Системы электроснабжения

Системы электроснабжения.

Курс лекций

Оглавление

1. Нагрев и охлаждение проводников.

1.1. Переходный процесс нагрева – охлаждения.

1.2. Длительно допустимый ток.

1.3. Зависимость длительно допустимого тока от сечения.

1.4. Расчёт температуры проводника при заданной нагрузке.

1.5. Корректировка допустимого тока в зависимости от температуры окружающей среды и количества параллельно проложенных проводников.

1.6. Выбор сечения по длительно допустимому току.

1.7. Постоянная времени нагрева τ и длительность расчетного максимума нагрузки.

1.8. Расчет температуры проводника при прохождении тока КЗ и проверка кабелей на невозгорание.

2. Экономическое сечение и экономическая плотность тока.

2.1. Расчетные затраты на электропередачу.

2.2. Экономическое сечение и экономическая плотность тока.

2.3. Математическая модель затрат на передачу мощности по ЛЭП.

2.4. Расчет сечения по допустимой потере напряжения

3. Расчет, анализ и нормирование потерь электроэнергии в электрических сетях.

3.1. Структура фактических (отчетных) потерь электроэнергии

3.2. Термины и определения

3.3. Нагрузочные потери

3.4. Метод средней мощности

3.5. Метод максимальной мощности Р_М

3.6. Потери холостого хода (ХХ).

3.7. Климатические потери

3.8. Расход электроэнергии на собственные нужды подстанций

3.9. Погрешности средств измерения

3.10. Коммерческие потери

4. Регулирование напряжения в распределительных сетях

4.1. Определения

4.2. Падение и потеря напряжения в 3-х фазной ЛЭП с симметричной нагрузкой

4.3. Расчет потери напряжения в ответвлениях от 3-х фазной ЛЭП

4.4. Формулы потерь напряжения в 3-х фазной ЛЭП.

4.5. Методы регулирования напряжения в электрических сетях

4.6. Регулирование напряжения в ЦП с помощью трансформатора

4.7. Расчет вторичного напряжения трансформатора с учетом положения переключателя отпаек

4.8. Регулирование напряжения в ЦП с помощью трансформаторов с РПН

4.9. Допустимая (располагаемая) потеря напряжения в распределительных сетях

4.10. Продольно-емкостная компенсация.

4.11. Вольтодобавочные трансформаторы.

5. Компенсация реактивной мощности

5.1. Природа реактивной мощности (РМ).

5.2. Реактивная мощность и потери активной мощности.

5.3. Реактивная мощность и потеря напряжения

5.4 Потребители реактивной мощности (РМ

5.5 Методы снижения потребляемой Р.М. (методы повышения )

5.6. Источники Р.М.

5.7. Синхронные двигатели

5.8. Конденсаторные батареи

5.9. Выбор компенсирующих устройств

5.10. Выбор размещения КБ

5.11. Наивыгоднейшее распределение КБ в распределительной электрической сети.

5.12. Регулирование мощности КБ

5.13. Автоматическое регулирование конденсаторных батарей по реактивной

мощности

6. Режимы нейтрали в сетях напряжением ниже 1000 В

6.1. Классификация сетей напряжением ниже 1000 В

6.2. Система TN- нейтраль заземлена, корпуса занулены

6.2.1. Характеристика и свойства сетей TNC, TNS

6.2.2. Расчет тока однофазного КЗ, напряжений прикосновения и смещения нейтрали.

6.3. Система TT – нейтраль и корпуса присоединены к разным заземляющим устройствам.

6.3.1. Характеристика и свойства сети ТТ

6.3.2. Расчет тока однофазного КЗ, напряжений прикосновения и смещения нейтрали, расчет требуемой чувствительности УЗО

6.4. Система IT- нейтраль изолирована, корпуса заземлены.

6.4.1. Характеристика и свойства сети IT

6.4.2. Расчет тока первого замыкания и напряжений прямого и косвенного прикосновений в сети IT.

7. Автоматические выключатели

8. Пуск и самозапуск асинхронных электродвигателей

8.1. Условия успешного пуска асинхронного двигателя (АД)

8.2. Механические характеристики АД

8.3. Механические характеристики приводимых механизмов

8.4. Учет снижения пускового тока в процессе разгона

8.5. Тормозной момент, кривая выбега и время остановки

8.6. Проверка допустимости колебания напряжения для работающих двигателей и освещения при пуске АД

8.7. Пример

8.8. Устройства плавного пуска (УПП) (Softstart)

9. Схемы распределения электроэнергии.

9.1. Требования, предъявляемые к схемам.

9.2. Внутрицеховые электрические сети.

9.3. Схемы распределительных сетей напряжением выше 1000 В.

Список литературы

1. Нагрев и охлаждение проводников.

1.1. Переходный процесс нагрева – охлаждения.

Рассмотрим проводник цилиндрической формы (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Нагрев проводника с током.

l - длина проводника,

d - диаметр,

F - площадь поперечного сечения,

R - сопротивление,

I - протекающий ток,

V = F * l - объем проводника,

С - удельная теплоемкость материала проводника,

m = Ω * V - масса проводника,

Ω - плотность материала проводника,

S = 3,14 * d * l - площадь боковой поверхности (поверхности охлаждения),

Ω - плотность материала проводника.

Тпр - температура проводника,

То - температура окружающей среды,

Т = Тпр - То - превышение температуры,

Ктп – коэффициент теплопередачи - это количество тепла передаваемое в 1 секунду с единицы поверхности при разности температур в 1 градус.

Рис.1.2. Переходные процессы нагрева и охлаждения.

На рис. 1.2 показаны кривые изменения температуры в проводнике, ток нагрузки I которого протекал с момента t1 до момента t3.

После включения тока температура повышается, в момент t2 она стабилизиру­ется, в момент t3 ток отключается и температура начинает спадать, а в момент t4 вновь достигает уровня То.

Дифференциальное уравнение теплового баланса

I² * R * dt = С * m * dT + Kтп * S * T * dt, где

I² * R * dt - количетво тепла, выделившееся в проводнике за время dt,

С * m * dT - количетво тепла, поглощенное проводником, температура которого увеличилась на dT градусов,

Kтп * S * T * dt - количество тепла, ушедшее из проводника в окружающую среду за время dt. Оно пропорционально коэффициенту теплопередачи Ктп, площади охлаждения S и разности температур Т.

В начальный момент времени все выделившееся тепло идет на нагрев самого проводника, что приводит к увеличению его температуры. Но с ростом температуры возрастает Т и часть тепла начинает уходить в окружающую среду. Теперь выделяющееся тепло частично расходуется на повышение температуры проводника, и частично - в окружающую среду. После достижения Т = Т установившаяся все выделившееся тепло отдается в окружающую среду и температура проводника перестает увеличиваться.

Решение диф. уравнения: нагрев: ,

охлаждение , где

- постоянная времени нагрева и охлаждения.

Замечание

Практически считается, что переходный процесс завершается за время 3* τ, т.к. за это время температура достигает 95% от установившейся. После окончания переходного процесса нагрева уравнение теплового баланса упрощается:

I² * R * dt = Kтп * S * Tуст * dt или I² * R = Kтп * S * Tуст