Передача электроэнергии и основы электропотребления

Размещено на http://www.allbest.ru

1.Понятие потребителя электрической энергии

Электроприемниками считаются устройства, в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Электроприемники объединяются в электроустановки - комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений. Примеры электроустановок: конденсаторная и индукционная установки, электрическая подстанция, линия электропередачи, распределительная подстанция и т.д.

2. Классификация потребителей электроэнергии

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжение которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, перерыв их электроснабжения при аварии на одном из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. 

Электроприемники второй категории - это такие электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, к массовому простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания. 

Для данной категории при нарушении электроснабжения одного источника питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питании действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригадой. 

Электроприемниками третьей категории называются все остальные электроприемники, не подходящие под определение вышеизложенных. К ним можно отнести электроприемники во вспомогательных цехах, на неответственных складах. Для их электроснабжения достаточно одного их источников питания, при условии, что перерывы в электроснабжении достаточно одного из источников питания при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для ремонта или замены поврежденного аппарата, не превышают суток. 

3. Электрический привод

Определение Электрический привод (сокращённо -- электропривод) -- это электромеханическая система для приведения в движение исполнительных механизмов рабочих машин и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса.

Современный электропривод -- это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60 %) и главным источником механической энергии в промышленности.

4.Понятие осветительной установки

Осветительная установка, совокупность светотехнических устройств, предназначенных для освещения. Понятие О. у. относится преимущественно к установкам искусственного электрического освещения и в этом случае охватывает осветительные приборы с источниками света, пускорегулирующую аппаратуру, подводящие провода, распределительные щиты и прочие электрические устройства, предназначенные для распределения электрической энергии между осветительными приборами. Кроме того, в состав О. у. обычно включают все специальные приспособления для повышения качества освещения (например, искусственный фон), а также поверхности, участвующие в пространственном перераспределении светового потока, в том числе стены и потолки помещений. К О. у. относят также установки оздоровительного облучения и сигнальные фонари.

5. Типы ламп в осветительных установках

Существует два типа осветительных установок. Это естественное и искусственное освещение.

Естественное освещение создается природными источниками света. Оно связано со световой ориентацией помещения, с размерами и расположением окон, с цветовой гаммой окраски стен, потолков и пр.Естественное освещение может быть верхним (через световые фонари) и боковым (через окна).

Искусственное освещение осуществляется с помощью электрических ламп. Искусственное освещение нормируется в пределах 5 - 5000 лк, в зависимости от рода выполняемой работы.

С точки зрения надежности и экономичности в работе осветительных установок существует рабочее, аварийное и охранное освещение. Первый тип освещения используется при обычных производственных и бытовых условиях. Аварийное освещение необходимо для обеспечения светом в экстремальных условиях (освещении проходов при эвакуации людей, подсветка постов управления наиболее ответственных механизмов и др.).

Электропитание рабочих электроустановок осуществляется от общих силовых или осветительных пультов, находящихся в помещении. Аварийное освещение требует дополнительных источников тока (аккумуляторов, резервных линий электропередачи и др.).

Охранное освещение - это минимально необходимый уровень освещения помещений в нерабочее или ночное время. Если при рабочем и аварийном освещении работают самостоятельные светильники, то при охранном может быть использована часть светильников рабочего освещения.

6. Трансформаторы. Определение. Типы

Трансформамтор (от лат. transformo -- преобразовывать) -- это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты[1][2].Трансформатор осуществляет преобразование переменного напряжения и/или гальваническую развязку в самых различных областях применения -- электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитногомагнито-мягкого материала.

Силовые трансформаторы - наиболее распространенный тип электро. трансформаторов. Они предназначены для изменения энергии переменного тока в электросетях энергосистем, в сетях освещения или питания электрооборудования.Классифицируются по количеству фаз и номинальному напряжения.Наиболее известные низковольтные однофазные и трехфазные трансформаторы серии ТП и ОСМ.Среди высоковольтных трансформаторов, наиболее используемые в данной момент в энергетике, трансформаторы ТМГ-с масляным охлаждением в герметичном баке.. Преимуществами данной серии вляется высокий КПД (до 99%), высокие показатели защиты от перегрева, высокие эксплуатационные характеристики, и минимальное обслуживание во время использования.

Измерительные трансформаторы- электротехнические устройства, предназначенные для изменения уровня напряжения с высокой точностью трансформации.

Автотрансформаторы - устройства, обмотки которого соеденены гальванически между собой. Благодыря малым коэффициентам трансформации, автотрансформаторы имеют меньшие габариты и стоимость оп сравнению с многообмоточными. Из недостатков необходимо отметить невозможность гальванической изоляции цепей. Основные сферы использования автотрансформаторов - изменение напряжения в пусковых устройствах крупных электрических машин переменного тока, в системах релейной защиты при плавном регулировании напряжения.

Импульсный трансформатор - это устройство с ферромагнитным сердечником, используемый для изменения импульсов тока или напряжения.

Пик-трансформатор - устройство, изменяющее напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью. Пик-трансформаторы применяются в качестве генераторов импульсов главным, высоковольтных исследовательских установках и системах автоматики..

7.Принцип работы трансформаторов

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах: 1.Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм) 2.Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДСв этой обмотке (электромагнитная индукция)

На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток намагничивания создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДСиндукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.

В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать.

Схематическое устройство трансформатора. 1 -- первичная обмотка, 2 -- вторичная

8.Разновидности и назначение силовых трансформаторов

Трансформаторы предназначены для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Трансформаторы бывают:

в зависимости от количества фаз: однофазные и трехфазные;

по количеству обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные;

в зависимости от места их установки: наружной и внутренней установки;

по назначению: понижающие и повышающие;

Кроме того, силовые трансформаторы различают по группам соединения обмоток, по способу охлаждения. Также при установке трансформаторов учитывают климатические условия.

Различают силовые трансформаторы общего назначения, предназначенные для включения в сети, не отличающиеся особыми условиями работы, или для непосредственного питания совокупности приемников электрической энергии, не отличающихся особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы. Силовые трансформаторы специального назначения, предназначены для непосредственного питания сетей и приемников электроэнергии, если эти сети и приемники отличаются особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы. К числу таких сетей и приемников электроэнергии относятся, например, подземные рудничные и шахтные сети и установки, выпрямительные установки, электрические печи и т. п.

9. Назначение трансформаторов тока и напряжения

Трансформаторы тока и напряжения высокого напряжения внутренней и наружной установки предназначены для измерения тока и напряжения, питания схем релейной защиты, изолирования измерительных приборов, реле, обслуживающего персонала от высокого напряжения и применяются в ОРУ и ГРУ сетей переменного и постоянного тока, а также в устройствах защиты и регулирования, в токопроводах генераторных распределительных устройств.

10.Линии электропередач. Назначение. Типы

Линия электропередачи (ЛЭП) -- один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции.

Различают воздушные и кабельные линии электропередачи. По ЛЭП также передают информацию при помощи высокочастотных сигналов и ВОЛС.

Используются они для диспетчерского управления, передачи телеметрических данных, сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Воздушная линия электропередачи (ВЛ) -- устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).

Кабельные линии делят по условиям прохождения

* Подземные

* По сооружениям

* Подводные

11. Конструктивное исполнение воздушных линий электропередачи

Основными конструктивными элементами ВЛ являются опоры, провода, грозозащитные тросы, изоляторы и линейная арматура.

По конструктивному исполнению опор наиболее распространены одно- и двухцепные ВЛ. На трассе линии могут сооружаться до четырех цепей. Трасса линии -- полоса земли, на которой сооружается линия. Одна цепь высоковольтной ВЛ объединяет три провода (комплекта проводов) трехфазной линии, в низковольтной -- от трех до пяти проводов. В целом конструктивная часть ВЛхарактеризуется типом опор, длинами пролетов, габаритными размерами, конструкцией фаз, количеством изоляторов.ВЛ можно разделить на:

-традиционные с голыми проводами

-с изолированными проводами

- компактные со сближенными фазами

-воздушные жесткие и гибкие токопроводы.

Опоры воздушных линий

Промежуточные опоры - служат для поддержания проводов на прямых участках ВЛ.

Анкерные опоры-для жесткого закркпленяпровродов в особо ответственных точках ВЛ: на концах линий и прямых участков, на пересечении важных инженерых сооружений.

Угловые опоры- устанавливают в точках где линия делает поворот.

Специальные опоры бывают: переходные(для больших пролетов при пересечении рек, ущелий) и транспозиционные (для изменения расположения прорядка проводов на опоре), ответвительные (для ответвлений)

Ж/б опоры применяются на ВЛ до 750 кВ. бывают: одностоечные свободностоящие (промежуточные ВЛ до 220кВ) и на оттяжках(портальные промежуточные на ВЛ 330 кВ).

Металлические опоры

+:высокая мех. Прочность, возможность изготовления практически любой высоты, относительно малая масса, простота заводского изготовления.

бывают: одностоечные свободностоящие и на оттяжках, портальные свободно стоящие и на оттяжках.

Деревянные опоры изготавливают в основном из сосны и лиственницы. Для защиты от гнеения опоры обрабатывают антисептиками (срок службы может достигать 40..50лет). Используют для ВЛ до 10 кВ.

Провода ВЛ

По конструкции делятся на одно и многопроволочные.

На ВЛ>1кВ широко используются провода марок АС. (стальной сердечник и наружные повивы проволок из алюминия, так же используется для сердечника нержавеющая немагнитная сталь).

Изоляция ВЛ

В пролетах ВЛ основной изоляцией м/у проводами разных фаз является воздух.

Для изоляции и крепления проводов применяют линейные изоляторы. Они бывают: штыревые, подвесные и стержневые.

Арматура ВЛ. Она предназначена для крепления гирьлянд изоляторов к опорам, подвески проводов к гирляндам, сборки многоцепных гирлянд, и т.д.

Арматура делится:

-поддерживающие зажимы(для крепления проводов к поддерживающим гирляндам)

-натяжные зажимы(-//- к натяжным гирляндам изоляторов на опорах анкерного типа, разделяются на разъемные и не разъемные)

-сцепная арматура(служит для соединения гирьлянды изоляторов с опорой и поддерживающими или натяжными зажимами, для образования многоцепныхгирьлянд).

-соединительные зажимы(для соединения проводов которые выпускаются кусками определенной длины, так же с помощью них выполняют соединения проводов на опорах анкерного типа)

-защитная арматура(для выравнивания уровня напряжений, приложенное к первым изоляторам со стороны провода, защищает от перенапряжения)

-гасители вибрации(для защиты проводов от вибрации)

-дистанционные распорки(на ВЛ с расщепленной фазой, для фиксирования проводов, относящихся к данной фазе)

12.Конструктивное исполнение кабельных линий

Кабельная линия служит для передачи электроэнергии. Состоит из одного или нескольких параллельных кабелей. КЛ прокладываются там, где строительство воздушных линий невозможно из-за неподходящей территории, не возможно по условиям техники безопасности, из-за больших затрат. Чаще всего КЛ применяются для того, чтобы передавать и распределять ЭЭ в городах , и при передаче ЭЭ через большие водные пространства, на промышленных предприятиях. В отличии от воздушных линий, кабельные линии не подвержены атмосферным воздействиям, недоступны для посторонних лиц, намного меньше повреждаемость, компактность линии, а также широкое развитие электроснабжения потребителей городских и промышленных районов. Главным минусом КЛ является значительно большая стоимость, чем ВЛ.

Кабельная линия состоит из: кабеля, соединительных муфт, концевых муфт, строительные конструкции, элементов креплений и др.

Кабель - это заводское изделие, которое состоит из токопроводящих изолированных жил, которые заключены в броню и защитную оболочку , предохраняющие их от кислот, механических повреждений и влаги. У силовых кабелей обычно от одной до четырех алюминиевых или медных жил, у которых сечение 1,5--2000 мм2. Если сечение жил до 16 мм2 ,то они однопроволочные, свыше -- многопроволочные. Есть круглые, сегментные или секторные жилы по форме сечения.

Прокладываются кабели в блоках ,земляных траншеях, туннелях, кабельных туннелях , по кабельным эстакадам, коллекторах, по перекрытиям зданий.

13.Преимущества и недостатки воздушных и кабельных линий

Воздушные - высокие потери, высокие затраты на обслуживание, возможность разрушения при катаклизмах, портят внешний вид 

Кабельные - высокая стоимость строительства, высокие затраты на устранение неисправности

Воздушная линия это одна абонентская пара. Кабельная линия это сразу сотни пар, это ее достоинство. 

14.Выбор способа передачи электроэнергии

В настоящее время используют воздушные линии электропередач (ВЛ или ВЛЭП) и подземные (подводные) кабельные линии (КЛ). У каждого из двух способов передачи электроэнергии есть свои достоинcтва и недостатки. У ВЛ основным достоинством является относительная дешевизна строительства и хорошая ремонтопригодность. Недостатками ВЛЭП являются широкая полоса отчуждения, уязвимость для внешних воздействий и внешняя непривлекательность. У КЛ основным достоинством является отсутствие вредного воздействия на людей. Несмотря на высокую стоимость передавать электроэнергию по кабелю в земле часто бывает предпочтительно, так как опоры ЛЭП громоздки, а провода под напряжением излучают вредное электромагнитное излучение. Строительство ВЛ в черте города вообще практически невозможно из-за высокой стоимости земли и плотности застройки. Для снабжения электричеством отдаленных территорий предпочтительно использовать воздушные линии, а для снабжения электроэнергией объектов внутри границ населенных пунктов лучше использовать кабельные линии в земле.

15.Электроизмерительные приборы

Электроизмерительные приборы -- класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений -- меры, преобразователи, комплексные установки.



16.Принцип действия стрелочных измерительных приборов

Принцип работы большинства электроизмерительных стрелочных приборов основан на повороте подвижной их части под действием вращающегося момента. Последний создается током, связанным определенной зависимостью с измеряемой электрической величиной.

Если этому повороту ничем не противодействовать, то подвижная часть прибора либо повернется на наибольший возможный угол, либо придет в ускоренное движение. Противодействующий момент у большинства приборов создается закручивающейся упругой бронзовой пружиной 1, концы которой прикреплены: один -- к оси подвижной части прибора 2, а другой -- к неподвижной части прибора ( к вилке пружино держателя) 3. Очевидно, что чем больше ток, проходящий через прибор, тем больше вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора. Под действием этого вращающего момента подвижная часть прибора поворачивается, закручивая спиральную пружину. Пружина, в свою очередь, препятствует этому повороту. Поворот будет происходить до тех пор, пока вращающий и противодействующий моменты не сравняются:. Кроме того, спиральная пружина возвращает подвижную часть прибора в первоначальное (нулевое) положение после того, как прибор выключен из цепи

17.Классы точности электроизмерительных приборов

Классом точности называется безразмерная величина, численно равная наибольшей допустимой приведенной (относительной) основной погрешности измерительного прибора, выраженной в процентах, т.е. где ?x - максимальная абсолютная основная погрешность электроизмерительного прибора, допускаемая на используемом пределе измерений, при обеспечении требуемых условий измерения; xN - нормирующее значение величины. Для приборов с равномерной шкалой, у которых нулевая отметка находится на краю шкалы, нормирующее значение принимается равным предельному, т.е. xN = xпр. На электромеханические амперметры и вольтметры ГОСТ устанавливает следующее классы точности: 0.05; 0.1: 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 4; 5. Класс точности обычно указывается на шкале прибора или в его паспорте.

18.Недостатки и преимущества аналоговых измерительных приборов

Достоинства:

* высокий уровень метрологических характеристик;

* высокая чувствительность;

* широкий диапазон измерений;

* большое входное сопротивление;

* малая потребляемая мощность.

Недостатки:

* низкое быстродействие;

* низкая помехоустойчивость.

19.Счётчики электрической энергии

Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) -- прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч).

Для учёта активной и реактивной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) -- электродинамические счётчики. Число оборотов подвижной части прибора, пропорциональное количеству электроэнергии, регистрируется счётным механизмом.

В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, -- магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика.

В электрическом счетчике электронного типа переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.

20.Категории надёжности электроснабжения потребителей электрической энергии

Бесперебойность (надежность) электроснабжения электроприемников (потребителей) электроэнергии в любой момент времени определяется режимами их работы. В отношение обеспечения надежности электроснабжения, характера и тяжести последствий от перерыва питания приемники электрической энергии, согласно ПУЭ разделяются на следующие категории: 

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжение которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства. Электроприемники первой категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, перерыв их электроснабжения при аварии на одном из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. 

Электроприемники второй категории - это такие электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, к массовому простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания. 

Для данной категории при нарушении электроснабжения одного источника питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питании действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригадой. 

Электроприемниками третьей категории называются все остальные электроприемники, не подходящие под определение вышеизложенных. К ним можно отнести электроприемники во вспомогательных цехах, на неответственных складах. Для их электроснабжения достаточно одного их источников питания, при условии, что перерывы в электроснабжении достаточно одного из источников питания при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для ремонта или замены поврежденного аппарата, не превышают суток. 

21.Режимы работы электроприёмников электрической энергии

Возможные режимы работы электрических систем.

Нормально установившейся режим. Это когда значение основных параметров (частота и напряжения) равны = номинальным или находятся в пределах допустимых отклонениям от них, значение токов не превышают допустимых величин по условиям нагрева. Нормальным считается режим при включении и отключении мощных линии или трансформаторов, а так же для резко переменных (ударных) нагрузок. Переходный не установившийся режим. Система переходит из установившегося нормально состояния в другое установившееся с резко изменившимися параметрами, этот режим считается аварийным и наступает при внезапных изменениях в схеме и резких изменениях генераторных и потребляемых мощностей. Во время аварийного переходного режима параметры режима системы могут резко отклонятся от нормированных значениях. После аварийный установившийся режим. Наступает после локализации аварий в системе. Этот режим чаще всего отличается от нормального так как в результате аварий один или несколько элементов системы (генератор, трансформатор, линия) будут выведены из работы. При этом режиме может возникнуть дефицит мощности, когда мощность генераторов оставшихся в работе части системы, меньше мощности потребителей.

22.Понятия независимого источника питания

Независимый источник питания - источник питания, на котором сохраняется напряжение в послеаварийном режиме в регламентированных пределах при исчезновении его надругом или других источниках питания.

К числу независимых источников питания относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении следующих двух условий: каждая из секций или систем шин в свою очередь имеет питание от независимого источника питания; секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин..."



23.Схемы питания электрических приёмников

Радиальными называют такие схемы, в которых электроэнергию от источника питания (электростанции предприятия, энергосистемы и так далее) передают непосредственно к ПС, без ответвлений на пути для питания других потребителей. Аварийное отключение радиальной линии не отражается на потребителях электроэнергии, подключенных к другим линиям. К недостаткам радиальных схем можно отнести более высокую стоимость по сравнению с магистральными схемами, больший расход коммутационной аппаратуры и цветных металлов

Магистральная схема -- линии, питающие потребителей (приемники), имеют распределение энергии по длине (рис. 1, б). Такие линии называют магистральными (линия W). При магистральном подключении ТП (на проходной ТП) целесообразно на некоторых из них на питающих или отходящих линиях использовать силовые выключатели с защитами, с целью локализации поврежденного участка сети и ограничения числа отключенных при этом ТП. электроэнергия освещение трансформатор линия

Смешанная схема -- электроснабжение осуществляется радиальными и магистральными линиями. На рис. 1, в линия W1 -- радиальная, W2 -- магистральная, т. е. схема является смешанной.

Магистральные линии могут быть с односторонним или с двухсторонним питанием. Одиночную магистральную линию с двухсторонним питанием в электроснабжении городов называют петлевой, а сети с такими линиями -- петлевыми.

Размещено на Allbest.ru

...