Герасимов А.И., Кузьмин С.В. Электроснабжение предприятий - файл n1.doc

приобрести
Герасимов А.И., Кузьмин С.В. Электроснабжение предприятий
скачать (3641.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc3642kb.14.09.2012 08:31скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20

А. И. Герасимов, С. В. Кузьмин

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

ПРЕДПРИЯТИЙ

Учебное пособие



Красноярск, 2005
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Государственный университет цветных металлов и золота»

А. И. Герасимов, С. В. Кузьмин

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

ПРЕДПРИЯТИЙ

Учебное пособие




Красноярск, 2005

УДК 658.26(075.8)

ББК 31.29-5

Г37

Рецензенты: доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электрификации предприятий Красноярского государственного технического университета В. И. Иванчура; технический директор «ЕНИСЕЙЗОЛОТОАВТОМАТИКА» В. В. Кооль


Г37 Герасимов А. И., Кузьмин С. В. Электроснабжение предприятий: Учеб. пособие / ГУЦМиЗ. - Красноярск, 2005, 150 с.
ISBN 5-8150-0183-X
Содержатся основные положения, необходимые изучения и приобретения навыков по электрическим сетям промышленных предприятий. Пособие охватывает вопросы учебной дисциплины «Электроснабжение предприятий» для студентов специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Пособие может использоваться студентами, обучающимися по направлению подготовки 551300, 654500 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», а также, инженерно-техническими работниками предприятий, проектировщиками электрооборудования.

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета








УДК 658.26(075.8)

ББК 31.29-5



ISBN 5-8150-0183-X

@

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Государственный университет цветных металлов и золота», 2005



СОДЕРЖАНИЕ

А. И. Герасимов, С. В. Кузьмин 1

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ 1

ПРЕДПРИЯТИЙ 1

Учебное пособие 1

А. И. Герасимов, С. В. Кузьмин 2

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ 2

ПРЕДПРИЯТИЙ 2

Учебное пособие 2

1.Показатели электроснабжения промышленных районов и предприятий 7

1.1.Источники электроэнергии 7

2.Напряжения электрических сетей 10

1.3. Типовые схемы электроснабжения промышленного района 13

1.4. Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения 14

1.5. Схемы внешнего электроснабжения предприятия 18

1.6. Схемы распределения электроэнергии на предприятии 23

1.7. Качество электроэнергии 25

2. Электрические нагрузки 29

2.1. Виды электрических нагрузок и их применение 29

2.2. Расчетные нагрузки одного электроприемника 30

Нагрузка трансформатора 33

Однофазная нагрузка 34

2.3. Графики нагрузки и их показатели 34

2.4 Расчет электрических нагрузок 36

2.4.1. Определение расчетной нагрузки по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции 37

2.4.2. Определение расчетной нагрузки по удельной мощности на единицу производственной площади 38

2.4.3. Метод установленной мощности и коэффициента спроса 38

2.4.4. Определение расчетной нагрузки по средней мощности и коэффициенту формы группового графика нагрузки 39

2.4.5. Определение расчетной нагрузки по средней мощности и коэффициенту расчетной нагрузки 41

3. Силовые трансформаторы и их выбор 44

5.1. Типы трансформаторов и их основные характеристики 44

3.2. Основные расчетные соотношения для трансформаторов 45

3.3. Потери мощности в трансформаторах 48

3.4. Режимы работы и выбор числа и мощности трансформаторов 48

4. Электрические сети предприятий и их выбор 54

4.1. Местные и районные электрические сети 54

4.2. Активное сопротивление линий 55

4.3. Индуктивное сопротивление линий 55

4.4. Выбор сечений проводников и жил кабелей по нагреву током нагрузки 56

4.5. Выбор сечения проводников по экономическим соображениям 59

4.6. Расчет линий (разомкнутых сетей) трехфазного тока по потере напряжения 61

7.6. Расчет замкнутых местных электрических сетей по потере напряжения 63

4.8. Выбор высоковольтных кабелей 66

4.9. Выбор низковольтных кабелей 70

5. Компенсация реактивной мощности. 71

6. Короткие замыкания в системах электроснабжения 78

6.1. Виды коротких замыканий 78

6.2. Процесс трехфазного короткого замыкания в цепи, питаемой от шин неизменного напряжения 79

Апериодическая составляющая 82

6.3. Короткое замыкание в цепи, питающейся от генераторов с конечной мощности 83

6.4. Приведение расчетных величин к напряжению ступени, на которой находится место КЗ 85

6.5. Относительные номинальные и относительные базисные величины сопротивлений схемы замещения 86

Относительные номинальные и относительные базисные величины 86

6.5. Упрощения схем замещения 90

6.7. Определение токов короткого замыкания в цепях, питающихся от источников бесконечной мощности 91

6.8 Определение тока КЗ в цепи, питающейся от источника конечной мощности 93

6.9. Соотношения между токами различных видов КЗ 101

6.10. Расчет токов КЗ в сетях до 1000 В 101

7.1. Электродинамическое действие токов короткого замыкания 103

7.2. Термическое действие токов короткого замыкания 105

7.3. Ограничение токов КЗ 108

7.4. Выбор электрооборудования напряжением более 1000 В 110

10. Заземляющие устройства 112

10.1. Назначение и основные определения 112

11.2. Выполнение и расчет заземляющих устройств 115

11. Защита от перенапряжений 118

11.1.Коммутационные перенапряжения 119

11.2. Расчёт коммутационных перенапряжений 123

11.3.Выбор средств защиты от коммутационных перенапряжений и мест их установки 126

12. Оценка вариантов систем электроснабжения по экономическим показателям 127

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 130



  1. Показатели электроснабжения промышленных районов и предприятий

    1. Источники электроэнергии


Электроэнергия вырабатывается электростанциями. Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. В связи с тем, что основными потребителями электроэнергии являются электродвигатели переменного трехфазного тока, для производства и распределения электроэнергии принят во всем мире переменный трехфазный ток частотой 50 или 60 Гц. В России частота переменного тока 50 Гц. Применение трехфазного тока объясняется большей экономичностью сетей и установок переменного тока, а также возможностью широкого использования для электропривода наиболее надежных, простых и дешевых асинхронных электродвигателей.

Электростанции подразделяются на тепловые (ТЭС), атомные (АЭС), гидроэлектростанции (ГЭС), гидроаккумулирующие (ГАЭС), приливные электростанции, газотурбинные (ГТУ), солнечные (СЭС), ветроэлектростанции (ВЭС), геотермические электростанции (ГТЭ) и электростанции с магнитогидродинамическим генератором (МГДГ).

Тепловые электростанции (ТЭС) являются основой электроэнергетики; они вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. По виду энергетического оборудования ТЭС подразделяют на паротурбинные, газотурбинные и дизельные.

Основное энергетическое оборудование современных тепловых паротурбинных электростанций составляют котлоагрегаты, паровые турбины, турбогенераторы, а также пароперегреватели, питательные, конденсатные и циркуляционные насосы, конденсаторы, воздухоподогреватели, электрические распределительные устройства. Паротурбинные электростанции подразделяются на конденсационные электростанции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (теплофикационные электростанции – ТЭЦ)).

На КЭС тепло, полученное при сжигании топлива, передаётся в парогенераторе водяному пару, который поступает в конденсационную турбину, внутренняя энергия пара преобразуется в турбине в механическую энергию и затем электрическим генератором в электрический ток. Отработанный пар отводится в конденсатор, откуда конденсат пара перекачивается насосами обратно в парогенератор КЭС. Крупные КЭС, работающие в энергосистемах России, называются также ГРЭС.

В отличие от КЭС на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) перегретый пар не полностью используется в турбинах, а частично отбирается для нужд теплофикации. Комбинированное использование тепла значительно повышает экономичность тепловых электростанций и существенно снижает стоимость 1 квт·ч вырабатываемой ими электроэнергии.

В 50—70-х гг. в электроэнергетике появились электроэнергетические установки с газовыми турбинами. Газотурбинные установки в 25—100 МВт используются в качестве резервных источников энергии для покрытия нагрузок в часы «пик» или в случае возникновения в энергосистемах аварийных ситуаций. Перспективно применение комбинированных парогазовых установок (ПГУ), в которых продукты сгорания и нагретый воздух поступают в газовую турбину, а тепло отработанных газов используется для подогрева воды или выработки пара для паровой турбины низкого давления.

Дизельной электростанцией называется энергетическая установка, оборудованная одним или несколькими электрическими генераторами с приводом от дизелей. На стационарных дизельных электростанциях устанавливаются 4-тактныс дизель-агрегаты мощностью от 110 до 750 МВт; стационарные дизельные электростанции и энергопоезда оснащаются несколькими дизельагрегатами и имеют мощность до 10 МВт. Передвижные дизельные электростанции мощностью 25—150 кВт размещаются обычно в кузове автомобиля (полуприцепа) или на отдельных шасси либо на ж.-д. платформе, в вагоне. Дизельные электростанции используются в сельском хозяйстве, в лесной промышленности, в поисковых партиях и т. п. в качестве основного, резервного или аварийного источника электропитания силовых и осветительных сетей. На транспорте дизельные электростанции применяются как основные энергетические установки (дизель-электровозы, дизель-электроходы).

Гидроэлектрическая станция (ГЭС) вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии потока воды. В состав ГЭС входят гидротехнические сооружения (плотина, водоводы, водозаборы и пр.), обеспечивающие необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетическое оборудование (гидротурбины, гидрогенераторы, распределительные устройства и т. п.). Сконцентрированный, направленный поток воды вращает гидротурбину и соединённый с ней электрический генератор.

По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные, гидроаккумулирующие и приливные. Русловые и приплотинные ГЭС сооружают как на равнинных многоводных реках, так и на горных реках, в узких долинах. Напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды верхнего бьефа. В русловых ГЭС здание с размещенными в нём гидроагрегатами является частью плотины. В деривационных ГЭС вода реки отводится из речного русла по водоводу (деривации), имеющему уклон, меньший, чем средний уклон реки на используемом участке; деривация подводится к зданию ГЭС, где вода поступает на гидротурбины. Отработавшая вода либо возвращается в реку, либо подводится к следующей деривационной ГЭС. Деривационные ГЭС сооружают главным образом на реках с большим уклоном русла и, как правило, по совмещенной схеме концентрации потока (плотина и деривация совместно).

Гидроаккумулирующая электростанция (ГАЭС) работает в двух режимах: аккумулирования (энергия, получаемая от других электростанций, главным образом в ночные часы, используется для перекачки воды из нижнего водоёма в верхний) и генерирования (вода из верхнего водоёма по трубопроводу направляется к гидроагрегатам; вырабатываемая электроэнергия отдаётся в энергосистему). Наиболее экономичны мощные ГАЭС, сооружаемые вблизи крупных центров потребления электроэнергии; их основное назначение — покрывать пики нагрузки, когда мощности энергосистемы использованы полностью, и потреблять излишки электроэнергии в то время суток, когда другие электростанции оказываются недогруженными.

Приливные электростанции (ПЭС) вырабатывают электроэнергию в результате преобразования энергии морских приливов. Электроэнергия ПЭС из-за периодического характера приливов и отливов может быть использована лишь совместно с энергией др. электростанций энергосистемы, которые восполняют дефицит мощности ПЭС в пределах суток и месяца.

Источником энергии на атомной электростанциях (АЭС) служит ядерный реактор, где энергия выделяется (в виде тепла) вследствие цепной реакции деления ядер тяжёлых элементов. Выделившееся в ядерном реакторе тепло переносится теплоносителем, который поступает в теплообменник (парогенератор); образующийся пар используется так же, как на обычных паротурбинных электростанциях.

Ветроэлектростанция вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии ветра. Основное оборудование станции — ветродвигатель и электрический генератор. Ветровые электростанции сооружают преимущественно в районах с устойчивым ветровым режимом.

Геотермическая электростанция — паротурбинная электростанция, использующая глубинное тепло Земли. В вулканических районах термальные глубинные воды нагреваются до температуры свыше 100°С на сравнительно небольшой глубине, откуда они по трещинам в земной коре выходят на поверхность. На геотермических электростанциях пароводяная смесь выводится по буровым скважинам и направляется в сепаратор, где пар отделяется от воды; пар поступает в турбины, а горячая вода после химической очистки используется для нужд теплофикации. Отсутствие на геотермических электростанциях котлоагрегатов, топливоподачи, золоуловителей и т. п. снижает затраты на строительство такой электростанции и упрощает её эксплуатацию.

Электростанции с магнитогидродинамическим генератором (МГД-генератор) — установка для выработки электроэнергии прямым преобразованием внутренней энергии электропроводящей среды (жидкости или газа). Магнитогидродинамический генератор, МГД-генератор, энергетическая установка, в которой энергия рабочего тела (жидкой или газообразной электропроводящей среды), движущегося в магнитном поле, преобразуется непосредственно в электрическую энергию. Название магнитогидродинамический генератор связано с тем, что движение таких сред описывается магнитной гидродинамикой. Прямое (непосредственное) преобразование энергии составляет главную особенность магнитогидродинамического генератора, отличающую его от генераторов электромашинных. Так же, как и в последних, процесс генерирования электрического тока в МГД-генераторах основан на явлении индукции электромагнитной, то есть на возникновении тока в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля; отличие МГД-генератора в том, что в нём проводником является само рабочее тело, в котором при движении поперёк магнитного поля возникают противоположно направленные потоки носителей зарядов противоположных знаков. Рабочими телами МГД-генератора могут служить электролиты, жидкие металлы и ионизованные газы (плазма). В типичном для МГД-генераторе в случае, когда рабочим телом служит газообразный проводник — плазма, носителями зарядов являются в основном свободные электроны и положительные ионы, отклоняющиеся в магнитном поле от траектории, по которой газ двигался бы в отсутствие поля. В сильных магнитных полях или разреженном газе заряженные частицы успевают между соударениями сместиться (в плоскости, перпендикулярной магнитному полю); такое направленное смещение заряженных частиц в МГД-генераторе приводит к тому, что появляется дополнительное электрическое поле, так называемое поле Холла, направленное параллельно потоку газа. Термин. МГД-генератор, первоначально обозначавший устройства, в которых рабочим телом являлась электропроводная жидкость, в дальнейшем стал применяться также для обозначения всех устройств подобного типа, в том числе использующих в качестве рабочего тела электропроводный газ.
  1.   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   20


    А. И. Герасимов, С. В. Кузьмин
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации