1. Дисциплина «Электроснабжение предприятий и электропривод»

1. Состав и краткая характеристика систем электроснабжения (ЭСН) предприятий

ЭСН – обеспечение потребителей электроэнергией (для ЭСН исп. СЭС).

Система электроснабжения (СЭС) – совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией (ЭЭ).

В СЭС выделяют 2 вида установок:

• По производству ЭЭ (электрические станции);

• По передаче, преобразованию и распределению ЭЭ (эл. сети).

Электростанция – предприятие или установка, предназначенная для производства ЭЭ; ЭЭ и тепловой энергии.

В зависимости от вида первичного использования энергии электростанции делятся на следующие группы:

• Тепловые (ТЭС): КЭС – конденсатные, ТЭЦ – теплофикационные;

• Гидравлические (ГЭС);

• Атомные (АЭС).

Обычно объекты народного хозяйства имеют централизованное ЭСН, т.е. ЭСН потребителей от районной энергосистемы.

Энергосистема – совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, соединенных между собой и связанных общностью режимов в непрерывном процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этими режимами.

Электрическая часть энергосистемы – совокупность электроустановок, электрических станций и электрических сетей энергосистемы.

Электрическая энергетическая система (ЭЭС) – электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, преобразования, передачи и распределения ЭЭ.

Основной источник ЭСН народного хозяйства сооружается в следующих случаях:

• Если необходим резервный источник питания для ответственных потребителей;

• При большой потребности в тепловой энергии для производства и коммунально-бытовых нужд;

• При большой удаленности объекта о районной энергосистемы.

Приемник электроэнергии – аппарат, агрегат и др., предназначенные для преобразования ЭЭ в другой вид энергии.

Потребитель электроэнергии – электрический приемник (ЭП) или группа ЭП, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

Системы электроснабжения по назначению делятся:

• Система внешнего ЭСН – для подачи ЭЭ от энергосистемы на объект;

• Система внутреннего ЭСН – для распределения ЭЭ по территории объекта.

В СЭС обычно применяется трехфазная система переменного тока частотой 50 Гц.

В СЭС применяют различные номинальные напряжения. Основой этой шкалы является напряжение ЭП.

Номинальные напряжения сетей равны номинальным напряжениям ЭП. Номинальное напряжение генераторов на электростанциях на 5 % выше номинального напряжения ЭП для компенсации потерь.

Номинальное напряжение на вторичных обмотках трансформаторов на 5 – 10 % выше номинального напряжения ЭП для компенсации потерь стандартизированы.

Основные требования к СЭС: экономичность; надежность; удобство в эксплуатации; безопасность в обслуживании; обеспечение нормируемых показателей качества ЭЭ; использование комплектного оборудования.

70 % выработанной энергии потребляется ПП.

Особенности ЭСН ПП обуславливаются:

• Большой диапазон потребляемой мощности;

• Большое разнообразие ЭП как по составу, мощности, режимам работы, так и по категории надежности ЭСН.

• Расположение ПП, их площадь и размещение потребителей ЭЭ.

Потребители мощности ПП зависят от: вида и количества выпускаемой продукции, уровня механизации и автоматизации, режимов работы.

В зависимости от потребителей мощности ПП делятся на: большой мощности (75 – 100 МВт); средней мощности (5 – 75 МВт); малой мощности (до 5 МВт).

Все ЭП можно классифицировать по следующим признакам:

1) По виду преобразования ЭЭ	2) По общности технологического процесса	3) По режиму работы
Электропривод; Электротехнологические установки (электронагревательные, электролизные, ультразвук, электросварочные и др.); Электроосветительные установки.	Производственные механизмы; Общепромышленные силовые установки (компрессоры, насосы, вентиляторы и др.); Преобразовательные установки; Электросварочные установки; Электротермические установки; Электролизные установки.	Длительного (ДР) - работают длительное время с постоянной или мало изменяющейся нагрузкой (компрессоры, вентиляторы, насос; Кратковременного (КР) – работают короткие промежутки времени, а затем длительно не работают; Работают короткий промежуток времени, а затем короткий промежуток времени не работают. Время цикла до 10 минут.

2. Категории ЭП по надежности электроснабжения (ЭСН)

По надежности ЭСН ЭП делятся на 3 категории (ПУЭ):

• I категория – ЭП, перерыв в ЭСН которых связан с опасностью для жизни людей, с расстройством сложного технологического процесса, с нанесением большого экономического ущерба .повреждением дорогостоящего оборудования, массовым браком продукции, нарушением функционирования важных объектов коммунального хозяйства (согласно ПУЭ). Примеры: электроприводные насосы станции пожарной службы, электропривод вентиляции в химически опасных цехах и т.д. ЭСН приемников этой категории должно осуществляться от 2-х независимых источников питания. Перерыв допускается на время автоматического включения резервного питания (УАВР).

• II категория – ЭП, перерыв в ЭСН которых связан с массовым недовыпуском продукции, простаиванием рабочих механизмов, промышленного транспорта, нарушением нормированной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Примеры: ЭП прокатных цехов, текстильной промышленности, котельные, насосные, школы, д/сады и др. ЭСН приемников этой категории должно осуществляться от 2-х независимых источников питания. Перерыв допускается на время включения резервного питания обслуживающим персоналом (оператор выездной бригады), но не более 30 минут. Допускается ЭСН по одной воздушной линии, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта в течении 1 суток. Допускается ЭСН по одной кабельной линии, состоящей из 2-х кабелей, подключенных к одному аппарату. Допускается при наличии централизованного (складского) резерва трансформаторов и возможности быстрой замены поврежденного трансформатора ЭСН ЭП от однотрансформаторной ТП.

• III категория – все остальные ЭП, не подходящие под определение I и IIкатегорий. Примеры: неответственные складские помещения, неответственное производство (не серийное). ЭСН осуществляется от одного источника питания, перерыв – на время, необходимое для ремонта или замены поврежденного элемента СЭС.

Технологическая схема работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

Для комбинированного производства тепловой и электрической энергии применяют теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), работающие на органическом топливе, с различными схемами использования паровой турбины.

Питательная вода после системы подготовки 18 питательным насосом 1 подается в водяной экономайзер 2, где нагревается за счет теплоты уходящих топочных газов, а затем идет в поровой котел 3, где вырабатывается сухой насыщенный пар, который затем проходит через пароперегреватель 4 и разделяется на два потока. Одна часть пара по паропроводу 5 идет в паровую турбину 6, где энергия пара вначале переходит в механическую энергию, а затем в электрическую энергию в электрогенераторе 7. Остаточный пар из паровой турбины проходит через конденсатор 8, где охлаждается до состояния жидкости, и идет в обратную магистраль 9. Другая часть пара по паропроводу 11 подводится к технологическому производству 12 и к паровым сетевым водонагревателям 13, 14. Конденсат от ТП и конденсатора 15 также возвращается в обратную магистраль.

Работа теплосети: обратная сетевая вода насосом 16 прокачивается через паровые сетевые подогреватели воды 14 и 13 и направляется к потребителю 17 на отопление, вентиляцию и г.в. Для повышения КПД используют регенеративный подогреватель 10.

4. Общее устройство и классификация трансформаторных подстанций (ТрПС)

Подстанция (ПС) – электрическая установка служащая для приема, преобразования, распределения ЭЭ.

Трансформаторная подстанция (ТрПС) – ПС для преобразования напряжения ЭЭ. Главной частью ТрПС является один или несколько силовых трансформаторов.

ТрПС состоит из:

• РУ ВН ();

• Один или более трансформаторов;

• РУ НН ().

Классификация:

1. ТрПС по своему значению и положению ЭЭС делятся на два вида:

• ТрПС ЭС (узловые ПС, РТП(РПП));

• ТрПС МЗ (ГПП (), ПГВ, ТП, РП).

РТП – предназначена для ЭСН городов, крупных промышленных объектов, .

ГПП – со вторичным высоким напряжением.

ПГВ – ТрПС, подключенные к линиям глубокого ввода. Выполняются по упрощенной схеме РУ высшего напряжения.

ТП – трансформаторный пункт – это ТрПС со вторичным низким напряжением, . К ТП подключаются ЭП цеха.

РП – распределительный пункт на напряжение 6(10)кВ, предназначенный для приема и распределения ЭЭ.

1. ТрПС по способу включения в сеть ВН:

• Тупиковые (подключаются на конце линии);

• Проходные (линия заходит и выходит);

• Подключаются к ответвлению от проходящей линии (такие ТрПС называются «на отпайке»).

3. По размещению на территории ПП ТрПС:

• Отдельностоящие;

• Пристроенные;

• Встроенные (занимают часть здания);

• Внутрицеховые (внутри цеха без ограждения или с ограждением)

По способу монтажа ТрПС бывают:

• Сборные (собираются из отдельных узлов или блоков);

• Комплектные:

  • Полностью изготовленные на заводе;

  • Состоит из полностью закрытых шкафов или блоков, в которых размещено оборудование ПС.

  • Комплектно поставляются к месту монтажа в собранном или подготовленном для сборки виде.

5. Общее устройство и классификация РУ

РУ – распределительная электроустановка служащая для приема и распределения энергии и содержащая электрические аппараты, шины и вспомогательные элементы.

Электрические аппараты:	Шины:	Вспомогательные элементы:
Коммутационные; Защитные; Измерительные	Сборные; Соединенные.	Сигнализации; Автоматики; Релейной защиты.

РУ может быть как составляющей частью ТП, так и отдельным устройством. Все существующие РУ можно классифицировать по трем признакам:

По напряжению:	По способу монтажа:	По роду установки:
До 1 кВ; Выше 1 кВ.	Сборные; Комплектные КРУ.	Открытые (ОРУ); Закрытые (ЗРУ).

КРУ – РУ, состоящие из полностью или частично закрытых шкафов со встроенными в них ЭА, шинами и вспомогательными элементами. Полностью изготавливаются на заводе и комплектно отдельностоящими шкафами или секциями из 2-х, 3-х шкафов.

По роду установки КРУ делятся:

• Внутренней установки КРУ;

• Наружной установки КРУН.

По способу крепления основных ЭА:

• Типа КСО (камера сборная одностороннего обслуживания);

• Типа КРУ с ВЭ (выкатные элементы).

6. Назначение, общее устройство и принцип малообъемных масляных выключателей

При передаче и распределении ЭЭ напряжением выше 1000 В включение, отключение и переключение электрических цепей производится под нагрузкой при помощи выключателей.

В маломасляных выключателях (горшковых) масло помещают в стальных или пластмассовых баках и используют его как дугогасящую среду. Металлические баки изолируют от земли фарфоровыми изоляторами, укрепленными на стальной раме.

Область применения:

• ЗРУ 6; 10; 20; 35 и 110 кВ;

• КРУ 6; 10; 35 кВ;

• ОРУ 35; 110; 220 кВ.

Достоинства:

• Небольшое количество масла;

• Небольшая масса;

• Удобный доступ к дугогасительным контактам;

• Возможность создания выключателя на различные напряжения с применением унифицированных узлов.

Недостатки:

• Взрыво- и пожароопасные;

• Нет быстродействия АПВ;

• Сложные условия обслуживания и ремонта;

• Малая отключаемая способность.

Серии:

• ВМП (в РУ 6; 10 кВ, с пружинным или электромагнитным приводом);

• МГГ, МГ, ВМГ (с электромагнитным приводом);

• ВК-10 и ВКЭ-10 (колонкового типа);

• ВМК, ВМУЭ (в установках 35 кВ).

Малообъемные масляные выключатели типа ВМГ-133 ранее выпускались и пока находятся в эксплуатации на подстанциях ПП. В настоящее время выпускают выключатели ВМГГ-10, в которых фарфоровые тяги заменены изоляционными рычагами.

В последнее время выпускают более совершенные маломасляные выключатели типа ВМП-10 для сборных камер (КСО) и типа ВМПП-10 и ВМПЭ-10 для комплектных РУ (КРУ) с пружинными и электромагнитными приводами.

Общий вид выключателя ВМПЭ-10 приведен на рис. три металлических бака из стеклоэпоксидной смолы закреплены на опорных изоляторах и установлены на стальной раме. По обе стороны рамы выведен вал для связи с приводом выключателя. Подвижные контактные стержни проходят через каждый бак в гасительную камеру из фибры или гетинакса, размещенную в нижней части бака, к которому приварен резервуар с маслом. Необходимую амортизацию при включении и отключении выключателя создают пружины и масляный буфер.