Ответы на экзаменационные вопросы № 1-25 по дисциплине "Электроснабжение" (Графики электрических нагрузок. Общее положение по компенсации реактивной мощности)

Расход ЭЭ за любое время t может быть найден по выражению:

,

Расход  ЭЭ за год :или,

При ориентировочных расчётах ,

По удельному эл. потреблению: ,

Расход эл. энергии на освещение вычисляется по формуле: . Расход реакт. энергии: 

-- коэффициент спроса для освещения.

-- время использования максимальной нагрузки освещения, который принимается в зависимости от географической широты, наличия в помещении естественного освещения и т.д.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

5. Вспомогательные методы определения расчетных электрических нагрузок.

Статистические методы определения нагрузок.

для α=0,05 →β=2,5

;  , или , нужен график эл. нагрузок.

Метод упорядоченных диаграмм.

,      ,

, k_МАХ =f(k_И; n_Э),

k_МАХ – опр. По кривым или эмпирическим выражениям (ф-ла Хрячева). Q_P =k`<sub>MAX</sub>Q<sub>CH</sub> ; k`_MAX=1,1 (если n_Э≤10) и k`_MAX=1 (если n_Э  >10).

По установленной мощности и коэффициенту спроса.

, k_C  -- характерный для данной группы ЭП.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

4. Определение расчетных электрических нагрузок с учетом коэффициента расчетной нагрузки Кр.

Расчётная активная нагрузка группы эл. приёмников определяется по выражению:

K_p—коэффициент расчётной нагрузки определяется в зависимости от среднего значения К_И , эффективного числа эл. приёмников и постоянной нагрева, которая учтена в неявном вид. ( чем больше Т, тем меньше К_Р). P_P должно быть ≥ Р самого мощного эл. приёмника , иначе Р_Р =Р_{НОМ МАХ} .

n_Э – округляется до ближайшего меньшего. К_И и cos φ в таблице выбираются большими.

, при большом числе n_Э  

Расчётная реактивная нагрузка групп эл. приёмников определяется:

1. Для питающих сетей U до 1 кВ. выполненные проводами и кабелями по выражению:

Где tgφ – среднее значение коэффициента реактивной мощности i-того электроприёмника.

2. Для магистральных шинопроводов, на шинах цеховых ТП, а так же для цеха, корпуса и предприятия в целом:

,

Для кабельных линий 6-10 кВ К_Р =1.

Расчётная активная нагрузка предприятия в целом (на шинах 6-10 кВ РП ГПП ) определяется по :

где m – число присоединений на сборных шинах 6-10 кВ РП,

К_О – коэффициент одновременности максимумов нагрузки.

Расчётная реактивная нагрузка на шинах 6-10 кВ РП или ГПП:

Результирующая нагрузка на стороне высшего напряжения определяется с учётом средств компенсации РМ и потерь мощности в трансформаторах.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

6. Потери мощности и энергии в силовых трансформаторах.

Потери активной мощности в тр-рах расходуются на нагрев  сердечника (гистерезиз, вихревые токи) и нагрев обмоток.

 

Если n трансформаторов

, ,

,

                 

                     

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

7. Потери мощности и энергии в ЛЭП и реакторах.

При напряжении до 110 кВ учитываются только потери активной мощности и энергии.

, .

     

, при ступенчатом графике

, на практике :

1. , где ,

τ – время максимальных потерь.

2. , где 

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

8. Распределение электроэнергии на напряжении до 1 кВ.

Условно силовые сети делятся на пмтающее и распределительные.

Осветительные сети делятся на питающее и распределительные.

Питающее – соединяют источник питания с цеховыми распредустройствами.

Распределительные – служат для непосредственного подключения электроприёмников.

Питающее осветительные сети служат для присоединения осветительных щитков к источникам питания.

Групповая осветительная сеть – для присоединения осветительных приборов подкл. к щиткам.

Шинопроводы – токопроводы из жёстких шин , напряжением до 1 кВ.

Токопроводы – уст-во для передачи и распределения эл.энергии состоящее из изолированных или не изолированных проводов и относящихся к ним  

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

9. Электрические сети производственных помещений с нормальной средой.

Питающее цеховые сети могут выполнятся по радиальной или магистральной схеме, так же как и распределительные.

Радиальные схемы.

Достоинства: Высокая надёжность эл.снабжения , удобство эксплуатации, наглядность.

Недостатки: Большое число коммутационных и защитных аппаратов, большая суммарная длинна линий.

Магистралььные схемы.

Применяются в энергоёмких цехах при распределении эл. энергии от цеховых тр-ров с S_H=1600 и 2500 кВА. Количество ответвлений от магистрального шинопровода должна быть не менее 3 с I_P≥250 A.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

10. Электрические сети передвижных установок и расчет троллейных линий.

Троллейные линии могут выполнятся из угловой стали , троллейными шинопроводами или гибким кабелем (проводом).

Троллеи из стали применяются в наружных установках  и во всех производственных помещениях , кроме пожароопасных классов П-II П-IIa, взрывоопасныхвсех классов и химических производств. Троллейные комплектные шинопроводы следует применять для питания подъёмно – транспортных механизмов  в цехах с нормальной средой, в помещениях с улучшенной отделкой, в электротехнических помещениях, а так же в наружных установках(под навесом).Четырёхпроводные троллейные шинопроводы могут использоваться та же для питания переносного электроинструмента. Допускается применять троллейные шинопроводы в пожароопасных зонах классов П-IIа и П-III при условии , что они не располагаются над местами скопления горючих материалов.

Если по условиям среды не могут применятся троллеи из угловой стали или троллейные шинопроводы , то подвод питания к крановым установкам должен осуществляться гибким шланговым кабелем. При этом во взрывоопасных зонах  и пожароопасных зонах классов П-I и П-II должны применятся кабели с медными жилами. 

При больших токах применяется угловая сталь , при  малых – полосовая сталь.

Расчёт троллейных линий.

На кранах малой грузоподъёмности применяются двигатели АД с КЗ серии MKTF , работающее c cosφ=0,45-0,5 К_И=0,15-0,35, при большой грузоподъёмности АД  с КЗ MTF  cosφ=0,6.

Расчёт сводится к выбору размеров угловой стали или типа шиноповода. Должны выполнятся следующее условия: I_ДОП≥I_P  -- для тролеев из стали , I_НОМ≥I_P   -- для комплектного шинопровода.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

11. Вероятностный характер расчетных электрических нагрузок.

Эл.нагрузки являются случайными величинами (СВ).

СВ характеризуются средними значениям и средне-квадратичным отклонением , показывающем рассеяние СВ около среднего значения.

,

При нормальном законе распределения плотность вероятности, или дифференциальная функция распределения опеделяется то выражению:

,

C помощью данной формулы можно определить, что нагрузка Р примет то или иное значение с определенной вероятностью f(P).

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

12. Электрические сети многоамперных установок переменного тока.

Это сети с номинальным током более 1000 А.

При протекании переменного тока при большом сечении провода резко проявляется поверхностный эффект и эффект близости, которые тесно связаны с вытеснением тока под действием эл.магн.поля, создаваемого рассматриваемым проводником и соседними проводниками.

Коэффициент поверхностного эффекта

КП=1,175=КДП   КДП=КПКБ ,

	КБ – зависит от направления тока и взаимного расположения шин.
		При увеличении тока может иметь место  так же эффект индуктивного переноса мощности, который возникает из-за

неодинакового индуктивного сопротивления фаз. Х₁=Х₃≠Х₂

Для устранения этого эффекта необходима транспозиция фаз или симметричный токоповод.

Схемы улучшения К_ДП.

Схема расщеплённых фаз :

Схем а переплепающихся фаз :

Схемы с прямым и обратным проводником и выносным треугольником.

Схема со спаренными фазами.

ШМА-68,ШМА-73.

При переменном токе 60-120 кА применяются  трубчатые медные шины по схеме переплетённых фаз с охлаждением водой.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

13. Выбор коммутационных и защитных аппаратов напряжением до 1 кВ.

Выбор предохранителей.

1. I_B≥I_ДЛ   2. , при N=1  I_ПИК=I_ПУСК , при N>1 I_ПИК=I_{ПУСК. МАХ}+(I_P-K_ИI_{Н МАХ})

α – коэффициент кратковременной тепловой перегрузки.

α=2,5 при лёгких условиях пуска,

α=1,6-2 при тяжёлых пусках

α=1,6 для ответственных приёмников.

Для защиты сварочных установок: , для защиты тр-ров : .

Селективность может быть обеспечена , если I_Н.В. ближайших ступеней защиты различаются не менее, чем на 2 ступени шкалы номинальных токов плавких вставок.

Выбор автоматов.

1. 2.

 - расч. зн. кратности отсечки.

Затем выбирают стандартное значение кратности

Для обеспечения селективности строят карты селективности, а для тепловых комбинированных расцепителей селективность обеспечивается если: I_Н.Р.Б.≥1,5I_Н.Р.М.

Выбор пускателей.

Пускатели выбирают по условиям окружающей среды и по условию: I_Н.П≥I_P.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

14. Расчёт электрических сетей напряжением до 1 кВ.

Электрические сети до 1 кВ выполняются проводниками из меди и алюминия. По соображениям экономичности при проектировании применяются проводники из алюминия. Для взрывоопасных зонах классов В-I и B-Iа применение проводов и кабелей с медными жилами обязательно. В справочных таблицах I_ДОП приводятся для кабелей, проложенных в воздухе, земле и воде, для проводников проложенных открыто и в одной трубе. При определении количества проводов проложенных  в одной трубе нулевой рабочий проводник , а так же заземляющий и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются. 

Кабели выбираются по длительно-допустимому току:

I_ДОП≥I_P,/K_П; где К_П – коэффициент учитывающий условия прокладки. Кабели проверяют на соответсвие аппаратам защиты: I_ДОП≥К_ЗI_З,/K_П

Шинопроводы выбирают по условию:1. условие нагреваI_Hш≥I_P

2. По потере напряжения

потеря в трансформаторе :

Потери в кабельных линиях:

Для ответственных потребителей с двумя источниками питания со взаимным резервированием:

Расчёт троллейных линий.

На кранах малой грузоподъёмности применяются двигатели АД с КЗ серии MKTF , работающее c cosφ=0,45-0,5 К_И=0,15-0,35, при большой грузоподъёмности АД  с КЗ MTF  cosφ=0,6.

Расчёт сводится к выбору размеров угловой стали или типа шиноповода. Должны выполнятся следующее условия: I_ДОП≥I_P  -- для тролеев из стали , I_НОМ≥I_P   -- для комплектного шинопровода.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

15. Электрические схемы цеховых трансформаторных подстанций.

Как правило должны применятся КТП , она не имеет ВВ РУ, вместо его вводное устройство с выключателем нагрузки(ВНР-10 – без предохранителя, ВНРп-10 – с предохранителем

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

17. Определение мощности батарей конденсаторов в сетях напряжением до 1 кВ.

Определяем минимальное число тр-ров для каждой группы :

, S_T рекомендуется принимать 1000 -1600 кВА. β_Т – коэффициент загрузки тр-ра, определяемый в зависимости от категории по надёжности эл. снабж.

Наибольшее значение Q  которая может быть передана в сеть до 1 кВ из сети 10 кВ при принятом коэффициенте загрузки:

-- для масл. тр-ров

-- для сухих тр-ров.

, если Q_HK1<0 то следует принять Q_HK1=0.

Q_HK1 – распределяется меду цеховыми тр-рами прямо пропорционально их реактивным нагрузкам, затем выбираются стандартные номинальные мощности БНК для сети до 1 кВ каждого тр-ра.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

16. Определение экономически целесообразных значений реактивной мощности, передаваемой потребителю из энергосистемы.

Экономически целесообразное значение Q, потребляемое предприятием в часы максимальных нагрузок из сети энергосистемы определяется по выражению:

,

Где k₀ – коэффициент приведения расчётной нагрузки к её математическому ожиданию (k₀=0,9).

tgφ_Э – максимальное значение коэффициента реактивной мощности , определяемое оптимизационными или нормативными методами.

tgφ_б – базовый коэффициент , зависящий о номинального напряжения.

a и b – действующее тарифные ставки на электроэнергию.

d_МАХ  -- отношение потреблённой предприятием электроэнергии в квартале максимальных нагрузок  энергосистемы к потреблённой электроэнергии в квартале максимальных нагрузок предприятия.

K₁ – коэффициент, отражающий изменение цен на конденсаторные установки. Если он неизвестен , то его можно принять равным коэффициенту увеличения ставок на электроэнергию.

 

k_W1 и k_W2 – коэффициенты увеличения ставок на электроэнергию:

                  

Т_МАХ – время использования максимальной нагрузкидля предприятия.

Если tgφ_Э>0,6 то принимается tgφ_Э=0,6 . Для шин 6-10 кВ понизительных подстанций с высшим напряжением более 500 кВ  и шин генераторного напряжения tgφ_Э=0,6.

Для предприятий , питание которых организовано по сети напряжением до 1кВ tgφ_Э=0,15.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

18. Анализ баланса реактивной мощности. генерирование реактивной мощности синхронными двигателями.

Анализируется баланс Q на границе раздела ПП и энергосистемы. Если Q потребляемая меньше , чем генерируемая то уменьшение значения Q принимаем из энергосистемы для обеспечения баланса. (?)!!!

Если Q не хватает , то для покрытия Q потребляемой выявляются целесообразность более полного использования Q, генерируемой  СД , имеющих P_HД до 2500 кВт или n до 1000 об/мин, если их распологаемая мощность полностью не используется. Если и этого не хватает , то рассматривается целесообразность дополнительной установки БНК или БВК (для предприятий с непрерывным режимом работы), т.е. в начале баланс:

 , далее, далее

, далее.

Величина Q, генерируемая СД с  P_HД >2500 кВт или n>1000.

Q_ДН – учитывают при расчёте электр.нагрузок.

Для СД с  P_HД <2500 кВт или n<1000.

,

α – оптимальное значение коэффициента загрузки СД по Q.

Определяем по таблицам α=f(R,P_НД,n).

, C_QЭ – удельная стоимость потреблённой Q из энергосистемы , не превышающей экономического значения.

С_РГ – удельная стоимость потерь активной мощности при генерировании Q в СД и КУ.

-- для пр-тий не имеющих приборов учёта.

Т_МQЭ – f(K_M,ψ,T_Г)

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

19. Схемы внешнего электроснабжения предприятий.

Схемы с ЦРП

Незначительное удаление от ИП

Схемы с ГПП по упрощённой схеме.

Глубокий ввод – схема электроснабжения с максимальным приближением высокого напряжения к электроустановкам потребителя. При глуьоком вводе происходит децентрализация приёма и распределения энергии , а так же разукрупнение ТП.

ЭЛ.СНАБЖЕНИЕ

20. Схемы внутризаводского электроснабжения на напряжении 6-10 кВ.

Радиальные – при неупорядоченном расположении цеховых ТП, для питания тр-ров, обеспечивающих работу ответственных электроприёмников и питание ВВ ЭД и печных тр-ров.

Магистральные – при упорядоченном расположении ЦТП. К одной магистральной линии можно подключать 2-3 тр-ра мощностью 1000-2500 кВА или 4-5 тр-ра мощностью 250-30 кВА. Могут выполнятся в виде одиночных магистралей и двойных сквозных магистралей.

 Глухое присоединение тр-ра не допускается.

Могут применятся встречные магистрали при территориальном разобщении ИП.

ЭЛ. СНАБЖЕНИЕ

21. Расчет электрических сетей напряжением выше 1 кВ.

Различают следующие режимы работы эл.сетей:

1.  Установившийся

2. Переходный  а) нормальный  б)аварийный 

3.Послеаварийный установившийся режим.   Расчёт установившихся режимоа (нормальный и послеаварийный) ведутся со следующими допущениями :

1. В нормальном режиме считают , что напряжение во всех точках равно номинальному.

2. Потокораспределение в схеме производится без учёта потерь мощностей в ЛЭП.

3. Не учитывается поперечная проводимость линий.

Учитываются потери мощность в тр-ре:

 ,    

 ,    

ЭЛ. СНАБЖЕНИЕ

23. Экономический  режим работы трансформаторов на подстанциях.

Количество включённых тр-ров определяется условием, обеспечивающем минимальные потери активной мощности в тр-рах. При этом необходимо учитывать ∆Р возникаюшее в СЭС во всей цепи от ИП до ТП из-за потребляемой