Шпаргалка по "Физике"

5/ Электрические схемы электростанций  и подстанций.

Главная электрическая  схема электростанции (подстанции) - Схема соединений основного оборудования электрической части электростанции (подстанции) с указанием типов и основных электрических параметров оборудования Структурная электрическая схема зависит от состава оборудования (числа генераторов, трансформаторов), распределения генераторов и нагрузки между распределительными устройствами (РУ) разного напряжения и связи между этими РУ.

 показаны структурные  схемы ТЭЦ. Если ТЭЦ сооружается  вблизи потребителей электроэнергии U = 6 — 10 кВ, то необходимо иметь распределительное устройство генераторного напряжения (ГРУ). Количество генераторов, присоединяемых к ГРУ, зависит от нагрузки 6—10 кВ. На рис. (2, а) два генератора присоединены к ГРУ, а один, как правило, более мощный,—к распределительному устройству высокого напряжения (РУ ВН). Линии 110—220 кВ, присоединенные к этому РУ, осуществляют связь с энергосистемой.

 Если вблизи ТЭЦ  предусматривается сооружение энергоемких  производств, то питание их  может осуществляться по ВЛ 35—110 кВ. В этом случае на ТЭЦ предусматривается распределительное устройство среднего напряжения (РУ СН) (рис. 2, б). Связь между РУ разного напряжения осуществляется с помощью трехобмоточных трансформаторов или автотрансформаторов.

 При незначительной  нагрузке (6 —10 кВ) целесообразно блочное соединение генераторов с повышающими трансформаторами без поперечной связи на генераторном напряжении, что уменьшает токи КЗ и позволяет вместо дорогостоящего ГРУ применить комплектное РУ для присоединения потребителей 6—10 кВ (рис. 2, б). Мощные энергоблоки 100—250 МВт присоединяются к РУ ВН без отпайки для питания потребителей. Современные мощные ТЭЦ обычно имеют блочную схему.

 На рис. 3 показаны  структурные схемы электростанций  с преимущественным распределением  электроэнергии на повышенном напряжении (КЭС, ГЭС, АЭС). Отсутствие потребителей вблизи таких электростанций позволяет отказаться от ГРУ. Все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами. Параллельная работа блоков осуществляется на высоком напряжении, где предусматривается распределительное устройство (рис. 3, а).

Если электроэнергия выдается на высшем и среднем напряжении, то связь между РУ осуществляется автотрансформатором связи 

6. Электрооборудование электростанций и подстанций.

Одной из немаловажных характеристик КТП является качественно устроенная система контроля климата внутри помещения. Эффективность работы электроагрегатов во многом зависит от состояния окружающей среды. Уровень влажности и температура являются важными показателями для работы.

Для создания нормальных условий эксплуатации КТП схемой предусмотрено внутреннее освещение. По требованию заказчика возможно исполнение комплектной трансформаторной подстанции с фидером уличного освещения.  электрооборудование электростанций и подстанций . Схема КТП предусматривает контроль тока и напряжения на стороне 0,4 кВ.Опоры воздушных линий поддерживают провода на необходимом расстоянии от поверхности земли, проводов других линий, крыш зданий и т п. Опоры должны быть достаточно механически прочными в различных метеорологических условиях.Высококачественное электрооборудование, поставляемое компанией "Промышленная энергетика", полностью соответствует современным нормам и стандартам, что подтверждается сертификатами известных промышленных российских компаний. Высочайший уровень производства достигается за счет использования современных западных технологий.  электрооборудование электростанций и подстанций . Для изготовления металлических стоек ЛЭП используют сталь определённых марок. Столбы из металла покрывают специальными красками и оцинковывают, что защищает поверхность от влияния окружающих факторов.Охлаждающее оборудование забирает горячее масло в верхней части бака и возвращает охлаждённое масло в нижнюю боковую часть. Холодильный агрегат имеет вид двух масляных контуров с непрямым взаимодействием, один внутренний и один внешний контур. Внутренний контур переносит энергию от нагревающих поверхностей к маслу, во внешнем контуре масло переносит тепло к вторичной охлаждающей среде.  электрооборудование электростанций и подстанций . Для ответвления от основного пути используются ответвительные опоры. ограждение подстанции Угловые применяются при поворотах направления линии. При небольших углах применяются промежуточные опоры, в других случаях необходимо использование анкерных опор.Металлические опоры ЛЭП предназначены для установки на высоковольтных линиях электропередач. Опоры ЛЭП эксплуатируются в районах с расчётной температурой воздуха до -65˚С и выше.  электрооборудование электростанций и подстанций . Опоры металлические представляют собой пространственный каркас, собираемый из стального проката на болтовых соединениях. Изделия удобны при транспортировке за счёт компактности пакетов деталей.

Трансформаторы ТМ дополнительно  требуют проведения систематических осмотров для определения степени увлажнения сорбента воздухоосушителя. При насыщении сорбента влагой требуется его замена на новый (на приобретение которого требуется расход средств) или на регенерированный (на регенерацию требуется расход тепловой энергии). В трансформаторах типа ТМЗ при хранении и эксплуатации необходимо систематически контролировать обязательное наличие избыточного давления азота (необходимо его подкачивать даже при наличии полной герметизации), так как возможно снижение давления азота за счёт поглощения его маслом. подстанция тсвп  электрооборудование электростанций и подстанций . Железобетонные опоры, в зависимости от условий эксплуатации, производятся в различных конструктивных исполнениях и имеют различные геометрические размеры и эксплуатационные параметры. Железобетонные опоры изготавливаются методом вибрирования из тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В30, класса бетона по морозостойкости не менее F200. Срок службы железобетонных опор достигает 50 лет и более.

7/Типы конфигураций электрических сетей

Многообразие усилий работы различных объектов (в том  числе и военных) обуславливает  многообразование схем их электроснабжения. Принято различать два основных направления развития схем электроснабжения:

1. Классическое, которое развивается в основном в тех районах, где рост нагрузки потребителей только предполагается или развивается одновременно со строительством электроэнергетических сетей.

2. Вынужденное, где  электроэнергетические сети уже  построены и рассчитаны на  определенную нагрузку и категоричность, но в последствии возникает необходимость в или увеличении способности сети, или в строительстве новых отпаек от существующей сети, или вообще изменении их конфигурации.

Такие сети, как правило, носят названия или простых замкнутых, или сложно замкнутых конфигураций электроэнергетических сетей.

Схемы питания потребителей зависят от удаленности источников энергии, общей схемы электроснабжения данного района, территориального размещения потребителей и их мощности, требований, предъявляемых к надежности, живучести и т.п.

Выбрать тип и конфигурацию сети очень сложно, т.к. они должны удовлетворять условиям надежности, экономичности, удобства в эксплуатации, безопасности и возможности развития.

Конфигурация сети определяется взаимным расположением элементов линий, а тип сети зависит от категории потребителей и степени их надежности и живучести.

Потребители 1 категории  должны обеспечиваться электроэнергией  от двух независимых источников питания  по двум отдельным линиям. Они допускают перерыв в электроснабжении на время автоматического включения резервного источника питания.

Для потребителей 2 категории  в большинстве случаев также  предусматривается питание по двум отдельным линиям, либо по двухцепной линии. Так как аварийный ремонт воздушных линий непродолжителен, правила допускают электроснабжение потребителей 2 категории и по одной линии.

Для потребителей 3 категории  достаточно одной линии. В связи  с этим применяют не резервированные  и резервированные схемы.

Не резервированные – без резервных линий и трансформаторов. К ним относятся радиальные схемы (рис. 1., а), питающие потребители 3 категории (иногда 2 категории). Резервированные схемы питают потребителей 1 и 2 категории. К ним относятся кольцевые (рис. 1., б), с двухстронним питанием (рис. 1., г) и сложно замкнутая с узловыми точками I, II, III, IV (рис. 1., д).

Рис. 1. Конфигурации электроэнергетических  сетей: ПС – подстанция; А1 и А2 –  питающий узлы (станции или подстанции) а) – радиальная конфигурация; б) –  кольцевая конфигурация; в – одноцепная с) двухсторонним питанием; г) – двухцепная магистральная конфигурация; д) – сложно замкнутая конфигурация.

В ряде случаев строительство  линий в резервированных линиях проводится в два этапа. Строится одна линия и только при росте нагрузки до проектной сооружается вторая. Могут применяться и смешанные конфигурации линий электропередач – резервированные совместно с не резервированными.

Графически электрические  сети представляют в виде принципиальных схем, на которых все элементы изображают условными знаками, соединенными между собой в той же последовательности, как и в действительности.

Принципиальные схемы  электрических сетей обычно составляют в наиболее наглядном виде, чтобы  легко можно было проследить все  цепи питания. При этом взаимное расположение на схеме ТП и РП, форма и длина ЛЭП могут не соответствовать масштабу и истинному расположению их на местности, а коммутационные аппараты, измерительные приборы и средства защиты на этих схемах могут отсутствовать.

8. Режимы работы нейтралей.

Трехфазные  электрические сети представляют собой  совокупность трех фазных цепей, объединенных через обмотки электрических  машин – генераторов, трансформаторов, двигателей. Обмотки электрических  машин трехфазных сетей при соединении по схеме «звезда» (рис. 1) образуют общую точку Н, которую называют нейтралью. Фазные напряжения U_А, U_В, U_С – это напряжения между фазными выводами обмоток и их нейтралью.

Рис. 1. Трехфазная сеть

Трехфазные цепи в нормальном режиме могут быть или  полностью изолированы от земли, или из режимных соображений какая-либо точка трехфазной системы может  быть соединена с землей. Для выполнения заземления используется заземляющее  устройство, представляющее собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников.Заземления в электротехнических установках могут быть следующих видов:А. Рабочее заземление – это преднамеренное соединение с заземляющим устройством какой-либо точки токоведущих частей электрической установки, необходимое для обеспечения ее работы. Осуществляется обычно рабочее заземление путем заземления нейтралей обмоток генераторов или силовых трансформаторов.Б. Защитное заземление – заземление металлических нетоковедущих частей и вторичных обмоток измерительных трансформаторов тока и напряжения из соображений безопасности людей. В. Грозозащитное заземление – заземление разрядников и молниеотводов.Сети, в которых выполнено рабочее заземление, становятся заземленными электрическими сетями. Сети, в которых рабочее заземление отсутствует, называют незаземленными сетями.Способ заземления нейтралей практически не сказывается на нормальном режиме работы сети, но при повреждении фазной изоляции оказывает решающее влияние на режим работы сети: на величину тока замыкания на землю и размеры разрушений, вызываемых им в месте повреждения; на величину напряжений фаз относительно земли и связанных с ними условий работы изоляции; на работу цепей связи. Величина тока замыкания на землю определяет требования, предъявляемые к заземляющим устройствам электроустановок и к релейной защите от замыканий на землю. Принятый способ заземления нейтралей обусловливает электрические характеристики этого аварийного режима и определяет способы защиты электроустановки от него.Заземление нейтрали может быть осуществлено непосредственным ее соединением с заземляющим устройством электроустановки (глухозаземленная нейтраль) или через индуктивное сопротивление, или активное сопротивление. Чем меньше величина сопротивления в нейтрали, тем больше отличаются токи замыкания на землю и напряжения относительно земли от этих величин в незаземленных системах. Эффективность заземления нейтрали по условиям работы изоляции удобно характеризовать отношением максимального напряжения неповрежденной фазы относительно земли при замыкании на землю U_фз к нормальному фазному напряжению U_ф; это отношение называют коэффициентом эффективности заземления нейтрали

 (1)Если К_З ≤ 1,4, то такое заземление нейтрали называют эффективным, а сеть – эффективно заземленной. Это имеет место, если нейтрали всех или некоторых обмоток электрических машин, объединенных сетями одного напряжения, заземлены наглухо или через небольшое индуктивное сопротивление.В эффективно заземленных сетях нарушение изоляции на землю означает КЗ, сопровождающееся протеканием больших аварийных токов. Поврежденный участок подлежит быстрому автоматическому отключению устройствами релейной защиты с последующим АПВ. Если нейтраль заземлена через большое индуктивное сопротивление, величина которого примерно равна результирующему емкостному сопротивлению системы, то такое заземление нейтрали называют резонансным, а сеть – резонансно заземленной.В резонансно заземленных сетях ток в месте нарушения изоляции и перенапряжения, возникающих при дуговых замыканиях на землю, ограничивают до безопасных значений. Поэтому не требуется немедленного (автоматического) отключения поврежденного участка, который может быть оставлен на некоторое время в работе (не более двух часов), что позволяет снизить требования к резервированию питания потребителей от сети.Каждый способ заземления нейтрали имеет свои достоинства и недостатки, которые в сетях разных напряжений при разной суммарной протяженности сетей проявляются в той или иной степени. Поэтому универсального решения назвать нельзя. Как будет показано ниже, при повышенных напряжениях (110 кВ и выше) целесообразно применять эффективное заземление нейтрали, а при средних напряжениях (до 35 кВ включительно) – резонансное заземление нейтрали или при малой суммарной протяженности сетей – оставлять нейтрали незаземленными.Ниже будут рассмотрены свойства сетей для трех характерных способов заземления нейтрали: незаземленная нейтраль, заземленная через резонансно настроенное индуктивное сопротивление и эффективно заземленная нейтраль.

9. Схемы замещения элементов электрической сети.

В элементах  реальных электротехнических устройств(электрических  цепях) происходят достаточно сложные  процессы протекания токов проводимости, токов смещения, выделения тепловой энергии, наведения ЭДС, накопления и перераспределения энергии электрического и магнитного полей и т. п. Для того чтобы можно было математически описать эти процессы, в теории цепей пользуются расчетными схемами (схемами замещения), вводя в них резистивные, индуктивные и емкостные элементы. С помощью резистивного элемента учитывают выделение теплоты в реальном элементе; с помощью индуктивного элемента — наведение ЭДС и накопление энергии в магнитном поле; с помощью емкостного элемента — протекание токов смещения и накопление энергии в электрическом поле.