Электроснабжение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Тема: Электроснабжение

1. Основные сведения об электростанциях. Определение, назначение и структура электростанций. Основные типы и классификация электростанций. Достоинства и недостатки различных типов электростанций

Электростамнция -- электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории.

Электростанции предназначены для электроснабжения различного оборудования (потребителей).

Классификация электростанций по роду используемых двигателей или виду используемой энергии.

Гидроэлектростанции:

Энергетические установки на естественных водных источниках (на незарегулированном стоке). Речные (русловые) гидроэлектростанции. Гидростанции без регулирования (на естественном стоке).

Энергетические установки на водохранилищах. Гидростанции с регулирующими водохранилищами.

Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). Энергетические установки на воде, подаваемой насосами. Насосно--аккумулирующие гидроэлектростанции.

Тепловые электростанции (паровые).

Электростанции, использующие двигатели внутреннего сгорания:

Дизельные электростанции.

Газотурбинные электростанции.

Электростанции, использующие природные источники энергии:

Солнечные электростанции. Солнечные коллекторы. Солнечные батареи.

Ветроэлектростанции.

Атомные электростанции:

Атомные станции с реакторами, использующими расщепление ядра.

Атомные станции с реакторами, использующими ядерный синтез.

Электростанции, использующие смешанные источники энергии.

Электростанции, использующие методы прямого преобразования энергии.

Большинство городов РБ снабжаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжения сильно при передаче тепла на большие расстояния понижается. Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрического бойлера в дельно стоящем доме становится экономически выгодна. Преимущества: «откатанная» годами конструкция, недостатки - наносит вред окружающей среде.

Гидроэнергетика ГЭС производят наиболее дешевую электроэнергию, но имеют довольно-таки большую себестоимость постройки. Размещение ГЭС обусловлено природными факторами, что является самым большим их недостатком. АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: при нормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающую среду, не требуют привязки к источнику сырья (ГЭС) и соответственно могут быть размещены практически везде, новые энергоблоки имеют мощность, достигающую мощности средней ГЭС, однако коэффициент использования установленной мощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС.

Крупных недостатков АЭС при нормальных условиях функционирования практически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭС при возможных форс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. п. - здесь старые модели энергоблоков представляют потенциальную опасность радиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегрева реактора.

Несмотря на то, то так называемые “нетрадиционные” виды электростанций занимают доли процента в производстве электроэнергии в мире, развитие этого направления имеет большое значение - данные виды электростанций в большинстве случаев являются наиболее экологически безопасными. Недостатки - зависимость от природных факторов (геотермальные, ветряные и солнечные электростанции), низкая выработка энергии. Преимущества - обычно могут быть сооружены быстро и при небольших затратах.

2. Электрические аппараты. Определение, классификация по различным признакам. Основные требования, предъявляемые к электрическим аппаратам ВВ и ВН электрических сетей

Электрический аппарат -- это устройство, управляющее электропотребителями и источниками питания, а также использующее электрическую энергию для управления неэлектрическими процессами.

Электрический аппарат -- электротехническое устройство, предназначенное для изменения, регулирования, измерения и контроля электрических и неэлектрических параметров различных устройств, машин, механизмов и т. п., а также для их защиты от перегрузок при недопустимых или аварийных режимах работы. Электрические аппараты используются в системах защиты электрических сетей, в пускорегулирующих устройствах, применяемых в различных производственных процессах (особенно быстро протекающих), транспортных средствах, в системах автоматики и телемеханики, связи и др. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам, определяются областью их применения, назначением, режимами работы и многими другими факторами.

По выполняемым функциям электрические аппараты можно разделить на коммутационные, пускорегулирующие, регулирующие, ограничивающие, измерительные, контрольные. Однако чёткой границы между этими группами нет. Электрические аппараты можно классифицировать также по принципу действия, в зависимости от того, какое физическое явление использовано в основе их устройства (например, электромагнитные, тепловые, индукционные электрические аппараты).

Иногда действие одного электрического аппарата основывается на нескольких физических явлениях. Различают автоматические и неавтоматические электрические аппараты. В пределах одной группы электрические аппараты разделяют: по классу точности, напряжению (высокое и низкое), роду тока (постоянный или переменный), способу защиты от окружающей среды (открытые, защищенные, герметизированные и др.), конструктивному исполнению и ряду других признаков.

Коммутационные электрические аппараты предназначены для переключений электрических цепей (их коммутации) при нормальных режимах работы, когда действие электрических аппаратов связано с изменением режимов работы цепи, включением и снятием напряжения, или для отключения цепи в аварийном режиме. В этот класс входят сравнительно простые неавтоматические аппараты (например, кнопки управления, рубильники, разъединители) и более сложные автоматические устройства (например, высоковольтные выключатели). Частота операций, производимых электрическими аппаратами этого класса, сравнительно небольшая -- от 1 операции в год до нескольких десятков операций в 1 сутки.

Пускорегулирующие электрические аппараты служат либо для пуска, регулирования частоты вращения и остановки электрических машин, либо для включения и отключения потребителей электроэнергии, а также регулирования процесса потребления энергии. К этому классу относятся контакторы, контроллеры, магнитные пускатели, реостаты, дроссели электрические и др.

Некоторые из этих электрических аппаратов по непосредственно выполняемым функциям могут быть отнесены к коммутационным (например, магнитные пускатели, контроллеры), но отличаются от них относительно большей частотой выполняемых операций -- до нескольких сотен или тыс. операций в 1 ч.

Регулирующие электрические аппараты используются в электрических цепях для регулирования по заданному закону или поддержания на заданном уровне значений определённых параметров (например, регуляторы, поддерживающие неизменным ток или напряжение -- стабилизаторы электрические).

Ограничивающие электрические аппараты служат для защиты электрических цепей в аварийных режимах работы и от токов перегрузки или для ограничения действующего значения токов короткого замыкания. К этому классу относятся реакторы электрические, плавкие предохранители, разрядники.

Измерительные электрические аппараты предназначены для измерения больших токов и напряжений с использованием стандартных измерительных приборов. К таким электрическим аппаратам относятся, например, трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Применение измерительных электрических аппаратов позволяет обеспечить надёжное гальваническое разделение вторичных цепей (измерения и защиты) и первичных высоковольтных цепей.

Контрольные электрические аппараты применяют для измерения и контроля заданных электрических параметров и для воздействия на цепь управления. Информация об изменении параметров поступает обычно на контрольные электрические аппараты от измерительных трансформаторов или преобразователей.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ РУЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ: рубильник, кнопки управления, пакетные выключатели и переключатели, малогабаритные переключатели, контроллер, резисторы и элементы сопротивлений.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ:

электромагнитные пускатели.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ:

Аппарат защиты - электрический аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальных режимах работы.

Предохранители и тепловые реле;

Автоматические выключатели и токовые реле.

БЕСКОНТАКТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И ДАТЧИКИ:

параметрические датчики,

генераторные датчики,

датчики пути и положения.

3. Приводы масляных выключателей. Назначение, состав приводов, их основных узлов. Электромагнитные приводы. Применение. Устройство. Конструкции

Масляный выключатель -- электрический выключатель переменного тока высокого напряжения, главные контакты которого помещаются в объёме, заполненном минеральным (трансформаторным) маслом.

При отключении электрической цепи между контактами выключателя возникает дуга электрическая. Под действием высокой температуры дуги масло быстро испаряется и его пары частично разлагаются с выделением водорода, этилена, метана и др. В зоне дуги образуется газовый пузырь, давление в котором может достигать нескольких десятков Мн/м2 . Дуга гаснет как вследствие её удлинения при расхождении контактов, так и от интенсивного охлаждения газом и парами масла. Для более эффективного гашения дуги применяют дугогасительные камеры. В камере продольного дутья образующиеся пары и газы устремляются вверх вдоль дуги, охлаждая её. Кроме того, дуга соприкасается с холодным маслом, заполняющим кольцевые щели камеры, что также ускоряет её охлаждение. В камере поперечного дутья вследствие резкого повышения давления в газовом пузыре образуется поток масла и газов поперёк дуги, который ускоряет процесс её охлаждения.

По конструкции различают баковые масляные выключатели и маломасляные, или малообъёмные, масляные выключатели у которых соответственно главные контакты и дугогасящие устройства размещаются в металлическом заземлённом баке либо в изоляционной или металлической незаземляемой оболочке, заполненных маслом.

Приводы выключателей служат для ручного и автоматического включения и отключения выключателя и удерживания его в включенном положении.

Приводы могут быть электромагнитными или пружинными.

Пружинные приводы имеют ненадежную кинематическую схему и блок-контакты и плохо приспособлены для работы в телемеханизированых подстанциях.

Электромагнитный привод (соленоидный привод) представляет собой пружинный привод с электромагнитной защелкой.

Основными элементами привода являются пружина кручения и электромагнит, удерживающий заслонку в исходном положении (для дымовых и нормально закрытых клапанов в положении «закрыто», для нормально открытых (огнезадерживающих) клапанов - «открыто»). В приводах используются электромагниты постоянного тока, а также выпрямителем (для приводов, работающих от сети переменного тока).

Электромагнитные приводы характеризуются такими параметрами, как номинальное рабочее напряжение, номинальная потребляемая мощность, климатическое исполнение, степень защиты, механическая износостойкость.

Управляющим сигналом на срабатывание клапана служит подача напряжения на электромагнит. После срабатывания клапана напряжение 220 В с электромагнита рекомендуется снимать для обеспечения безопасности людей.

Преимуществом данного привода является быстрое (не более 2 с) перемещение заслонки клапана в рабочее (защитное) положение, а недостатком - необходимость ручного возврата заслонки в исходное положение после срабатывания клапана.

Рисунок 1 Электромагнитный привод

Электромагнитный привод более удобен, чем пружинный, он обеспечивает возможность дистанционного управления выключателем, но для его работы необходимо иметь источник постоянного тока, чего обычно нет на подстанции.

выключатель подстанция привод электромагнитный

4. Назначение и типы подстанций, принципы их построения. Главная понизительная подстанция. Назначение, состав, преимущества, недостатки. Мачтовые ТП. Назначение, состав, метод установки

Электримческая подстамнция -- часть системы передачи и распределения электрической энергии, в которой происходит повышение или понижение значения электрического напряжения с использованием трансформаторов. В электрических сетях значение напряжения может варьироваться со 110 В до 765 кВ. Преобразование напряжения обычно происходит последовательно на нескольких подстанциях, начиная с электростанции, где напряжение повышается для передачи в ЛЭП, до конца цепочки, где оно значительно понижается перед распределением по потребителям.

По месту расположения трансформаторная подстанция бывает открытого и закрытого типа. Трансформаторная подстанция открытого типа монтируется вне помещения. По желанию заказчика она может исполняться с глухо-заземленной или изолированной нейтралью, с кабельным вводом и выводом. Трансформаторная подстанция закрытого типа монтируется внутри специально отведенного здания.

Подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока.

В состав ТП входят трансформаторы силовые (обычно 1 или 2), распределительные устройства, устройства автоматического управления и защиты, а также вспомогательные сооружения. На ряде мощных понизительных ТП (на 220--330--500--750 кв) применяют автотрансформаторы, что снижает потери электроэнергии (на 30--35%), расход меди (на 15--25%) и стали (на 50--60%). Распределительное устройство ТП может иметь 1 или 2 системы сборных шин либо не иметь их.

Наиболее распространены ТП с одной системой сборных шин, обычно секционированной выключателями и разъединителями; на некоторых ТП дополнительно устанавливают обходную (байпасную) систему шин, позволяющую вести профилактические и ремонтные работы, не прекращая электроснабжение потребителей. Все трансформаторные подстанции включают в свою конструкцию плавкие вставки (предохранители) и автоматические выключатели обеспечивающие защиту от возможных перегрузок по высокой и низкой стороне.

В шкафу управления низкого напряжения (РУНН) размещается контрольная , учетная и измерительная аппаратура.

Трансформаторные подстанции изготовляют, как правило, на заводах и доставляют на место установки в полностью собранном виде или же отдельными блоками. Такие трансформаторные подстанции называют комплектными (КТП).

Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях экономии металла, используемого в проводах ЛЭП. Действительно, необходимая площадь сечения проводов определяется только силой проходящего тока и не зависит от значения напряжения. С другой стороны, чтобы избежать высоковольтного электрического пробоя, применяются специальные меры: используются специальные изоляторы, провода разносятся на достаточное расстояние и т. д.

Сам термин подстанция возник на заре формирования больших сетей, когда каждая подстанция была частью своей электростанции и полностью от неё зависела.

Электроподстанции могут располагаться на открытых площадках и в закрытых помещениях, под землёй и на столбах, в специальных помещениях зданий-потребителей. Собственные подстанции -- типичная черта больших зданий и небоскрёбов.

На подстанциях обычно нет собственных электрогенераторов, в то время как электростанции могут иметь собственные подстанции неподалёку.

Типичная подстанция содержит электрические терминаторы линий, выключатели высокого и низкого, один или несколько трансформаторов, устройства защиты от перегрузок, грозозащиту, контрольную и измерительную аппаратуру. Также на подстанции могут располагаться другие элементы, такие как конденсаторы или регуляторы напряжения.

Каждая подстанция должна быть заземлена, чтобы избежать поражения током окружающих людей в случае аварии.

В зависимости от назначения и от величины первичного и вторичного напряжений понизительные трансформаторные подстанции подразделяются на районные, главные понизительные и местные (цеховые). Районные трансформаторные подстанции принимают электроэнергию непосредственно от высоковольтных ЛЭП и передают её на главные понизительные трансформаторные подстанции, а те (понизив напряжение до 6, 10 или 35 кв) - на местные и цеховые подстанции, на которых осуществляется последняя ступень трансформации (с понижением напряжения до 690, 400 или 230 в) и распределение электроэнергии между потребителями.

Таким образом, главная понизительная подстанция представляет собой подстанцию, использующуюся на промышленных предприятиях (потребителях электроэнергии первого уровня) для обеспечения требуемого выходного напряжения.

Рисунок 2 Место ГПП в электроснабжении среднего промышленного предприятия

Наиболее распространенными , дешевыми, простыми по конструкции и неприхотливыми в эксплуатации (не в ущерб качеству и функциональности) являются мачтовые трансформаторные подстанции так называемого "шкафного" типа. Эти подстанции хорошо известны в сельской местности, обитателям дачных поселков и удаленным предприятиям с невысоким потреблением электроэнергии. Именно эти подстанции называют "сельхоз типа" или "колхозница". Так же именно эти подстанции, как правило, имеют ввиду говоря о "мачтовых" или "столбовых" подстанциях, подразумевая, видимо, что платформа на которую устанавливается сама подстанция поднимается над землей на двух или четырех столбах.

Трансформаторные подстанции КТП-90 предусматривают установку силового трансформатора мощностью от 25 до 250-ти кВА.

Подстанции трансформаторные мачтовые типа МТП представляют собой однотрансформаторные подстанции наружной установки и служат для приема электрической энергии трехфазного переменного тока частоты 50 Гц напряжением 6 или 10 кВ, преобразования в электроэнергию напряжением 0,4 кВ и электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, отдельных населенных пунктов, небольших промышленных объектов и других потребителей в районах с умеренным климатом (от -45°С до 40°С). МТП подключается к ЛЭП посредством разъединителя, который устанавливается на ближайшей опоре. Размещение шкафа РУНН и высоковольтного оборудования производится в соответствии с типовыми проектами. Комплектно с МТП поставляется разъединитель, силовой трансформатор, высоковольтные разрядники и предохранители. На рисунке (см. ниже) изображена мачтовая подстанция МТП с трехфазным трансформатором.

Подстанции МТП изготавливаются с трансформаторами мощностью от 25 до100 кВА.

Однофазные силовые трансформаторы типа ОМ (ОМП), которые устанавливаются в подстанции МТПО, выпускаются мощностью от 0,25кВА до 10кВа.

Рисунок 3 Структура подстанции МТП