Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема 16. Электроснабжение. Электрические сети.
В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без электричества. Оно уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и быт людей. Основное достоинство электрической энергии - относительная простота производства, передачи, дробления и преобразования.
Потребление энергии в России (тепловой и электрической) сейчас составляет около 1 млрд. т. условного топлива (ТУТ) в год. Из них не возобновляемые источники (нефть, газ и пр.) дают 97,9 %.
В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:
- по производству электроэнергии - электрические станции;
- по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии - электрические сети и подстанции;
- по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах - приемники электроэнергии.
Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и др.) с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуются в электрическую энергию.
В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие электрические станции разделяют на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные и др.
Приемником электроэнергии называется электрическая часть производственной установки, получающая электроэнергию от источника и преобразующая ее в механическую, тепловую, световую энергию, энергию электростатического и электромагнитного полей.
По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются в зависимости от вида энергии, в который данный приемник преобразует электрическую энергию: электродвигатели приводов машин и механизмов; электротермические‚ установки; электрохимические установки; установки электроосвещения; установки электростатического и электромагнитного поля, электрофильтры; устройства искровой обработки, контроля и испытания изделий (рентгеновские аппараты, установки ультразвука и т.д.). Электроприемники характеризуются номинальными параметрами: напряжением, током, мощностью и др.
Совокупность электроприемников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.
Совокупность электрических станции, линий электропередачи, подстанций, тепловых сетей и приемников, объединенных одним и непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой и электрической энергии, называется знергетической системой. Единая энергетическая система (ЕЭС) объединяет энергетические системы отдельных районов, соединяя их линиями электропередачи.
Часть энергетической системы, состоящая из генераторов, распределительных устройств, повышающих и понижающих подстанций, линий электрической сети и приемников электроэнергии, называют электроэнергетической системой.
Электрической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящая из под станций и распределительных устройств, которые соединены линиями электропередачи, и работающая на определенной территории.
Электрическая сеть объекта электроснабжения, называемая системой электроснабжения объекта, является продолжением электрической системы. Система электроснабжения объекта объединяет понижающие и преобразовательные подстанции, распределительные пункты, электроприемники и ЛЭП.
Прием, преобразование и распределение электроэнергии происходят на подстанции — электроустановке, состоящей из трансформаторов или иных преобразователей электроэнергии, распределительных устройств, устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств.
Распределение поступающей электроэнергии без ее преобразования или трансформации выполняется на распределительных подстанциях (РП).
Электрические сети подразделяются по следующим признакам.
1. Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до 1 кВ - низковольтными, или низкого напряжения (НИ), и выше 1 кВ - высоковольтными, или высокого напряжения (ВН).
2. Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока. Электрические сети выполняются в основном по системе трех фазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом электроэнергия может трансформироваться. При большом числе однофазных приемников от трехфазных сетей делают однофазные ответвления. Принятая частота переменного тока в ЕЭС России равна 50 Гц.
3. Назначение. По характеру потребителей и в зависимости от назначения территории, на которой они находятся, различают сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности. Кроме того, имеются районные сети, служащие для соединения крупных электрических станций и подстанций на напряжении выше 35 кВ; сети межсистемных связей, предназначенные для соединения крупных электроэнергетических систем на напряжении 330, 450 и 500 кВ.
Вместе с тем применяют понятия «питающие сети» и «распределительные сети».
4. Конструктивное выполнение сетей. Линии могут быть воздушными, кабельными и токопроводами. Подстанции могут быть открытыми и закрытыми.
Для выполнения электрических сетей применяются неизолированные (голые) и изолированные провода, кабели, токопроводы.
Голые провода не имеют изолирующего покрова. Их можно прокладывать только в условиях, исключающих случайные прикосновения к ним людей, что может привести к замыканию. Наибольшее распространение голые провода получили на воздушных линиях, расположенных на открытом воздухе. Провода подвешиваются к опорам при помощи изоляторов и арматуры.
Большинство сетей напряжением до 1 кВ внутри помещений выполняются изолированными проводами, т.е. проводами, имеющими изолирующие, а иногда защитные покровы.
Кабелем называется многопроволочный провод или несколько скрученных вместе изолированных проводов при помещении их в общую герметическую оболочку. Силовые кабели предназначены для прокладки в земле, под водой, на открытом воздухе и внутри помещений.
Материалами для токоведущих частей проводов и кабелей являются медь, алюминий, их сплавы и сталь.
Медь - один из лучших проводников электрического тока, и поэтому необходимые технико-экономические показатели (потери электроэнергии) можно получить при меньших сечениях медных проводов, чем при проводах из других материалов. Медные провода хорошо противостоят влиянию атмосферных воздействий и большинству химических реагентов, находящихся в воздухе.
Алюминий - худший проводник, чем медь. Его проводимость примерно в 1,6 раза меньше проводимости меди, однако проводимость алюминия все же достаточно высока, чтобы его можно было использовать в качестве токопроводящего материала для проводов и кабелей. Действию атмосферных явлений алюминий противостоит так же хорошо, как и медь.
Стальные провода используются в тех случаях, когда требуется передать небольшую мощность и, следовательно, имеют небольшое сечение, например в сельских сетях. Стальные провода с большим сопротивлением на разрыв используются для устройства переходов воздушных линий через широкие реки, ущелья при длине пролета более 1 км.
Активное и реактивное сопротивления стальных проводов значительно выше, чем проводов из цветного метала, поэтому область их применения ограничена. Существенный недостаток стальных проводов - высокая коррозия. Для повышения коррозионной стойкости стальные провода изготовляют из оцинкованной проволоки.
Воздушной линией электропередачи (ВЛ или ВЛЭП) называют устройство для передачи электроэнергии по проводам. Воздушные линии состоят из трех элементов: проводов, изоляторов, опор. Расстояние между двумя соседними опорами называют длиной пролета или пролетом линии L.
Провода к опорам подвешиваются свободно, и под влиянием собственной массы провод в пролете провисает по цепной линии.
Над проводами воздушных линий для их защиты от атмосферных перенапряжений подвешиваются грозозащитные тросы. Обычно используют тросы из сталеалюминевых проводов. При подвеске на изоляторах тросы могут быть использованы в качестве проводов связи.
Кабель - готовое заводское изделие, состоящее из изолированньтх токоведущих жил, заключенных в герметичную защитную оболочку, которая может быть защищена от механических повреждений броней.
Передача электроэнергии потребителям в пределах жилых районов осуществляется подземными кабельными линиями, которые прокладывают на полосе между красной линией и линией застройки. Прокладка подземных силовых кабельных линий ведется, как правило, в общих траншеях. В случае пересечений с магистральными трассами и железными дорогами, при недостатке свободного места в поперечном профиле улицы и в некоторых других случаях прокладку силовых кабелей допускается вести в общих коллекторах, причем силовые кабели должны находиться в коллекторе выше других инженерных сетей.
Кабельные прокладки требуют меньших площадей по сравнению с воздушными и могут применяться при любых природных и атмосферных условиях. Кабельные прокладки напряжением 6... 10 кВ применяются на предприятиях небольшой и средней мощности и в городских сетях.
Трассу для кабельных линий выбирают кратчайшую с учетом наиболее дешевого обеспечения их защиты от механических повреждений, коррозии, вибраций, перегрева и от повреждений при возникновении электрической дуги в соседнем кабеле.
Прокладка кабеля может осуществляться несколькими способами: в траншеях, каналах, туннелях, блоках, на галереях и эстакадах. Внутри кабельных сооружений и производственных помещений предусматривают прокладку кабелей на стальных конструкциях различного исполнения: настенных, в лотках, коробах.
Способ и конструктивное выполнение прокладки выбирают в зависимости от числа кабелей, условий трассы, наличия или отсутствия взрывоопасных газов тяжелее воздуха, степени загрязненности почвы, требований эксплуатации, экономических факторов.
Отдельные районы города или промышленные предприятия используют, как правило, электроэнергию низкого напряжения – 220 или 380 В. Разводка по потребителям производится по низковольтным электрическим сетям. Эти сети следует выполнять трехфазными, четырехпроводными, с наглухо заземленной нейтралью.
Схема электрической сети города видоизменяется согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок) в зависимости от требуемой степени надежности электроснабжения в соответствии с категорией потребителя.
К первой категории относятся потребители, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, принести значительный ущерб народному хозяйству и вызвать нарушение функций особо важных элементов городского хозяйства. В городах к первой категории относятся группы потребителей с общей нагрузкой более 10 000 кВ, а также электроприемники высотных зданий (лифты, пожарные насосы, аварийное освещение), узлы радиосвязи, телеграф, телефонные станции, противопожарные, водонапорные установки, районные котельные и пр. Сюда же относятся объекты с массовым скоплением людей при искусственном освещении (театры, кино, универмаги, стадионы и т.п.), а также особые лечебные помещения (операционные).
Ко второй категории относятся потребители, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недоотпуском продукции и нарушением нормальной деятельности большого числа городских жителей. Сюда относятся группы городских потребителей с общей нагрузкой от 300 до 10 000 кВ для кабельных сетей или от 1 000 кВ и более для воздушных сетей; все здания высотой более пяти этажей, административно-общественные здания, лечебные и детские учреждения, школы и учебные заведения, а также все жилые дома, оборудованные электроплитами.
Все остальные электропотребители относятся к третьей категории.
Электропотребители первой категории обеспечиваются от двух независимых источников питания с автоматическим включением резерва (АВР) в течение не более 1 с.
Электропотребители второй категории должны иметь надежное электропитание; перерыв в электроснабжении допускается на время, необходимое для ручного переключения на резервное питание (в течение примерно 2-х часов).
Для электропотребителей третьей категории допустимы перерывы электроснабжения на время ремонта, но не более чем на сутки. Здесь применяются магистрали без резервирования.
Схемы распределения электрической энергии внутри жилых зданий зависят от надежности электроснабжения, числа этажей, секций, планировочного решения здания, наличия подвального этажа, встроенных предприятий и учреждений (магазины, ателье, сберкассы, мастерские, парикмахерские и т. п.). Эти схемы имеют общий принцип построения.
Контрольные вопросы:
1. Система инженерных сетей. Основные виды.
2. Транзитные подземные сети.
3. Магистральные подземные сети.
4. Распределительные (разводящие) подземные сети.
5. Перечислите виды трубопроводов.
6. Какие сети относят к кабельным?
7. Перечислите основные группы коллекторов.