Приемники электрической энергии и их характеристики. Внешнее и внутреннее электроснабжение: общие понятия и способы выполнения. Распределение мощности конденсаторных установок в электрических сетях до 1 кВ. Основные пути и мероприятия по экономии электроэнергии на промышленных предприятиях

допустимого установившегося значения, а за время паузы не снижается до температуры окружающей среды.

 Приёмники повторно-кратковременного режима работы характеризуются относительной продолжительностью включения в процентах: ПВ%=tв*100% / (tв+t0)=tв *100% / Tц, где tв- период работы, t0 – период паузы, Tц – время цикла.

  Если Тц>10 мин, то режим считается продолжительным. Для повторно-кратковременного режима выпускаются двигатели со стандартной ПВ, равными 15,25,40,60%.

   ЭП или группу ЭП, объединённых технолог процессом и размещённых на определён территор – потребительн эл/энерг, которые подразделяются на: пром предприятия; жилые и обществ здания, коммунал-бытовые предприятия; электрифицир транспорт.  Эл/установки – совокуп машин, аппаратов, линий и вспом оборудования, предназначен для энергии и преобразования в другой вид энергии.  Эл/сеть – совокуп эл/установок для передачи, распред, состоящая из подстанции, ЛЭП, токопроводов, аппаратуры присоединения, защиты и управления. Подстанция – эл/установка предназн для передачи, распределения или только для передачи эл/эн на расстояние. Эл/хозяйство – совокуп эл/установ, электр и неэлектр изделий, не являющихся частью эл/сети, но обеспечивающих её функционирование; помещение зданий и сооружений, которые эксплуатир эл/технич персоналом; материальных и энергетич ресурсов и информационного обеспечения, необходимых для жизнедеятельности эл/хозяйства.

3. Внешнее и внутреннее электроснабжение: общие понятия и способы выполнения. Иерархическая схема

Современные системы электроснабжения промышленных предприятий состоят из устройств производства электроэнергии и (или) пунктов приема ее из энергосистемы — главных понизительных подстанций (ГПП), главных распределительных пунктов (ГРП). промежуточных распределительных пунктов (РП), десятков и даже сотен трансформаторных подстанций (ТП), а также преобразовательных подстанций (ПП), линий электропередачи (ЛЭП) значительной протяженности, связывающих сетевые объекты по определенным схемам. Эти схемы характеризуются значительным многообразием и имеют структурное, иерархическое построение (рис. 1.3), представляющее собой ориентированный граф. где корнем являются источники питания, вершинами — отдельные электроприемники. Между 0-м и 1-м уровнями организуется внешнее, 1-м и 5-м — внутреннее (внутризаводское — 1—3-й уровни, цеховое — 3—5-й уровни) электроснабжение.

Электроснабжение промышленных предприятий в основном

осуществляется от районных электроэнергетических систем (централизованное электроснабжение). Возможны варианты и комбинированного питания, при котором предприятие получаст электрическую энергию от электроэнергетических систем (ЭСС) и собственной электростанции, а также в редких случаях обеспечения предприятия питанием только от собственной электростанции. Целесообразность сооружения собственной электростанции обуславливается технико-экономическими соображениями, среди которых: потребность в тепловой энергии для производственных нужд, удаленность предприятия от энергосистем, наличие и возможность использования вторичных энергоресурсов в качестве топлива для электростанции, уровень надежности электроснабжения.

Питание промышленного предприятия может быть подведено к одному общему или к двум и более приемным пунктам. От одного пункта приема электроэнергии могут питаться одно или более промышленных предприятий, расположенный вблизи микрорайон или другие потребители.

 Надёжность при движении «вверх» должна повышаться.

4. Основные физические величины и безразмерные показатели графиков электрических нагрузок

Электроприемники, потребляя электроэнергию, вызывают в питающей их сети электрическую нагрузку. Непостоянство режимов работы электроприемников обусловливает изменение электрических нагрузок в течение времени. Изменения нагрузки могут записываться в виде кривой мгновенных (текущих) значений или в виде ступенчатой кривой, характеризующей нагрузку с осреднением за время Δt.

  Графики нагрузки характеризуются физич. величинами и безразмерными показателями (коэффициентами).

Основными физич. величинами являются: средние, среднеквадратичные, максимальные (длительные и кратковременные), расчетные нагрузки.

Средняя нагрузка — это постоянная, неизменная величина за любой рассматриваемый промежуток времени, которая вызывает такой же расход электроэнергии, как и изменяющаяся за это время нагрузка. Определяется: .    - Среднеквадратичкая нагрузка- это постоянная, неизмен нагрузка за любой промежут времени, которая обуславливает такие же потери мощности в проводниках как и изменяющаяся за это время нагрузка.  Максимальная нагрузка – это наибольшее значение из средних велечин в течение рассматрив периода времени. Безразмерными показателями графиков являются коэффициенты, характеризующие режимы работы электроприемников, степень использования их по мощности и во времени, устанавливающие связь между физическими величинами графиков. Различают коэффициенты для отдельных электроприемников — индивидуальные (к) и групповые (К), а также по активной, реактивной мощности и току.Наиболее важные из них :

а) коэффициент включения (Kв, kв) — отношение продолжительности включения приемника в цикле t_tко всей продолжит цикла tц :  

б) коэффициент использования – отношение средней активной мощности отдельного ЭП за наиболее загруженную смену к номинальному значению .

в) коэффиц загрузки – отношение средней нагрузки за время включения в течении цикла к номинальной мощности: . В общем виде Ки=Кзаг*Квкл.

 г) коэффиц формы графика – отношение среднеквадрат нагрузки за определ промежуток времени к сред нагрузке за тот же промежуток времени:  

д) коэффиц спроса – отношение расчётной нагрузки к номинальной мощности :

е) коэффиц максимума – отношение расчётной нагрузки к средней (обычно за наиболее нагруженную смену)

ж) коэффиц заполнения графика – отношение средней нагрузке к максимальной за рассматриваемый период: 

з) коэффиц одновремённости максимума – отношение суммарной расчёт нагрузки узла системы эс к сумме расчётных нагрузок ЭП входящих в этот узел:   

5. Схемы цеховых сетей. Область применения радиальных и магистральных схем

Электрические сети внутреннего электроснабжения выполняются по радиальным,магистральным и смешанным схемам. Участок сети, питающий отдельный ЭП, называется ответвлением, питающий группу ЭП - магистралью.

Условно внутренние электрические сети подразделяются на распределительные и питающие. Распределительные — это сети, отходящие от щитов, распределительных шкафов или шинопроводов непосредственно к электроприемникам. Питающие сети отходят от источника питания (ТП, ВРУ) к щитам, распределительным шкафам или шинопроводам. Распределительные сети чаще всего выполняются по радиальным схемам; питающие сети — по радиальным или магистральным схемам.  Радиальные схемы - характеризуются тем, что от источника питания отходят линии, питающие крупные ЭП или распределительные пункты, а от них — самостоятельные линии, питающие прочие ЭП малой мощности Радиальные схемы обеспечивают относительно высокую надежность питания (повреждение одной линии не вызывает перерыв электроснабжения по другой); в них легко могут быть применены элементы автоматики и защиты. Недостатки повышенный расход проводов и кабелей; большое количество защитных и коммутационных аппаратов; необходимость в дополнительных площадях для размещения щитов, распределит шкафов; трудности в перемещении технологического оборудования; невозможность применения комплектных шинопроводов. Магистральные схемы – находят применение при равномерном распределении нагрузки по площади помещения. Они позволяют применять комплектные шинопроводы, обеспечивающие скоростной монтаж сети. В магистральных сетях меньше, чем в радиальных, потери напряжения и мощности. Кроме того, магистральная схема характеризуется большей гибкостью, дающей возможность перемещать технологическое оборудование без существенной переделки электрической сети. Недостатки:  а) несколько пониженная по сравнению с радиальными надежность электроснабжения, так как при повреждении магистрали все ее электроприемникн теряют питание. б) в магистральных сетях в сравнении с радиальными больше токи короткого замыкания.

Учитывая особенности радиальных и магистральных схем. на практике обычно применяют смешанные схемы электрических сетей, представляющие собой сочетание радиальных и магистральных схем. Крупные и ответственные приемники запитываются по радиальным схемам, остальные — по магистральным.

  В системах электроснабжения приемников принята раздельная работа линий и трансформаторов, что предполагает применение разомкнутых электрических сетей по радиальным, магистральным и смешанным схемам. Замкнутые сети, получившие широкое распространение за рубежом, не нашли применение в отечественном электроснабжении.

Выбор той или иной схемы электрической сети определяется множеством факторов; расположением технологического оборудования, источников питания на плане помещения; планировкой помещения; величиной и характером (спокойная, резкопеременная) нагрузки.

6. Применение глубоких вводов для эл/снабжения: назначение, способы исполнения и схемы, достоинства

Глубокие вводы целесообразно применять для электроснабжения крупных промышленных объектов с потребляемой мощностью 40 мВА и более. Основная идея использования ПГВ – разукрупнение ГПП за счет децентрализации приема электроэнергии на предприятии не одной мощной ГПП, а несколькими ПГВ меньшей мощности, расположенными близко от питаемых ими цехов.

   Преимущества применения ПГВ:

•  сети 35—220 кВ максимально приближены к электроустановкам потребителей при минимуме ступеней трансформации;

•  разукрупнение ГПП и децентрализованный прием электроэнергии, что особенно эффективно при нагрузках, размещенных в нескольких пунктах на большой территории (карьеры, горнообогатительные комбинаты и т.п.);

•  не требуются промежуточные РП, функции которых выполняют РУ 6-10 кВ ПГВ;

•  повышение надежности электроснабжения, так как последствия аварии на одной ПГВ значительно меньше, чем на одной мощной ГПП (значительно уменьшается зона аварии);

•  упрощается коммутация, и в ряде случаев удается обойтись без реактирования отходящих линий или установить групповые реакторы, чтобы исключить применение дорогих громоздких выключателей на вводах и секциях;

•  сокращение протяженности распределительных сетей 6-10 кВ.

 Магистральные глубокие вводы возможны и целесообразны при малозагрязненной окружающей среде, когда допустимо прохождение ВЛ по территории предприятия и размещение ПГВ 35—220 кВ возле соответствующих групп электроприемников (до пяти).

Радиальные глубокие вводы обычно применяются при загрязненной окружающей среде и выполняются кабельными линиями. Они могут быть целесообразны и при нормальной среде, так как имеют определенные преимущества вследствие того, что отказ линии или трансформатора одной ПГВ не отражается на работе остальных ПГВ. При этом линии питания выполняются воздушными.

7. Методы определения расчетных электрических нагрузок. Определение электрических нагрузок по МУД

Делятся на 2 группы: основные (МУД, статистический) и вспомогательные (Кс, удел мощности на ед производ площади, удельн расхода на ед выпуск продукции):

 1.Метод коэффициента спроса используется при отсутствии информации о номинальных мощностях отдельных электроприёмников, и определяется: Рр=Кс*Рном;  Qp=Рр*tg φ

2. Расчёт нагрузок по удельному расходу эл/энерг на единицу выпускаемой продукции:  , Qp=Pp* tg φ

3. Метод удельной нагрузки на единицу производ площади, носит приближенный характер: Рр=руд*F, Qp=Pp* tg φ

4. Статистический метод применяется на стадии реконструкции или проектирования: Рр=Рс+2,5σ 

  5. МУД: применяется когда кол-во ЭП >3. 1) определ Руст=∑Рнi;  2) определ групповой      3) рассчитываем эффективное кол-во ЭП   4)  Находим коэффициент максимума группы Кр; 5) Расчётная активная нагрузка определяется:    ; 6)  Полученное значение активной нагрузки сравниваются с номинальной мощностью наиболее мощного электроприёмника в группе:

     7)  Расчётная реактивная нагрузка определяется:; 8) Полная мощность группы ЭП определяется:     9) Расчётный ток определяется: ; 10) Пиковый ток группы электроприёмников определяется:

8. Расчет токов КЗ в электрических сетях до 1 кВ: назначение, порядок и особенности выполнения

  При составлении расчетной схемы и схемы замещения необходимо учесть активные и индуктивные сопротивления трансформатора, шин, проводов, токовых обмоток автоматических выключателей, первичных обмоток трансформаторов тока, переходные сопротивления. Обычно сопротивление приводится в миллиомах.

Определив результирующие активные и индуктивные сопротивления, подсчитывают ток трехфазного КЗ с учетом подставляя значение среднего напряжения точки КЗ     в Вольтах в выражение:  

Эти сопротивления равны:

  На величину тока КЗ могут оказать влияние мощные асинхронные электродвигатели, если они присоединены вблизи