Схемы СЭС, конструкции их элементов
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Схемы СЭС, конструкции их элементов





 

Структура СЭС: главные понизительные подстанции и подстанции глубокого ввода, ТЭЦ, распределительные устройства, электрические линии, распределительные пункты (РП), трансформаторные подстанции (ТП), сети напряжением до 1000 В. Особенности СЭС городов, промышленных предприятий, объектов сельского хозяйства и транспортных систем.

Схемы главных понизительных подстанций. Ограничение токов короткого замыкания. Схемы реактирования. Применение сдвоенных реакторов. Трансформаторы с расщепленными обмотками.

Ресурсосберегающие технологии и индустриализация монтажа СЭС на примере комплектных трансформаторных подстанций (КТП), распредустройств, токопроводов и шинопроводов.

Выбор местоположения подстанций, числа и мощности трансформаторов (по ГОСТ 9680-77) на подстанциях.

 

Схемы ТП с вторичным напряжением до 1 кВ. Конструктивное исполнение подстанций и РП. Комплектные трансформаторные подстанции.

Типы схем сетей напряжением выше 1000 В: радиальные, одиночные, двойные, магистрали, магистрали с двухсторонним питанием. Схемы ответвлений от магистрали. Преимущества и недостатки радиальных и магистральных сетей, их сравнение по затратам и надежности электроснабжения. Обеспечение требуемой надежности применением двухтрансформаторных подстанций, параллельных линий, складского резерва трансформаторов, резервных перемычек на стороне низшего напряжения.

 

Далее по выбору схем СЭС приводятся рекомендации учебника [Ермилов. СЭС]:

 

 

 

 

 

 

 

 

Кабельные и воздушные линии напряжением выше 1000 В, токопроводы, их область применения. Устройство и марки кабелей, способы их прокладки.



Схемы электрических сетей напряжением до 1000 В: радиальные одно- и многоступенчатые, магистральные. Силовые пункты. Конструктивное исполнение токоведущих элементов: марки проводов, магистральные, распределительные, троллейные и осветительные шинопроводы, способы выполнения электропроводок, специальные линии для питания передвижных электроприемников. Особенности сетей в пожароопасных, взрывоопасных зонах, в помещениях с химически активной средой.

Защитная и коммутационная аппаратура до 1000 В. Защита проводов и кабелей до 1000 В от действия токов коротких замыканий и перегрузок. Порядок выбора проводов и кабелей до 1000 В. Резервирование и надежность питания сетей до 1000 В.

Раздел 4. Эксплуатация СЭС

 

Качество электроэнергии

Причины, вызывающие ухудшение качества электроэнергии: падение напряжения, электроприемники с резкопеременной, несимметричной, нелинейной нагрузкой, однофазные электроприемники. Влияние отклонений, колебаний, несинусоидальности и несимметрии напряжения на работу электроприемников, конденсаторных батарей; вызываемый ущерб.

Показатели качества электроэнергии в соответствии с ГОСТ 13109-97, допустимые пределы изменения.

Основные схемные решения и технические средства повышения качества электроэнергии.

Регулирование напряжения на промышленных предприятиях. Способы регулирования напряжения: коэффициентом трансформации трансформаторов, путем изменения падения напряжения в сети. Поперечная и продольная емкостная компенсация.

 

[Ермаков В.Ф.Качество электроэнергии: Учебное пособие; Конспект лекций; Справочные материалы. – М.: Вузовская книга, 2012. – 192 с.]

 

Введение

 

Показатели качества электроэнергии (ПКЭ) нормируются государственным стандартом [1]. Значения ПКЭ отражаются в договоре на поставку электроэнергии. Соблюдение норм проверяется при сертификации электроэнергии. Стоимость работ по проведению сертификации включается в состав затрат, определяющих тариф на электроэнергию [2].

Основные правила взаимоотношений между энергоснабжающей организацией и потребителем определены следующими статьями Гражданского кодекса Российской Федерации [3, 4]:

Статья 539 «Договор энергоснабжения».

Статья 540 «Заключение и продление договора энергоснабжения».

Статья 541 «Количество энергии».

Статья 542 «Качество энергии».

Статья 543 «Обязанности покупателя по содержанию и эксплатации сетей, приборов и оборудования».

Статья 544 «Оплата энергии».

Статья 545 «Субабонент».

Статья 546 «Изменение и расторжение договора энергоснабжения».

Статья 547 «Ответственность по договору энергоснабжения».

Статья 548 «Применение правил об энергоснабжении к иным договрам».

Статья 523 «Односторонний отказ от исполнения договора поставки».

В договоре на электроснабжение указываются допустимые диапазоны тех ПКЭ, которые нормируются ГОСТом [1].

Особенности проблемы качества электроэнергии (КЭ) состоят в том, что потребители, не оказывающие отрицательного влияния на качество электроэнергии, вынуждены потреблять электроэнергию, качество которой ухудшено другими потребителями [2]. Для стимулирования работ по оптимизации качества электроэнергии были введены прейскурант № 09-01 [5], а позже «Инструкция о порядке расчетов за электрическую и тепловую энергию» [6], в 4-м разделе которой предусмотрены штрафные санкции к виновнику, ухудшающему КЭ, в виде надбавок, а к потребителям электроэнергии низкого качества скидки к тарифу платы за электроэнергию.

Далее изложен цикл лекций, которые читаются автором студентам специальности «Электроснабжение промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства» с 1978 года.

В приложениях приведены справочные материалы в объёме, достаточном для решения как учебных, так и производственных задач, направленных на оптимизацию режимов работы электрических сетей.

 

Глава первая

Показатели качества электроэнергии

1.1 Основные положения

Для электрических сетей общего назначения показатели качества электроэнергии определены ГОСТ 13109-97 [1].

К электрическим сетям общего назначения относятся сети переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц промышленных предприятий, населенных пунктов, сельских районов, энергосистем и электростанций.

Нормы качества электроэнергии, устанавливаемые ГОСТ 13109-97, являются уровнями электромагнитной совместимости (ЭМС) для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения (СЭС) общего назначения. При соблюдении указанных норм обеспечивается ЭМС электрических сетей СЭС общего назначения и электрических сетей потребителей.

Стандарт [1] не устанавливает требования к качеству электроэнергии в электрических сетях специального назначения (например, контактных тяговых сетях, сетях связи), в автономных системах электроснабжения (например, буровой установки, поездов, самолетов, судов).

Стандарт также не устанавливает нормы ПКЭ для режимов, вызванных непредвиденными обстоятельствами (исключительными погодными условиями, стихийными бедствиями и т. п.), а также на время ликвидации последствий непредвиденных обстоятельств.

В ГОСТ 13109-97 сказано, что установленные в нем нормы ПКЭ подлежат включению в технические условия на присоединение потребителей и в договоры энергоснабжения между организацией, осуществляющей энергоснабжение, и потребителем.

С целью обеспечения норм стандарта в точках общего присоединения потребителям, виновным в ухудшении качества электроэнергии, допускается устанавливать в технических условиях на присоединение и в договорах на энергоснабжение более жесткие нормы (с меньшим диапазоном допустимых значений ПКЭ), чем установленные в стандарте.

По согласованию между энергоснабжающей организацией и потребителем допускается устанавливать в указанных технических условиях и договорах требования к ПКЭ, для которых нормы в ГОСТ 13109-97 не установлены.

Нормы ПКЭ в электрических сетях, находящихся в собственности потребителей электрической энергии, которые регламентируются отраслевыми стандартами и иными нормативными документами, не должны быть ниже норм, установленных в ГОСТ 13109-97 в точках общего присоединения.

Нормы стандарта применяют при проектировании и эксплуатации электрических сетей, а также при установлении уровней ЭМС между электрическими сетями и приемниками электрической энергии.

Установлены два вида норм ПКЭ: нормально допустимые значения (НДЗ) и предельно допустимые значения (ПДЗ).

Оценка соответствия ПКЭ указанным нормам проводится в течение расчетного периода T, равного 24 часам.

Значения ПКЭ в нормальном режиме работы электрической сети могут выходить за границы НДЗ с суммарной вероятностью Pнд недопустимых ПКЭ не более 0,05. Это означает, что за сутки суммарное время выхода ПКЭ за границы НДЗ может составлять 1ч 12 мин.

При Pнд > 0,05 ГОСТ 13109-97 считается нарушенным. В нормальном режиме работы электрической сети ПКЭ не могут выходить за границы ПДЗ.

На рис.1.1 приведена реализация изменяющегося во времени напряжения сети U(t) на интервале времени T.

На рисунке показаны нормальные (ВНДЗ и ННДЗ) и предельные (ВПДЗ и НПДЗ) допустимые значения для отклонений напряжения.

Вероятность недопустимых отклонений напряжения для реализации U(t) на рис.1.1 может быть определена по формуле

, (1.1)

где tпрi - длительность i-го интервала времени, на котором отклонения напряжения выходят за границы НДЗ;

n - общее число таких интервалов за время T.

 

t
U
Uн
1,05Uн
1,1Uном
0,95Uн
0,9Uн
t
t
t
t
t
T
ВПДЗ
ВНДЗ
ННДЗ
НПДЗ
пр
пр
пр

 

 


 

Рисунок 1.1 Превышение допустимых пределов изменяющимся во времени ПКЭ

(на примере отклонений напряжения):

ВПДЗ - верхнее предельно допустимое значение, равно 1,1Uн;

ВНДЗ - верхнее нормально допустимое значение, равно 1,05Uн;

ННДЗ - нижнее нормально допустимое значение, равно 0,95Uн;

НПДЗ - нижнее предельно допустимое значение, равно 0,9Uн.

 

На интервале времени t1 - t2 на рис.1.1 кривая U(t) выходит за нижнее ПДЗ. В этом случае можно сделать вывод о том, что, независимо от значения Pнд, ГОСТ нарушен.

В послеаварийном режиме работы электрической сети значения ПКЭ могут длительное время превышать нормально допустимые пределы, однако не должны выходить за пределы максимальных значений.

При аварийных нарушениях электроснабжения допускается кратковременный выход значений ПКЭ за установленные пределы, в том числе снижение напряжения вплоть до нулевого уровня, отклонений частоты до + 5 Гц, с последующим их восстановлением до значений, установленных для послеаварийного режима.

К основным ПКЭ относятся следующие показатели:

- установившееся отклонение напряжения dUу;

- размах изменения напряжения dUt;

- доза фликера Рt;

- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU;

- коэффициент n-й гармонической составляющей напряжения KU(n);

- коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U;

- коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U;

- отклонение частоты Df;

- длительность провала напряжения DtП;

- импульсное напряжение dU*имп;

- коэффициент временного перенапряжения КперU.

При определении значений некоторых ПКЭ используют вспомогательные параметры:

- частота повторения изменений напряжения FδUt;

- интервал между изменениями напряжения ∆ti,i+1;

- глубина провала напряжения dUп;

- частость появления провалов напряжения Fп;

- длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды ∆tимп 0,5;

- длительность временного перенапряжения ∆tперU.

 

Отклонение напряжения

Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения напряжения dUу, %, которое определяется формулой

 

, (1.2)

 

где Uу - действующее значение напряжения, усредненного на интервале времени в 1 мин;

Uном - номинальное действующее значение напряжения.

Установившееся отклонение напряжения - это отклонение действующего значения усредненного на 1-минутном интервале напряжения от его номинального уровня.

Усредненное напряжение Uу определяется по формуле

 

, В, (1.3)

 

где Ui - действующее значение напряжения в i-том наблюдении;

N ≥ 18 - число наблюдений действующего значения напряжения Ui за 1 мин.

При контроле отклонений напряжения в однофазных электрических сетях с искажением формы кривой для дальнейшего использования, например, для подстановки в формулу (1.3) необходимо определять (рассчитывать или измерять) действующее значение напряжения основной частоты U(1) - т. е. первую гармонику напряжения.

При контроле отклонений напряжения в трехфазных электрических сетях с искажением формы кривой и наличием несимметрии напряжения необходимо определять действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты U1(1).

Нормально допустимые значения установившегося отклонения напряжения - ± 5 %.

Предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения - ± 10 %.

 

1.3 Размах изменения напряжения

Размах изменения напряжения dUt,%, определяется формулой

 

, (1.4)

где Ui и Ui+1 - действующее значение очередного и следующего за ним экстремума напряжения или пологого участка напряжения длительностью более 30 мс.

Пологим считается участок изменения напряжения с модулем производной напряжения менее 0,1 %/с.

Размах изменения напряжения - это модуль разности между соседними экстремумами напряжения или между экстремумом и пологим участком кривой напряжения, или между соседними пологими участками кривой напряжения.

Размахи изменения напряжения измеряются на участках кривой изменения напряжения с модулем производной напряжения более 0,1 %/с.

Порядок определения размахов изменения напряжения показан на рис.1.2.

Например, в соответствии с рис. 1.2 и формулой (1.4),

 

и т. д.

 

Следует особо пояснить порядок определения размаха при наличии коротких пологих участков на кривой напряжения U(t), встречающихся в процессе достаточно быстрого изменения напряжения в одном направлении, т. е. с производной одного знака. Такой участок длительностью t1 - t2 имеет место на кривой U(t) между ординатами U3 и U6.

Если длительность пологого участка между двумя резко-переменными изменениями напряжения (на интервале времени t1 - t2 на рис. 1.2) больше критического значения Dtкр = 30 мс, то на участке кривой напряжения U(t) между ординатами U3 и U6 принимаются во внимание два колебания напряжения с размахами dUt3 и dUt4, если меньше, то одно колебание с размахом dUt5.

t
U6
U4 U5
dUt4
U
dUt2
dUt3
U2
dUt1
 
U3
dUt5
t1 t2
U1

 


Рисунок 1.2 Порядок определения размахов изменения напряжения

 

Объясняется это инерционными свойствами восприятия зрением человека колебаний светового потока источников света: если пауза между двумя резко-переменными изменениями напряжения на зажимах осветительной установки меньше Dtкр = 30 мс, то человек воспринимает одно колебание напряжение с суммарным размахом двух изменений, если же пауза велика, то – два колебания напряжения с соответствующими их размахами.

Нормально допустимые значения размаха изменения напряжения в ГОСТ 13109-97 не нормируются.

Предельно допустимые значения размаха изменений напряжения dUt задаются в ГОСТ 13109-97 двумя кривыми (рис.1.3):

кривой 1 - в точках общего присоединения к электрическим сетям при колебаниях напряжения, огибающая которых имеет форму меандра, в зависимости от частоты изменений напряжения или интервала между изменениями напряжения ;

кривой 2 - на питающих зажимах осветительных установок с лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение (например, в чертежном зале, учебной аудитории и т. п.).

 

Рисунок 1.3 Предельно допустимые размахи изменений напряжения в зависимости от частоты или интервала между размахами

Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUу и размаха изменений напряжения dUt в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно ± 10 % от номинального напряжения.

Доза фликера

Доза фликера - интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека за интервал времени TSh = 10 мин накапливающееся раздражение миганиями света.

Фликер - субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызываемых колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники.

Доза фликера - мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени.

Уровень фликера при колебаниях напряжения определяется по формуле

, (1.5)

где TSh = 10 мин - интервал усреднения фликера;

t - время окончания интервала усреднения TSh, на котором определяется уровень фликера;

- амплитудно-частотная характеристика зрительного анализатора человека, которая по эквивалентности воздействия на зрение (рис.1.4) может рассматриваться как коэффициент приведения амплитуды колебаний напряжения с частотой f к амплитуде колебаний напряжения с частотой 10 Гц;

S (f, t) - спектр колебаний напряжения.

Уровень фликера Pt, который измеряется фликерметром, реализующим формулу (1.4), подвергают статистическому анализу с целью определения функции распределения вероятностей. По функции распределения находят уровни фликера, превышаемые с интегральной вероятностью, равной: 0,1; 0,7; 1,0; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 6,0; 8,0; 10,0; 13,0; 17,0; 30,0; 50,0; 80,0 %.

Определяют сглаженные уровни фликера PS, (%)2, по формулам:

 

, (1.6)

 

где Р1S, P3S, P10S, P50S - сглаженные уровни фликера при интегральной вероятности превышения, ровной 1,0; 3,0; 10,0; 50,0 %, соответственно.

g
,
о.е.
f
,
Гц
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0

 

 


 

 

Рисунок 1.4 Амплитудно-частотная характеристика зрительного анализатора

человека

 

Определяют кратковременную дозу фликера PSt, (%)2, на интервале времени TSh = 10 мин по формуле

 

. (1.7)

 

Определяют длительную дозу фликера PLt , (%)2, на интервале времени ТL = 2 ч по формуле

, (1.8)

 

где PStk - кратковременная доза фликера на k-м интервале времени TSh = 10 мин в течение длительного периода наблюдения TL = 2 ч.

Дозу фликера считают допустимой по ГОСТ 13109-97, если каждая кратковременная и длительная дозы фликера, определенные путем измерения в течение 24 ч, не превышают предельно допустимых значений.

Нормально допустимые значения дозы фликера в ГОСТ 13109-97 не нормируются.

Предельно допустимое значение кратковременной дозы фликера - PSt = 1,38 (%)2, а длительной - PLt = 1,0 (%)2.

В точках присоединения осветительных установок с лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, предельно допустимое значение PSt = 1,0 (%)2, а PLt = 0,74 (%)2.

 

1.5 Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения для i-го наблюдения определяется по формуле

, %, (1.9)

 

где n – порядок высших гармоник (ВГ) кривой напряжения.

При определении данного ПКЭ допускается рассчитывать по формуле (1.9) не весь ряд гармонических составляющих до 40-го порядка, а учитывать только те ВГ, действующее значение которых больше 0,1 %.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU, %, как результат усреднения N наблюдений kUi на интервале времени ТVS = 3 c, определяется по формуле

, (1.10)

 

где N ³ 9.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения - это эквивалентное действующее значение ВГ кривой напряжения, отнесенное к номинальному действующему значению первой гармоники.

Допустимые значения коэффициента синусоидальности кривой напряжения задаются в зависимости от уровня напряжения электрической сети таблицей 1.1.

 

Таблица 1.1 Допустимые значения коэффициента искажения









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.