикання необхідно вимкнути лінійний і шинний роз’єднувачі.

Таким чином, операції з роз’єд-нувачами необхіді тільки при виводі приєд-нання до ремонту для забезпечення безпеки проведення робіт. Внаслідок однотиповості і простоти операцій з роз’єднувачами ава-рійність за рахунок помилок чергового пер-соналу досить мала, що є перевагою цієї схеми. Крім того вона дозволяє застосо-вувати КРУ, що знижує вартість її монтажу, дозволяє широко застосовувати механізацію і зменшувати час побудови електроустановки.

Рисунок 3.1 – Схема генераторного блоку електростанції

Недоліки цієї схеми такі:

1.Для ремонту збірних шин і шинних роз’єднувачів необхідно вимикати джерело живлення, що приводить до перерви електропостачання усіх споживачів на весь період ремонту.

2.При КЗ на лінії, що відходить від збірних шин, повинен вимкнутися

тільки її вимикач, але при відмові цього вимикача вимикається вимикач джерела живлення, що призводить до перерви електропостачання.

Ці недоліки схеми можуть бути частково усунені розділом збірних шин на секції, число яких відповідає числу джерел живлення. На рисунку 3.2 для цієї мети служить секційний вимикач QB. У залежності від потужності генераторів електростанції секційний вимикач може бути застосований разом із струмо-обмежуючим реактором.

Для ще більшого підвищення надійності електропостачання споживачів застосовують схеми з двома системами збірних шин (рисунок 3.3). У цій схемі кожен елемент приєднується до збірних шин (А1 – основної і А2 - резервної) через розвилку із двох

26

шинних роз’єднувачів. Це дозволяє працювати як на одній з них, так і на другій. Основна система шин секціонована вимикачем QB і реактором LKB. Обидві системи можуть бути з’єднані між собою шиноз’єднувальними вимикачами QA1 і QA2, які у нормальному режимі вимкнені.

Рисунок 3.2 – Схема з однією системою збірних шин

Перевагами цієї схеми є можливість ремонту любої системи збірних шин без вимикання споживачів і джерел живлення, продовження електропостачання споживачів при КЗ на збірних шинах за рахунок перемикання їх на резервну систему, використання шиноз’єднувального вимикача для заміни вимикача любого приєднання схеми. Таким чином ця схема буде досить гнучкою і надійною.

Але недоліком цієї схеми буде наявність великої кількості роз’єднувачів, ізоляторів, струмоведучих матеріалів і вимикачів, більш складна конструкція РП. Окрім того, вагомим недоліком схеми буде використання роз’єднувачів у якості оперативних апаратів, які повинні виконувати велику кількість операцій. При цьому значно зростає ймовірність аварій через помилкові дії оперативного персоналу.

Споживачам, що знаходяться на значній відстані від станцій та до енергосистеми, електроенергія передається на підвищеній або високій напрузі. З цією метою застосовують спеціальні підвищувальні трансформатори Т1 і Т2 (рисунок 3.3),які працюють у блоці з лініями електропередачі. Споживачі, що знаходяться на незначній відстані від станції, та її власні потреби ВП одержують живлення на генераторній напрузі (див. рисунок 3.1).

Для перетворення напруги, поставленої споживачам, що знаходяться на значній відстані від електростанції, застосовують ступеневе її зменшення за допомогою знижувальних трансформаторів, які встановлюють у спеціальних електроустановках – трансформаторних підстанціях. Трансформаторні підстанції приєднуються до електростанцій і до споживачів електроенергії за допомогою інших електроустановок – ліній електропередачі (повітряних і кабельних).

Сукупність електроустановок для передачі та розподілу електроенергії, що складається з ліній електропередачі та підстанцій, які працюють на певній території, називається електричною мережею. При цьому лінії електропередачі можуть бути повітряними (ПЛ або ЛЕП) та кабельними (КЛ), а підстанції – трансформаторними (ТП) та безтрансформаторними – розподільними або розподільчими пунктами (РП).

27

Рисунок 3.3 – Схема з двома системами збірних шин

За схемою приєднання трансформаторних підстанцій до мереж енергосистеми для живлення навантаження Н розрізняють такі їх види: вузлові, прохідні, відгалужувальні, тупикові (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – Можливі схеми приєднання трансформаторних підстанцій: а – вузлова; б – прохідна; в – відгалужувальна; г – тупікова

РП трансформаторних підстанцій можуть мати такі схеми з’єднання елементів, як і РП електростанцій.

Рівень застосованої напруги електропередачі у кожному конкретному випадку визначається техніко – економічним розрахунком за мінімумом приведених витрат з урахуванням віддаленості передачі електроенергії та величини потужності, що передається.

Відповідно до ДЕСТ для ліній електропередачі застосовується така шкала стандартних номінальних (міжфазних) напруг трифазного струму з частотою 50 Гц: (0.22); 0.38; 0.66;

28

(3); 6; 10; 20; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150 кВ. Напруги, означені у дужках, для знов проектуємих мереж застосовувати не рекомендується.

У залежності від розмірів території, на якій діють електричні мережі, розрізняють: районні мережі, що охоплюють великі райони (області), зв’язують електростанції районної (обласної) енергосистеми (системоутворюючі мережі) або районі енергосистеми між собою (мережі міжсистемного зв’язку), місцеві мережі, що обслуговують невеликі райони, з радіусом дії 15... 20 км, які у залежності від призначення території, по якій вони проходять, розрізняють як: міські мережі, мережі промислових підприємств (внутрішньозаводські та внутрішньоцехові), сільські мережі та мережі житлових будинків (внутрішньодомові та внутрішньоквартирні).

Передачу електроенергії при напрузі 110... 750 кВ здійснюють за допомогою повітряних ліній електропередачі, при напрузі 35 кВ за допомогою повітряних та кабельних, а при напрузі нижче 35 кВ – за допомогою кабельних та повітряних. Подекуди застосовуються кабельні лінії 110 і 220 кВ.

За ступенем надійності розрізняють розімкнені та замкнені електричні мережі. Розімкнені – це такі електричні мережі , кожний вузол яких (трансфор-маторна підстанція або розподільчий пункт) може одержувати електроенергію тільки лише з одного боку. У простій замкненій мережі кожний її вузол може одержувати електр-оенергію не більше ніж з двох боків, у складній замкненій мережі – не менше ніж з трьох боків. Живильними називають мережі, що передають електроенергію від енерго-системи споживачам, у тому числі і основні мережі енергосистеми, тобто мережі з напругою 220 кВ та вище.

Розподільними називають мережі, до яких безпосередньо приєднані електроспоживачі. Це мережі напругою до 10 кВ (інколи 20 та 35 кВ). Розподільними називають також інколи мережі більш високої напруги (110... 220 кВ), якщо вони живлять велику кількість приймальних підстанцій, розташованих по території підприємств.

3.5. Зміст звіту про роботу

У звіті кожен студент приводить схеми, що складають, його індивідуальне – завдання, описує їх, вказуючи при цьому переваги, хиби і межі їх застосування, а також приводить перелік дій оперативного персоналу при виконанні певних переключень і відзначає кольоровими олівцями положення апаратів до і після оперативних переключень.

Контрольні запитання

1 Якими схемами характеризуються електроустановки?

2 Наведіть принципову схему генераторного блоку електростанції.

3 Схема електростанції з одинарною системою збірних шин.

4 Схема електростанції з подвійною системою збірних шин.

5 Можливі схеми приєднання трансформаторних підстанцій до мережі.

6 Що таке електрична мережа?

7 Як виконують електричні мережі енергосистеми?

8 Приведіть шкалу номінальних напруг електричних мереж.

9 Що таке розімкнені і замкнені електричні мережі?

10 Як розподіляються електричні мережі за призначенням?

11 Як і хто виконує оперативні переключання в електричних мережах? 12 Що таке ТП і РП?

13 Яка особливість виконання операцій з вимикачами і роз’єднувачами? 14 Як збільшити надійність схеми з однією системою збірних шин?

29

Лабораторна робота №4 ДОСЛІДЖЕННЯ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

КОНДЕСАТОРАМИ ПОПЕРЕЧНОГО ВМИКАННЯ

Мета роботи – вивчення явищ, які відбуваються в електричних мережах промислових підприємств при компенсації реактивної потужності споживачів за допомогою конденсаторних батарей.

4.1.Програма роботи

4.1.1Закріпити основні співвідношення, які визначають втрати активної потужності і напруги в електричних мережах при передачі реактивної енергії споживачам.

4.1.2Вивчити засоби експериментального визначення коефіцієнта потужності

споживачів.

4.1.3Ознайомитися з заходами щодо компенсації реактивної потужності й особливостями різноманітних засобів компенсації.

4.1.4Дослідити вплив пристрою компенсації на підвищення пропускної спроможності електричних мереж і рівня напруги в мережі.

4.1.5Ознайомитися з конструкцією і схемами приєднання конденсаторних установок до електричних мереж [2, с. 219-235; 1, с. 86-100].

4.2.Лабораторне обладнення

Робота виконується за допомогою спеціального лабораторного стенда, на передній панелі якого зображена однолінійна мнемонічна схема цехової ТП номінальної напруги 6 – 10/0,4 – 0,23 кВ з різноманітним навантаженням, яка приведена на рисунку 4.1.

Рисунок 4.1 – Мнемонічна схема лабораторного стенда

30

Активне навантаження умовно представлено лампою розжарювання EL; реактивне – електричною машиною М (моделюється асинхронним двигуном); установка для компенсації реактивної потужності (умовно позначається як конденсатор С) моделюється конденсаторами; трансформатор Т цехової ТП моделюється котушками індуктивності.

Вимірювальні прилади стенда реальні. Вони увімкнені через вимірювальні трансформатори струму і напруги з умовними коефіцієнтами трансформації. При цьому вольтметри вимірюють лінійну (міжфазну) напругу, а замість трифазних лічильників активної та реактивної енергії застосовано однофазні.

4.3. Методика виконання роботи

УВАГА! Починати роботу на лабораторному стенді можна лише за дозволом керівника занять.

4.3.1 За дозволом керівника занять і під його спостереженням подати живлення на лабораторну установку за допомогою штепсельного роз’єму і вмикання автомата на лабораторному щитку. При цьому загоряються сигнальні лампи

«НАПРЯЖЕНИЕ ПОДАНО», HLG1, HLG2 і HLG3; вимикачі SA1 і SA2 повинні бути у положенні „ОТКЛ”.

4.3.2 Натискуючи на кнопку „ПУСК”, подати напругу на трансформатор Т; при цьому загоряється сигнальна лампа „СХЕМА ВКЛЮЧЕНА”. Вольтметром PV1 фіксується первинна напруга трансформатора Т, приведена до його вторинної напруги, а вольтметром PV2 – вторинна напруга на шинах низької напруги (НН) ТП.

Підключення певного навантаження здійснювати вимикачами SA1, SA2 і SB відповідно до вимог таблиці 4.1. Експериментальні виміри під час роботи і подальші розрахунки також вносяться до цієї таблиці.

Використовуючи значення U2 та I2 для режимів 1 – 3 і 6, визначити

S2=

I 2 10−3 ,kVA ,

(4.1)

3U2

для режимів 4 і 5 повну потужність визначати за допомогою Р2 і О2

S2=

10−3 ,kVA.

(4.2)

P2 Q2

Таблиця 4.1 – Результати виконання роботи

№

Режим навантаження

Експеримент

Розрахунок

U1,

U2,

I2,

P2,

Q2,

S2,

∆P,

∆U,

∆U,

Kv cos

kV

cos

V

V

A

kW

ar

A

%

B

%

1

Активне

2Двигун Y

3Активне + двигун ∆

4Активне + двигун ∆ + конденсатор

5Двигун ∆ + конденсатор

6 Активне + конденсатор