Вопрос 46

Выбор схемы электроснабжения потребителей сельскохозяйственных районов производят в зависимости от требования надежности питания, обеспечения допустимого отклонения напряжения у приемников электроэнергии, наличия источников питания и перспективы развития электрических сетей.

В соответствии с ПУЭ потребители сельскохозяйственных районов по обеспечению надежности питания разделяются на три категории. Надежность может быть обеспечена применением резервных электростанций, необходимым количеством генераторов, трансформаторов, секций шин, питающих линий и средств автоматики. Выбор схем электроснабжения начинается с определения электрических нагрузок отдельных узлов потребления электроэнергии. Затем решается вопрос об уровне напряжения, о числе и мощности трансформаторов в узлах нагрузки и о числе и пропускной способности линий, связывающих трансформаторные подстанции с источниками питания.

Для новых крупных групп приемников электроэнергии выбор схемы электроснабжения производится путем технико-экономического сравнения вариантов питания потребителей от действующих центров питания (ЦП) — подстанций 35/10, 110/10 и 110/35/10 кВ по сетям 10 кВ с учетом их развития с вариантами строительства дополнительных (разукрупняющих) подстанций 35/10 или 110/10 кВ. При росте нагрузок существующих потребителей вопрос развития систем электроснабжения должен решаться аналогичным путем.

Городская электрическая сеть строится на базе следующих принципов:

- максимальное приближение ЦП к приемникам;- исключение «холодного» (т. е. обесточенного) резерва;- раздельная работа ИП по условиям надежности электроснабжения и снижения уровня токов КЗ;- применение АВР для питания приемников I категории;- ступенчатое распределение электрической энергии (принципы распределенной коммутации и распределенной трансформации);

- широкое применение кабельных (а не воздушных) линий электропередачи.

Первые два требования диктуются экономическими соображениями, причем первое вызвано стремлением сократить потери мощности и энергии, а второе — снизить капитальные затраты на сооружение сети.

Третье требование обусловлено стремлением исключить влияние повреждений в одной части системы электроснабжения на оставшиеся в работе части. Короткие замыкания сопровождаются резким снижением напряжения в поврежденной части. Раздельная работа источников питания уменьшает уровень токов КЗ по сравнению с параллельной работой. Уменьшение тока КЗ снижает требования к электрооборудованию по электродинамической и термической стойкости и в конечном счете приводит к его удешевлению.

Это требование также обусловлено экономическими соображениями, т. к. оборудование, рассчитанное на более низкий уровень тока КЗ, получается менее дорогим и громоздким.Использование АВР диктуется требованиями к надежности электроснабжения приемников I категории с одновременным обеспечением условия раздельной работы ИП.

Если больше 60% потребителей являются тепловыми

47. Каковы достоинства и недостатки радиальных и магистральных схем распределения электроэнергии? Где они применяются при напряжении выше 1000 в?

Радиальные схемы. Радиальные схемы применяют при наличии групп сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха, во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной и аналогичной средой. Радиальные схемы нашли широкое применение в насосных и компрессорных станциях, на предприятиях нефтехимической промышленности, в литейных и других цехах. Радиальные схемы внутрицеховых сетей выполняют кабелями или изолированными проводами. Они могут быть применены для нагрузок любой категории надёжности. Достоинством радиальных схем является их высокая надёжность, так как авария на одной линии не влияет на работу ЭП, подключенных к другой линии. Недостатками радиальных схем являются: малая экономичность, связанная со значительным расходом проводникового материала, труб, распределительных шкафов; большое число защитной и коммутационной аппаратуры; ограниченная гибкость сети при перемещениях ЭП, вызванных изменением технологического процесса; невысокая степень индустриализации монтажа.

Магистральные схемы целесообразно применять для питания силовых и осветительных нагрузок, распределённых относительно равномерно по площади цеха, а также для питания группы ЭП, принадлежащих одной линии. При магистральных схемах одна питающая магистраль обслуживает несколько распределительных шкафов и крупные ЭП цеха.

Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при расположении подстанций на территории проектируемого объекта, благоприятствующем возможно более прямому прохождению магистралей от источника питания до потребителей энергии без обратных потоков энергии и длинных обходов. Они наиболее удобны при выполнении резервирования цеховых подстанций от другого источника в случае выхода из работы основного питающего пункта. Достоинствами магистральных схем являются: высокая гибкость сети, дающая возможность перестановок технологического оборудования без переделки сети, использование унифицированных элементов (шинопроводов), позволяющих вести монтаж индустриальными методами. Недостатком является их меньшая надёжность по сравнению с радиальными схемами, так как при аварии на магистрали все подключенные к ней ЭП теряют питание. Применение шинопроводов постоянного сечения приводит к некоторому перерасходу проводникового материала.

На практике для электроснабжения цеховых ЭП радиальные или магистральные схемы редко встречаются в чистом виде. Наибольшее распространение имеют смешанные (комбинированные) схемы , сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любой категории электроснабжения.

48. Перечислите и охарактеризуйте потребителей реактивной мощности на промышленных предприятиях. Укажите основные причины необходимости мероприятий по повышению коэффициента мощности.

Асинхронные двигатели (АД) и трансформаторы (Тр) потребляют 60-80 % реактивной энергии в пром. электросетях.

В паспортах АД приводятся значения коэф. мощности при номин. нагрузке, что позволяет легко определить Q₀ и Q_АД при любых значениях К_з. в АД значение Q0 составляет около 50 % номинальной мощности. Этой цифрой можно пользоваться при ориентировочных расчетах.

Значения Q0 составляют 2-5 % номинальной мощности Тр. Это объясняется отсутствием воздушного зазора в магнитопроводе Тр, благодаря чему для создания основного магнитного потока требуются меньшие значения намагничивающего тока I_0p и реактивной мощности. Несмотря на это, суммарное потребление реактивной мощности Тр соизмеримо с потреблением АД поскольку суммарная номинальная мощность Тр, как правило, во много раз больше, чем АД.

Для уменьшения потребления реактивной мощности АД выбирают двигатели с небольшим запасом по активной мощности; выполняют переключения статорных обмоток с треугольника на звезду при их загрузке ниже 40-50 %; исключают режим х.х.; заменяют АД СД той же мощности, если это возможно по технико-экономическим соображениям. Для уменьшения потерь реактивной мощности в Тр рекомендуется отключение в резерв Тр, загруженных менее 40 % номинальной мощности, а также перевод нагрузки на другой Тр, либо замена на менее мощный. В настоящее время более 50% эл. энергии, поставляемой пром.предприятиями, преобразуется с помощью выпрямителей и инверторов; эти устройства являются вентильными преобразователями (ВП).

ВП являются крупными потребителями реактивной мощности. На основе ВП строят современные регулируемые источники реактивной мощности.

Индукционные печи предназначены для расплавления металлов индуцированными токами, для чего необходимо создание сильных магнитных полей. Для этой цели требуется значительная реактивная мощность.

На предприятиях применяют в основном однофазные печи мощностью до 6 МВт для плавления цветных металлов и до 2 МВт – сталеплавильные печи. Коэффициент мощности индукционных печей весьма низок: от 0,1 до 0,5-0,6, в связи с чем в х. Затраты на генерацию двигателями реактивной мощности определяются в основном стоимостью связанных с этим потерь активной мощности в самом двигателе.