КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА» Дніпропетровськ 2011

Скачати 0.8 Mb.

Назва	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ ТА АВТОМАТИЗАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА» Дніпропетровськ 2011
Сторінка	2/6
Дата	01.04.2013
Розмір	0.8 Mb.
Тип	Конспект

bibl.com.ua > Фізика > Конспект

1 2 3 4 5 6

Тема 2. Електроенергетика України і електропостачання сільських споживачів.
1. ЕЛЕКТРИФІКОВАНІ УСТАНОВКИ ВИРОБНИЦТВА ТА ТРАНСПОРТУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ НА ПІДПРИЄМСТВАХ ГАЛУЗІ
1.1. Загальні відомості про електрифіковані установки виробництва та транспортування електричної енергії.

Відповідно до ГОСТ 21027-75 "Системы энергетические. Принципы и определения", "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ) та [2.1 - 2.5] установлені застосовувані у науці, техніці і виробництві терміни і визначення основних понять, які належать до енергетичних систем загального призначення.

Енергетичною системою (енергосистемою) називається сукупність електростанцій, електричних і теплових мереж, з'єднаних між собою і пов'язаних спільністю режиму у безперервному процесі виробництва, перетворення і розподілу електричної енергії і теплоти при загальному керуванні цим режимом.

Об'єднана енергосистема (ОЕС) - це сукупність декількох енергетичних систем, об'єднаних загальним режимом роботи, маюча спільне диспетчерське керування як найвищий ступінь керування по відношенню до диспетчерських керувань енергосистем, що до неї входять.

Єдина енергосистема (ЄЕС) - це сукупність об'єднаних енергосистем, з'єднаних міжсистемними зв'язками, які охоплюють значну частину території країни при спільному режимі роботи і маюча диспетчерське керування.

Енергорайон (ЕР) - сукупність об'єктів енергосистеми, розташованої на частині обслугованої нею території.

Електричною частиною енергосистеми називається сукупність енергоустановок електричних станцій і електричних мереж енергосистеми.

Електроустановками називається сукупність машин, апаратів, ліній і допоміжного обладнання (разом зі спорудами і приміщеннями, у яких вони встановлені), призначених для виробництва, перетворення, передачі, розподілу електричної енергії і перетворення її в інший вид енергії.

Приймачем електричної енергії (електроприймачем ЕП) називається апарат, агрегат, механізм, призначений для перетворення електричної енергії в інший вид енергії.

Споживачем електричної енергії (СЕ) називається електроприймач або група електроприймачів, об'єднаних технологічним процесом і розташованих на певній території.

Електропостачанням називається забезпечення споживачів електричною енергією.

Системою електропостачання (СЕП) називається сукупність комплектів електротехнічного обладнання, призначеного для забезпечення споживачів електричною енергією.

Електричною мережею (ЕМ) називається сукупність електроустановок для передачі і розподілу електричної енергії, яка складається із підстанцій, розподільних пристроїв, струмопроводів, повітряних (ПЛ) і кабельних (КЛ) ліній електропередачі (ЛЕП), працюючих на визначеній теріторії.

Трансформаторною підстанцією (ТП) називається електроустановка, яка служить для прийняття, перетворення і розподілу електричної енергії і складається із силових трансформаторів, розподільних пристроїв, пристроїв керування, релейного захисту і автоматики, а також допоміжних споруд.

Розподільчим пристроєм (РП) називається частина підстанції, призначена безпосередньо для приймання і розподілу електроенергії, яка містить комутаційні апарати, збірні і з'єднувальні шини, пристрої захисту, автоматики і вимірювальні прилади, а також інші допоміжні пристрої.

Структура системи електропостачання сільськогосподарських об'єктів визначається її призначенням (електропостачання виробничого об'єкта, декількох виробничих об'єктів, розосереджених територіально, окремого населеного пункту, району, декількох районів і т. ін.) і може бути одно - або багатоступінчастою і формується, як правило, на основі електричних мереж трьох типів (рисунок 2.1):

- живильні мережі ( або мережі високої напруги) служать для передачі електроенергії від шин районних енергосистем до проміжних (розподільних) трансформаторних підстанцій і складається із ліній електропередач напругою 110 або 35 кВ і трансформаторних підстанцій з напругою 110/35, 110/10, 35/10, або 35/6 кВ;

- розподільчі мережі середньої напруги, що складаються з ліній електропередач 35,10 або 6 кВ і споживчих трансформаторних підстанцій 35/10, 35/0,4, 10/0,4, 6/0,4 кВ. Мережа напругою 35 кВ у залежності від функції (або забезпечення електроенергією району електропостачання і розподіл її по мережам 10 (6) кВ або розподіл електроенергії від РТП-110/35 кВ по мережам 35 кВ) може бути або живильною високої або розподільною середньої напруги;

- розподільні мережі низької напруги, що складаються з ліній напругою 0,66; 0,38 або 0,22 кВ і безпосередньо живлять електроенергією приєднані до них ектроприймачі.

Сукупність джерела живлення і однієї з типів електричної мережі утворюють одноступеневу структуру СЕП.

На відміну від джерела електричної енергії (ДЕЕ), до якого відносяться пристрої, перетворюючі різні види енергії в електричну, джерелом живлення (ДЖ) в системах електропостачання називається вузол (точка) приєднання мережі, що під'єднується, до живильної системи (або до ДЕЕ), з якого робиться зняття електричної енергії і знаходиться під напругою у межах, регламентованих нормативними документами (наприклад ПУЗ) для нормального режиму роботи системи.

До джерел живлення відносяться трансформаторні підстанції, збірні шини розподільних пристроїв низького ступеню напруги трансформаторної підстанції, збірні шини проміжних розподільчих пунктів, відрізок лінії електропередачі, до якої робиться приєднання споживачів, шини генераторної напруги місцевих електростанцій, шини силових розподільних щитів низької напруги (для внутрішньо-цехових силових мереж). Або, інакше, джерело живлення - це електричні пристрої, призначені для приєднання мережі,що під'єднується, до живильної системи, з яких робиться знімання електричної енергії.

Незалежним джерелом живлення електроприймача або групи електроприймачів називається джерело живлення, на якому зберігається напруга у межах, регламентованих ПУЗ для післяаварійного режиму, під час зникнення її на іншому або інших джерелах живлення цих електроприймачів.

До числа незалежних ДЖ відносяться дві секції або системи шин однієї або двох електростанцій або підстанцій при одночасному дотриманні наступних двох умов:

1) кожна із секцій або систем шин у свою чергу має живлення від незалежного ДЖ;

2) секції (системи) шин не пов'язані між собою або мають зв'язок, що автоматично вимикається під час порушення нормальної роботи однієї з секцій (систем) шин.

Електропостачання сільськогосподарських споживачів, розташованих на території одного населеного пункту або виробничого об'єкта здійснюється, як правило, за двохступеневою системою: внутрішнє електропостачання - розподільними мережами низької напруги від споживчих підстанцій 10/0,4 кВ, зовнішнє - розподільними мережами середньої напруги від джерел (або центрів) живлення, якими є районні трансформаторні підстанції РТП - 35/10 кВ.

Структура системи електропостачання. Основоположною ланкою у будь-якій структурі СЕП є приймачі або споживачі електричної енергії, що накладають основні вимоги при розробці функціональних і конструктивних рішень систем.

Рис.

1.1.2. Завдання електропостачальних систем. Основні вимоги та визначення

Сучасні електропостачальні системи промислових підприємств, міст, сільського господарства і транспорту повинні відповідати рівню розвитку технологій, обсягу споживання електричної енергії, забезпечувати показники якості електроенергії та відповідну до вимог споживача надійність за максимальної економічної ефективності. Практично на стадії проектування об'єкта в електропостачальну систему повинні закладатися такі технічні вирішення, які забезпечили б виконання згаданих умов. Завдання ускладнюється тим, що з часом попередні умови можуть змінюватись як у частині значень електричних навантажень, територіальному їх розташуванні, так і з боку енергосистеми, сторонніх споживачів тощо. До того ж, деякі вихідні дані можуть бути задані з певним наближенням або просто відсутні. Тому розроблена електропостачальна система повинна бути досить універсальною і легко пристосовуватися до деякої варіації вихідних умов, а також має передбачатись можливість її подальшого розвитку.

Звідси випливають основні вимоги до електропостачальних систем:

1. Повинна забезпечуватись максимальна економічна ефективність з урахуванням усіх можливих факторів. Це була б єдина вимога, якби можна було всі фактори врахувати в економічному еквіваленті, тобто кількісно. Оскільки це неможливо, існують інші вимоги.

2. Повинні бути забезпечені показники якості електроенергії відповідно до чинних стандартів.

3. Надійність системи повинна відповідати категорії електроприймачів щодо надійності електропостачання.

4. Схеми повинні бути простими та наочними, що забезпечує підвищення надійності експлуатації.

5. Електропостачальна система повинна бути гнучкою.

6. Система повинна бути придатною до розширення або реконструкції.

7. Повинна забезпечуватись максимальна електро- пожежо- та вибухобезпека під час експлуатації.

8. Необхідно застосовувати найсучасніші способи каналізації електроенергії, силові елементи та елементну базу захисту, автоматики, керування тощо.

9. Система повинна мінімально впливати на довкілля, бути екологічно чистою.

1.1.3. Проблеми електропостачання

Споживання енергії людством протягом останнього сторіччя постійно зростало і досягло такого рівня, який істотно впливає на глобальні світові процеси.

Споживання енергії на одну людину у світі становить 1,9 т умовного палива (т.у.п.), а в США майже у п'ять разів більше - 9,4 т.у.п.; наприклад, Норвегія витрачає 22000 кВт*год на одну людину на рік. Це означає, що загалом у світі на потреби людини видобувається величезна кількість палива, запаси якого не є нескінченними. Звідси випливає необхідність пошуку альтернативних джерел енергії, а також запровадження економніших, енергоощадних технологій. Це і є дві основні глобальні проблеми енергетики та енергоспоживання.

Проблему енергоощадності необхідно вирішувати у найширшому розумінні. Насамперед у країні потрібно реалізувати складну сукупність заходів перебудови структури виробництва, відмовитись від нерентабельних технологічних процесів, виробництва таких товарів та продукції, на які немає попиту, налагоджувати економніше виробництво, запроваджувати найсучасніші технології, повніше використовувати вторинні енергетичні та сировинні ресурси, збільшувати ККД енергетичних устав, зменшувати втрати енергії та матеріалів, дальні та зустрічні перевезення і чимало іншого.

В електропостачальних системах енергоощадність полягає головним чином у зменшенні втрат електроенергії в елементах електричних мереж під час її передавання та перетворення, зокрема під час споживання, а також у ширшому застосуванні найсучасніших матеріалів і конструкцій окремих елементів та споруд загалом. Значну роль у підвищенні економічної ефективності електропостачальних систем має компенсація реактивної потужності, вирівнювання графіків навантажень, використання вищих номінальних напруг та підтримання їхнього підвищеного (в межах допустимого) рівня під час роботи, зниження та зміщення пікових потужностей застосування сучасних нешкідливих матеріалів, обладнання та устаткування, що найменше впливає на довкілля.

Значну роль у підвищенні ефективності роботи споживачів електроенергії мають такі властивості електропостачальних систем, як надійність та здатність забезпечити високі показники якості електроенергії. Проблема визначення оптимальних показників надійності електропостачання та якості електроенергії є однією із визначальних.

Важливою проблемою в електропостачанні є перехід на нову елементну базу вторинних (допоміжних) кіл - запровадження мікропроцесорних пристроїв захисту, автоматичного керування, сигналізації, обробки даних, аналізу аварій, діагностики тощо. Завдяки цьому з'являється можливість значного зменшення потужності трансформаторів струму та напруги, габаритів вторинних пристроїв, підвищення надійності та ефективності їхньої роботи. Широке застосування ЕОМ, поєднане з мікроелектронними пристроями вимірювання, захисту, автоматики тощо, повинно підвищити гнучкість та надійність електропостачальних систем, скоротити чисельність обслуговуючого персоналу і загалом дати великий економічний ефект.

Усе більшого значення набувають питання захисту довкілля. Є багато методів зменшення негативного впливу систем електропостачання та окремих її елементів на довкілля. Це - і застосування екологічно чистіших рідин для трансформаторів, конденсаторів, вимикачів тощо, і розроблення досконаліших конструкцій елементів, розподільних споруд, ліній, і забезпечення пожежо- та вибухобезпеки та чимало іншого.

Підготовка спеціалістів високої кваліфікації, спроможних вирішувати все коло складних організаційних, технічних, економічних та інших питань на стадіях розробки, проектування, будівництва, налагодження й експлуатації сучасних систем електропостачання є також однією із найважливіших проблем.

Важливе значення в нових умовах набуває проблема міжнародної співпраці в галузі електроенергетики, особливо в частині узгодження національних стандартів, правил улаштування та експлуатації, номенклатури обладнання тощо.

Загальна характеристика приймачів електричної енергії

За критеріями, розглянутими вище, найскладнішу сукупність електроприймачів являє собою одна з них — електропривод. У сучасних електроприводах можуть використовувати електричні машини як змінного, так і постійного струмів потужністю від часток вата до десятків мегават, які досить часто живлять від мережі через керовані перетворювачі. Залежно від характеру виробничих і загальнопромислових механізмів електропривод може працювати в тривалому, короткочасному, повторно-короткочасному або складніших, часто нерегулярних режимах. Пуск, реверс, динамічне гальмування, стрибки навантаження та інші перехідні явища можуть супроводжуватися поштовхами струму в електропостачальних системах, що істотно ускладнює їхню роботу.

Найпоширеніший асинхронний електропривод характеризується істотним споживанням реактивної потужності. Пускові струми асинхронних короткозамкнених двигунів обумовлюють необхідність (для запобігання недопустимих коливань напруги) підвищення потужності джерела живлення і зменшення опору елементів електричних мереж. У зв'язку з тим, що обертовий момент асинхронного двигуна пропорційний квадрату прикладеної напруги, на режими роботи двигуна можуть істотно впливати відхилення напруги мережі від номінальної.

Електропривод із синхронним двигуном відрізняється відносною постійністю навантаження, нечастими пусками і здатністю віддавати в мережу реактивну потужність. Тому для вибору синхронного електропривода часто враховують не тільки його електромеханічні характеристики, але і загальноенергетичні властивості.

Сучасний тиристорний електропривод постійного струму, який має регулювальну здатність у широких межах, є споживачем трифазного змінного струму. Такий привод, незважаючи на наявність у його складі відповідних фільтрів, може бути джерелом вищих гармонік. Водночас такий привод сам чутливий до спотворень напруги мережі, від якої живиться. Тому забезпечення синусоїдності напруги в такій мережі має особливо важливе значення.

З електротехнологічних установок найбільші проблеми для мереж живлення створюють дугові сталеплавильні печі через свою потужність (до десятків мегават), нелінійність, низький коефіцієнт потужності, обумовлений трансформаторами печі, поштовхи активної і реактивної потужності, відхилення від симетрії фазових навантажень. Кращими у цьому відношенні є дугові печі постійного струму, які живляться від потужних тиристорних випрямлячів, що увімкнені між пічним трансформатором і піччю. Особливі проблеми породжують однофазні дугові печі.

Інший вид електричних печей - печі опору - є лінійними симетричними трифазними електроприймачами з високим коефіцієнтом потужності. Вони мають малу кратність пускового струму, нечутливі до коливань напруги та її форми, до короткочасних перерв живлення і тому не створюють істотних проблем при проектуванні їхнього електропостачання. Особливих проблем не викликають також індукційні і електронно-променеві печі, які живляться, як правило, через напівпровідникові перетворювачі.

Аналогічні порівняно з електродуговими печами проблеми утворюють і електрозварювальні установки змінного струму, особливо їхній низький коефіцієнт потужності. Сьогодні ширше застосовується зварювання постійним струмом із живленням дуги зварювання через спеціальні випрямлячі. Це дає змогу не тільки підвищити якість зварювання й економити енергію за рахунок зменшення її втрат у регулювальному пристрої живлення, але й мати симетричне трифазне навантаження з високим коефіцієнтом потужності.

Різні електротехнологічні недугові установки постійного струму (електролізні установки тощо) живляться переважно від індивідуальних (іноді досить потужних) випрямлячів та інших проблем не створюють.

Електричне освітлення може формувати певні проблеми, які пов'язані із застосуванням високоекономічних розрядних ламп замість ламп розжарення. Параметри цих ламп нелінійні і чутливі до короткочасної (навіть на частки секунди) перерви електропостачання. Запалювання ламп високого тиску після глибокого відхилення напруги живлення триває як мінімум декілька хвилин і супроводжується комутаційними перенапругами і тривалими струмами. Незважаючи на те, що частка електричного освітлення в промисловому електропостачанні мала, розв'язання породжених ним проблем вимагає певної уваги. Зараз такі лампи переводять на високочастотне живлення через індивідуальні перетворювачі частоти, що істотно покращує не тільки світлотехнічні, але й енергетичні показники освітлювальних систем.

Ускладнення системи електропостачання ЕОМ та інших електронних пристроїв керування і обробки інформації пов'язано з необхідністю встановлення для їхнього живлення джерел гарантованого неперервного електропостачання або підвищення іншими засобами надійності електропостачання та якості електроенергії.

Під час проектування та експлуатації високоефективних систем електропостачання необхідно якомога повніше враховувати характеристики й особливості різних груп електроприймачів та споживачів.

Схеми зовнішнього електропостачання у сільський місцевості

До мереж сільськогосподарського призначення належать мережі напругою від 0,4 до 110 кВ, від яких забезпечують електроенергією переважну частку (понад 50 %) сільськогосподарських споживачів.

Основною особливістю електропостачання сільських споживачів є необхідність охоплення електричними мережами великої території з невеликою густиною навантаження (для початкової стадії електрифікації - 1-5 кВт/км², у подальшому розвитку - 7-15 кВт/км²). Ця обставина визначає великі витрати на спорудження розподільних мереж 0,4 та 10 кВ.

За надійністю сільські споживачі розподіляють так:

- 1-ша категорія: інкубатори, птахофабрики, приміщення для вирощування бройлерів, свинарники-маточники з електрообігріванням; для особливо відповідальних електроприймачів цієї групи передбачено автоматичне введення резерву, для решти допускається перерва до 30 хвилин;

- 2-га категорія: електрифіковані доїльні установки, установки первинної обробки молока, тваринницькі ферми (приготування та роздача кормів, водопостачання, теплиці й парники); для них допускається перерва електропостачання до 3,5 год.

Решта споживачів належить до 3-ї категорії, для яких допускається перерва електропостачання до однієї доби.

У сільських мережах використовують систему напруг 110/35/10/0,4 кВ з підсистемами 110/35/0,4, 110/10/0,4 та 35/10/0,4 кВ. Перша та третя підсистеми отримали обмежене застосування, друга є досить поширеною. Для випадків невеликої густини навантаження (до 2 кВт на квадратний кілометр) теоретично обґрунтовано систему напруг 220/35/0,4 кВ, яку поки що практично не застосовують [5.7].

Обмеженість першої підсистеми (хоча вона видається досить перспективною в умовах відсутності електроприймачів 10 кВ), можна пояснити недостатньою номенклатурою обладнання і насамперед - трансформаторів 35/0,4 кВ.

Системи централізованого електропостачання сільських споживачів складаються з мереж двох типів: живлення (ПЛ 110 та 35 кВ та підстанції 110/35/10, 110/10 та 35/10 кВ) та розподілу (ПЛ 10 та 35 кВ, ТП 10/0,4 кВ та 35/0,4 кВ і ПЛ 380/2205).

На першому етапі розвитку сільської електрифікації усі мережі будували за радіальним принципом. Підстанції 35/10 кВ виконували однотрансформаторними, невеликої потужності, від кожної відходило до 200-300 км ПЛ 10 кВ, радіуси дії цих ПЛ досягали 40-50 км. Мережі виконували без резервування та без використання АПВ.

На сучасному етапі електрифікації сільського господарства постають нові задачі: підвищення надійності та пропускної здатності існуючої мережі. Ці задачі вирішують за допомогою таких заходів [5.2]:

- спорудження додаткових підстанцій 110/35/10 та 110(або 35/10 кВ для скорочення радіусів дії мережі 10 кВ та загальної довжини ПЛ 10 кВ, що відходять від однієї підстанції. За останні роки питома довжина ПЛ на одну підстанцію зменшилась у два рази (до 100-150 км), а середній радіус дії однієї лінії зменшився до 15 км;

- збільшення кількості двотрансформаторних підстанцій 110(35)/10 кВ реконструкцією існуючих однотрансформаторних та будівництвом нових ПС;

- збільшення кількості підстанцій з двостороннім живленням. Одноколову магістральну мережу запроваджують, як правило, з урахуванням перспективи її приєднання до другого джерела живлення - такий тип мережі є найпоширенішим на відміну від подвійних магістральних мереж. Сьогодні більше половини сільських підстанцій 110(35)/10 кВ отримують двостороннє живлення;

- замикання мереж 10 кВ від різних джерел або двох секцій однієї підстанції утворенням перемичок. Радіально-магістральні мережі 10 кВ замінюють кільцевими;

- запровадження глибокого секціонування мереж 35 та 10 кВ, застосування АВР та АПВ.

1 2 3 4 5 6

Схожі:

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ до лабораторних робіт з дисципліни «ЕЛЕКТРИФІКАЦІЯ... Т, вказані основні теоретичні положення до кожної з практичної роботи містять основні матеріали з питань вибору, розрахунку та застосування...	Конспект лекцій У двох частинах Частина 2 Суми Затверджено на засіданні кафедри фінансів як конспект лекцій з дисципліни «Банківський менеджмент»
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ з дисципліни “ Економіка підприємства ” для студентів... ВСТУП	10 Фіксований сільськогосподарський податок Платниками фіксованого... Платниками фіксованого сільськогосподарського податку можуть бути сільськогосподарські товаровиробники, у яких частка сільськогосподарського...
Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення... Конспект лекцій з дисципліни «Особливості водопостачання і водовідведення промислових підприємств» (для студентів 5-6 курсів денної...	РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА з дисципліни ПРОБЛЕМНІ ПИТАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ... Робоча навчальна програма з дисципліни «Проблемні питання застосування трудового законодавства» / Укладачі: доцент кафедри трудового...
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ З ДИСЦИПЛІНИ «Маркетинг інформаційних продуктів та послуг» Зростання інформаційних потреб суспільства, спрямованих на отримання повної, достовірної та своєчасної інформації, створює передумови...	Конспект лекцІй з дисципліни “ ПОТЕНЦІАЛ і розвиток ПІДПРИЄМСТВА”... Конспект лекцій з дисципліни “Потенціал і розвиток підприємства” для студентів ІV курсу / Укл доцент кафедри економіки підприємства...
Роботизація та автоматизація виробництва на основі електронно обчислювальної техніки Тема: Роботизація та автоматизація виробництва на основі електронно обчислювальної техніки	КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ дисципліни «Історія економічних учень»

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання