Модуль 2. Расчет электрических нагрузок

Тема 6. «Источники питания электроэнергией»

Вопросы:

1. Основные требования предъявляемые к энергосистемам как основным источникам питания потребителей электроэнергией.

2.Источники и устройства реактивной мощности.

При выполнении схем электроснабжения: выбора мест подключения к головным и распределительным подстанциям, линиям энергосистемы, выбора конфигурации сети, необходимо учитывать требования различных групп потребителей к бесперебойности и надёжности электроснабжения.

Электроснабжение предприятия должно обеспечивать:

- бесперебойность электроснабжения,

- качество электроэнергии,

- удобство и безопасность эксплуатации,

- экономичность,

- возможность изменение некоторых параметров сети при развитии предприятии без коренного переустройства сети.

Требования, предъявляемые к системе электроснабжения предприятий, в основном, зависят от характера электрических нагрузок, особенностей технологии производства, климатических условий, загрязненности окружающей среды и других факторов.

Система электроснабжения удовлетворяет требованиям экономичности если затраты на ее создание, эксплуатацию и развитие должны быть минимальны или минимальный срок окупаемости.

Технико-экономические расчеты (ТЭР) выполняется по предприятию в целом, так как основные доходы поступают от реализации продукции основного производства.

При выполнении учебных проектов экономические расчеты при проектировании СЭС предприятия ограничиваются сравнением технических решений. При сравнении вариантов необходимо, чтобы они были технически равноценны и экономически сопоставимы.

При равенстве показателей вариантов или незначительной разнице (5-10 %) следует отдавать предпочтение тому варианту, у которого лучше качественные показатели, который более перспективен с точки зрения развития предприятия (например, с более гибкой и удобной в эксплуатации схемой, новейшим оборудованием и т.п.).

Надежность любой системы – это ее свойство выполнять заданные функции в заданном объеме и требуемого качества при определенных условиях функционирования. Применительно к СЭС одной из основных функций является бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией в необходимом количестве и установленного качества. Надежность является сложным комплексным свойством и в зависимости от назначения объекта и условий функционирования может включать ряд единичных свойств (отдельно или в сочетании), основными из которых являются: сохраняемость, долговечность, безотказность, ремонтопригодность, режимная управляемость, устойчивость и живучесть.

Требования, предъявляемые к системе электроснабжения в отношении надёжности, зависят от характера электроприёмников потребителей и делятся на категории:

1. п е р в а я категория – электроприёмники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб хозяйству, повреждение оборудования, массовый брак продукции с большим экономическим ущербом. Такие электроприёмники должны иметь два независимых источника питания, а перерывы в электроснабжении допускаются лишь на время ввода резервного питания.

В этой категории выделяются объекты, требующие особо повышенной надёжности питания, перерывы электроснабжения которых угрожают жизни людей или могут приводить к взрывам и экологическим катастрофам. Для таких потребителей необходимо наличие трёх независимых источников питания.

2. в т о р а я категория – электроприёмники, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой массовый недоотпуск продукции, простой рабочих, механизмов, нарушение нормальной деятельности значительного количества жителей. Для этой категории потребителей допустимы перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания действиями обслуживающего персонала, но не более 3,5 часа.

3. т р е т ь я категория – все остальные потребители: неответственные нагрузки, жилищный сектор, небольшие посёлки, мелкие предприятия и т. п. Для потребителей третьей категории допускаются перерывы в электроснабжении на время, необходимое для ремонта повреждённого элемента сети, но не более чем на 24 часа.

Для характеристики надежности объектов энергетики определяются основные показатели надежности: параметр потока отказов, время восстановления, и вспомогательные – частота ремонтов и их продолжительность. Показатели надежности определяются для узла нагрузки главной схемы СЭС с учетом режима работы СЭС (нормальный, аварийный, послеаварийный).

Для определения оптимального уровня надежности электроснабжения потребителей необходимо знать величину ожидаемого годового ущерба при перерывах электроснабжения, который определяется особенностями технологического процесса с учетом частоты и длительности перерывов электроснабжения.

Основные способы повышения надежности СЭС:

- повышение надежности источников питания;

- повышение надежности отдельных элементов СЭС;

- уменьшение числа последовательно включенных элементов в СЭС;

- усовершенствование релейной защиты и автоматики СЭС;

- совершенствование системы технического обслуживания и ремонта электроустановок;

- повышение квалификации обслуживающего персонала.

Таким образом, повышение надежности СЭС является комплексной задачей, которая может быть решена на основе технологического и экономического анализа режимов СЭС, условий ее функционирования.

2.Источники и устройства реактивной мощности

Для компенсации реактивной мощности, потребляемой электроустановками промышленного предприятия, используются синхронные машины, конденсаторы и специальные статические источники реактивной мощности.

Синхронные машины.

Синхронные компенсаторы являются синхронными двигателями облегченной конструкции без нагрузки на валу. Они могут работать как в режиме генерирования реактивной мощности (при возбуждении компенсатора), так и в режиме ее потребления (при недовозбуждении). Изменение генерируемой или потребляемой реактивной мощности компенсатора осуществляется регулированием его возбуждения.

В настоящее время, отечественная промышленность изготовляет синхронные компенсаторы мощностью от 5000 до 100 000 квар.

Потери активной мощности в синхронных компенсаторах их полной загрузке в зависимости от номинальной мощности колеблются в пределах 0,013 - 0,015 кВт/квар, т.е. довольно значительны.

К недостаткам синхронных компенсаторов следует отнести удорожание и усложнение эксплуатации (сравнивая, например, с конденсаторными батареями) и значительный шум во время работы.

Положительными свойствами синхронных компенсаторов как источников реактивной мощности является возможность плавного и автоматического регулирования генерируемой реактивной мощности, независимость генерирования реактивной мощности от напряжения на их шинах, достаточная термическая и электродинамическая стойкость обмоток компенсаторов во время к.з., возможность восстановления поврежденных синхронных компенсаторов путем проведения ремонтных работ.

Конденсаторы - специальные емкости, предназначенные для выработки реактивной мощности. По своему действию они эквивалентны перевозбужденному синхронному компенсатору и могут работать лишь как генераторы реактивной мощности.

Мощность конденсаторов в одном элементе составляет 25 - 100 кВар. Из таких элементов собираются батареи требуемой мощности. Например, запись КС1-0,38-16-3УЗ обозначает, что конденсатор косинусный с синтетической пропиткой, на напряжение 0,38 кВ, номинальной мощностью 16 кВар в трехфазном исполнении, предназначен длительной работы с умеренным климатом для внутренней установки.

Обычно батареи конденсаторов включаются в сеть трехфазного тока по схеме треугольника. При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась автоматически на постоянно включенное активное сопротивление (например, трансформатор напряжения). Значение сопротивления должно быть таким, чтобы при отключении конденсаторов не возникало перенапряжений на их зажимах.

Конденсаторы по сравнению с другими источниками реактивной мощности обладают рядом преимуществ:

1) малые потери активной мощности (0,0025 - 0,005 кВт/кВар);

2) простота эксплуатации (ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей);

3) производства монтажных работ (малая масса, отсутствие фундаментов);

4) возможность использования для установки конденсаторов любого сухого.

К недостаткам конденсаторов следует отнести зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения, чувствительность к искажениям питающего напряжения и недостаточную прочность, особенно при к.з. и перенапряжениях.

Установки конденсаторов бывают индивидуальные, групповые и централизованные. Индивидуальные установки применяются чаще всего на напряжениях до 660 В.

В этих случаях конденсаторы присоединяются наглухо к зажимам приемника. Такой вид установки компенсирующих устройств обладает существенным недостатком - плохим использованием конденсаторов, так как с отключением приемника отключается и компенсирующая установка. При групповой установке конденсаторы присоединяются к распределительным пунктам сети.

При этом использование установленной мощности конденсаторов несколько увеличивается. При централизованной установке батарей конденсаторов они присоединяются на стороне высшего напряжения трансформаторной подстанции промышленного предприятия. Использование установленной мощности конденсаторов в этом случае получается наиболее высоким.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: