Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

В системах електропостачання.

Питання для самоконтролю.

Регулювання напруги в електричних мережах.

Загальні положення.

Однією із важливих вимог до електропостачання являється забезпечення якості електроенергії, під яким розуміють прийнятність підведеної енергії для споживача.

Якість енергії характеризується визначеними показниками (ПЯЕ – показники якості енергії), які установлюються ДГСТом. Зміни напруги оцінюються так званим відхиленням напруги. Відхилення напруги V представляє собою різницю між фактичною і номінальною напругою мережі:

,

у відносній формі записується так:

Відхилення напруги суттєво впливає на роботу електрифікованого обладнання і мереж приводить до електромагнітної і технологічної складової економічного збитку:

для АД:

якщо U↓,то Мвр↓, І↑, Q↑, ∆ Р↑

якщо U↑, то Мвр↑, І ↓, Q ↓,∆ Р↓ ,

для освітлювальних пристроїв:

U↓ 10 %==>F↓30% ( світовий потік=F)

U↑ 10%=>Тсл↓ в 3 рази (Т сл – термін служби) .

В живлячих мережах зміна напруги буде призводити до зміни втрат потужності і енергії (Uvar=∆Pvar). Покажемо залежність зниження втрат потужності від підвищення напруги (U↑=>∆Р↓):

- втрати активної потужності при деякій напрузі U будуть рівні:

Візьмемо втрати потужності при цій напрузі в відносних одиницях такими, що дорівнюють 1:

.

Припустимо, що в мережі з цими ж значеннями S і r напруга збільшилась на ∆U ( або на відносне значення ). Тоді втрати потужності в лінії складають (у відносних одиницях):

,

так як <<, тоді:

.

Помножимо чісельник і знаменник на величину (1 – 2∆U), тоді

, , тоді

(1).

Із виразу (1) можна зробити висновки:

Ступінь зниження втрат потужності в мережі приблизно в два рази більше ступені зміни напруги.

З урахуванням того, що при підвищенню напруги (U) в мережі постійні втрати потужності в трансформаторах збільшуються, сумарний ефект зниження втрат потужності при збільшені напруги буде дещо нижчий, ніж у випадку (1).

Тому, в живлючих мережах за умовою зниження втрат потужності і енергії

раціонально підтримувати робочу напругу в мережі на максимально високому рівні.

Стандартом встановлено найбільша лінійна робоча напруга мережі поверх номінальної. Ці значення представлені в таблиці:

Номінальна напруга мережі, кВ Значення крайньої допустимої напруги, =Кр·Uном

≤20 1,2 ·Uном (тобто+20%)

35÷220 1,15·Uном

1,1 ·Uном

500÷1100 1,05·Uном

* зменшення Кр пов’язано з ізоляцією.

Висновок:

1) В мережах з напругою U≤220кВ найбільш доцільно

знижувати втрати потужності і енергії за рахунок підвищення

рівня робочої напруги.

2) В розподільчих мережах допустимі рівні напруги визначені на

основі оцінки збитків від зниження якості електроенергії.

Стандартом встановлені межі змін (границі допустимих

відхилень напруги) на затискачах електричних приймачів.

В умовах нормального режиму ці межі дорівнюють:

Найменування електричних приймачів Vдоп,%

Затискач освітлювальних пристроїв – 2,5...+ 5

Затискачі електромашин і електроапаратів – 5...+ 10

Затискачі інших електроприймачів ±5

В післяаварійних режимах допускаються додаткове змінення напруги на 5%.

В електричних мережах проходять безперервні відхилення напруги з двох причин:

- внаслідок зміни режиму роботи енергетичних систем (електростанції, ПС, живлячих мереж);

- внаслідок технологічних, добових і сезонних змін електричних навантажень споживачів, що призводить до зміни втрат напруги в елементах мережі.

Для підтримки необхідного відхилення напруги в мережах всіх ступенів необхідно здійснювати регулювання напруги. Під регулюванням напруги розуміють процес зміни рівня напруги в характерних точках мережі за допомогою спеціальних технічних засобів.

Принципи регулювання напруги в мережі.

Регулювання напруги передбачається в живлячих і розподільчих мережах і проводиться незалежно. Але основна задача регулювання напруги в цих мережах різна:

- в живлячих мережах – зниження втрат потужності електроенергії.

- в розподільчих мережах – підтримання нормованих відхилень напруги на затискачах електричних приймачів.

Регулювання напруги може бути централізованим і місцевим.

Централізоване здійснюється в центрах живлення і змінює напругу у всій мережі.

Місцеве регулювання здійснюється безпосередньо споживачем і змінення напруги (U) проходить тільки в локальній частині мережі.

Найбільш ефективне комбіноване управління.

* при виборі метода регулювання напруги необхідно враховувати характер змін навантажень на протязі доби і року. По цьому критерію застосовують 3 способи (метода) централізованого регулювання напруги:

1) метод стабілізації

2) змінний метод

3) метод зустрічного регулювання.

Метод стабілізації використовується на підприємствах з практично постійним рівнем навантаження.

Змінний метод застосовують на підприємствах, працюючих в одну зміну.

В більшості випадків підприємства працюють цілодобово, при цьому графіки їх навантаження на протязі зміни, доби і сезона суттєво змінюються. Для таких навантажень застосовується метод зустрічного ( узгодженого) регулювання.

В основному графіки навантажень багатоступеневі. При цьому навантаження змінюється як на протязі доби так і року. В цих випадках застосовується зустрічне регулювання напруги, яке враховує як добове, так і сезонне змінення напруги. При такому врегулюванні в режимах найбільших і найменших навантажень напруга на шинах підстанцій відповідно збільшується або знижується. Такий метод регулювання є найбільш ефективним.

ПУЕ регламентує вимоги до параметрів змінння напруги при зустрічному регулюванні:

- на шинах ПС, від яких живляться розподільчі мережі середніх класів напруги (> 1кВ... = 35кВ), відхилення напруги повинно бути в період найбільших навантажень не більше 10% та при цьому Uнн ПС повинно бути не менше 1,05Uном:

Uнн≥1,05 Uном.

В період мінімальних навантажень (під ними підіймаються навантаження, які не перевищують 30% від Sном) напруга на шинах ПС:

Uнн=Uном,

в післяаварійних режимах це значення:

Uнн=Uном.

Вводиться поняття напруги з бажаними відхиленнями на стороні НН трансформатора:

; .

Сутність зустрічного регулювання напруги розглянемо на спрощеній схемі живлення споживачів місцевої розподільчої мережі від центра живлення (ГЗП або ПГВ – ПС глибокого вводу). При цьому ЦП (нейтральне живлення) підключається до мережі енергосистеми.

Представимо графік змінення напруги у вигляді епюр напруги, на яких по вісі ординат відкладаємо значенням відхилення напруги V=f(∆U).

Графік побудуємо для двух режимів - найбільших і найменших навантажень. Відхилення напруги на шинах НН ПС позначені V’ – для максимальних навантажень; V” – для мінімальних навантажень. А відхилення напруги на затискачах споживачів відповідно Vmax і Vmin. Зобразимо графіки змінення напруги на одній ділянці мережі для двох випадків.

а) при відсутності регулювання напруги,

б) при наявності регулювання напруги.

а) V’=V”=0 на ЦП

б) V’=5%; V”=0

При зустрічному регулюванні, коли V’=5%, відхилення напруги у споживачів у кінці лінії в період максимальних навантажень ac’<ac, а в період мінімальних навантажень ab=abı.

Способи і засоби регулювання напруги.

Зміненння напруги у споживачів характеризується величиною падіння напруги, яке, якщо знехтувати поперечною складовою, визначається із відомого виразу для визначеня :

,

.

Для змінення напруги на затискачах електричного приймача можна використовувати два способи, які змінюють одну із вхідних в цей вираз величин. У відповідності з цим розрізняють:

- регулювання Uı на шинах ЦП (на електростанціях та ПС)

- змінення ΔU шляхом регулювання Q або х (Р і r використовувати неможна, вони використовуються тільки в системних мережах).

Відповідно двом способам змінення напруги технічні засоби регулювання напруги підрозділяють на дві групи:

1 - засоби регулювання напруги джерела живлення U ;

2 - засоби зміни втрат ∆U.

Засоби регулювання Uı:

Напруга Uı регулюється на електростанціях шляхом регулювання струму збудження синхронного генератора. Такий заход можливий при наявності АРЗ (автоматичне регулювання збудження). При цьому діапазон регулювання генератора ±5%. По цій та іншим причинам генератори електростанцій є допоміжними засобами регулювання.

Регулювання Uı на ПС здійснюється за допомогою вбудованих в трансформатори пристроїв регульовання. Для цього обмотки трансформатора обладнують регулювальними відгалуженнями, які дозволяють змінити Кт (коефіцієнт трансформації). Регулювання відгалуженнями зазвичай виконують на стороні ВН трансформатора ( так як на стороні НН струми набагато більше). Конструктивне виконання такаго рішення розглянути самостійно.

За способом переключення регулювальних відгалужень трансформатори підрозділяються на два типа:

1 – з переключенням відгалужень без збудження (без навантаження) = трансформатори з ПБЗ,

2 – з переключення під навантаженням = трансформатори з РПН.

Трансформатори з ПБЗ випускають для класів U=6÷20 кВ. Виготовляють їх з 4- ма додатковими відгалуженнями і відповідно з 4-ма рівнями зміни напруги:

+5%, +2,5%, –2,5%, – 5%. Такі трансформатори не дозволяють здійснювати добове регульовання при зміні добових навантажень, але їх використовують для регулювання при сезонних змінах навантаження.

Трансформатори з РПН випускають для Uном ≥35кВ. Вони виготовляються із збільшеним числом ступенів регулювання відгалужень і мають різні діапазони регулювання напруги: ±9%; ±12%; ±15%; ±16%.

Засоби регулювання напруги шляхом змінення ΔU.

1) Змінення опору мережі.

Складова активного і індуктивного удільного опору в розподільчій і живлячий мережах різні:

- в розподільчій мережі: r₀>x₀_,

- в живлячих (районних) мережах: x₀>r₀_.

У величині втрат напруги ΔU основну роль відіграє перша складова втрат (тобто Р·r)

При зміненні перетину проводу F можна змінити значення r₀ і втрат. Тому в розподільчих мережах вибраний за навантаженням перетин проводу повинен перевірятися за припустимою втратою напруги ΔUдоп

В живлячих мережах навпаки : x₀>r₀тому втрати напруги ΔU мало залежать від F, тобто збільшення перетину проводу в таких мережах для зменшення ΔU недоцільно.

Для зменшення втрат напруги зменшують х (індуктивний опір) лінії шляхом включення послідовно в лінію ємністості (батареї статичних конденсаторів - БСК).

УПК – установка повздовжньої компенсації.

Таке включення ємності називається повздовжньою компенсацією, а пристрій для її реалізації – установкою повздовжньої компенсації (УПК).

Включення в розсічення ліній x_K частково компесує (зменшує) індуктивний опір ліній x_Л.А результуюче х буде дорівнювати:

.

В лінії без УПК повздовжня складова падіння напруги ΔU без УПК:

,

при увімкненому УПК:

Як правило використовують часткову компенсацію (недокомпенсацію), тобто X_k<X_л із-за можливості резонансу при X_k=X_{л .}

УПК застосовують не тільки для покращення режимів напруги, але і для підвищення пропускної здатності лінії.

Основні характеристики УПК:

1 - тут X_k нерегульоване,

2 - зміни X_k – можна змінити дискретно (неплавне регулювання),

3 - тільки часткова компенсація,

4 - регулювання тільки в одну сторону.

2) Регулювання напруги (U) шляхом змінення потоків передаваємої реактивної потужністі (Qs) мережі.

Для зменшення передаваємої Q здійснюють її компенсацію за рахунок підключення ємності паралельно індуктивному навантаженню. Таке включення ємності називається поперечною компенсацією. В якості компесуючих пристроїв використовують БСК (в основному).

Схему заміщення мережі і векторну діаграму, що пояснює поперечну компенсацію, можна представити наступним чином.

При включенні БСК за допомогою Qк результуюча повна потужність в мережі:

При установці компенсуючих пристроїв продольна складова падіння напруги буде рівна

Ця складова є втратою ΔU в мережі до компенсації. Дтруга складова – як добавка напруги ΔUpeг

,

Потужність БСК Qк визначається номінальною напругою мережі (Uном) і її індуктивним опором Х_L.

Такий спосіб регулювання також, як правило, дає можливість дискретного регулювання і регулювання тільки в одну сторону.

При виборі засобів регулювання мережі керуються наступним:

- основним, більш важливим і ефективним засобом, є трансформатори з РПН,

- інші способи носять допоміжний характер.

Питання для самоконтролю.

1. Якими показниками характеризується якість електричної енергії?

2. Як впливає відхилення напруги на роботу електрифікованого обладнання?

3. На якому рівні в живлячих мережах, за умовою зниження втрат

потужності і енергії, раціонально підтримувати робочу напругу в мережі ?

4. Яка основна задача регулювання напруги в живлячих і розподільчих мережах?

5. Назвіть 3 способи (методи) регулювання напруги і в чому їх сутність?

6. Назвітьспособи регулювання напруги і засоби, які для них використовують?

7. Що є основними та допоміжними засобами регулювання напруги в мережах?

Висновки: В результаті вивчення матеріалу студенти повинні засвоїти основи управління режимами роботи електричних систем і мереж - забезпечення якості електроенергії, тобто управління частою, активною і реактивною потужністю, напругою.

ЛЕКЦІЯ № 11. НАДІЙНІСТЬ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ.

Актуальність: Надійність – одна з основних характеристик СЕП, яка визначаює економічну ефективність функціонування як самої СЕП, так і технологічних процесів, що нею обслуговуються.

План:

1.Поняття надійності та її основні показники.

2. Розрахунок надійності СЕП.

3. Приклади розрахунку надійності в системах електропостачання.

Поняття надійності та її основні показники.

Надійність електропостачання повинна обов’язково враховуватися при виборі варіантів і структур.

Надійність СЕП визначають як схемні рішення, так і надійність елементів, які входять в систему.

Спочатку розглянемо основні терміни і показники надійності:

Надійність – властивість системи (об’єкта, елемента) виконувати задані функції з встановленими параметрами.

Коли система виконує свої функції, вона називається працездатною.

Порушення працездатності називається відмовою.

Серед кількісних показників надійності відмітимо наступні:

1. Вірогідність безвідмовної роботи Р(t);

2. Вірогідність відмови Q (t);

3. Інтенсивність потоку відмов λ;

4. Параметр потоку відмови ω;

5. Напрацювання на відмову Тн;

6. Середній час поновлення Тв (інколи τ)

Оскільки стан елементів системи випадковий, то показник надійності визначається із застосуванням апаратів теорії вірогідності і математичної статистики.

1) Вірогідність безвідмовної роботи характеризує вірогідність, того що за деякий час t роботи до відмови буде час не менше t ≥ Т.

Р (t) може бути найдена експериментально із:

де: N₀- число елементів які знаходяться під наглядом (на випробуванні)

N(t) – число елементів, що відмовили за час t

N₀- N (t) число елементів, що не відмовили за час t.

2) Вірогідність відмови - Q (t) = 1 – P(t).

Для більшості елементів СЕС переважають раптові відмови, а вірогідність безмовної роботи розподіляються за експоненціальним законом:

де λ – інтенсивність потоку відмов.

3) Під λ розуміють відношення середнього числа відмов за одиницю часу до кількості спостерігаємих елементів (які випробовуються):

λ є мірою схильності елемента до відмов в залежності від часу λ(t).

Залежність λ(t) носить назву характеристики життя системи (об’єкта, елемента). Для більшості електричних елементів характеристика життя виражається у вигляді U-образної кривої.

1 – зона (ділянка) приробітки,

2 – зона нормальної роботи (λ (t) =const),

3 – зона зношення і старіння.

4) в практиці інженерних розрахунків застосовують:

λ≈ω

ω – інтенсивність потоку відмов для зони 2

5) Напрацювання на відмову .

6) Час поновлення ,

де: N – число елементів,

n – число відмов за час спостереження .

де: tві - час ремонту або оперативного переключення (з урахуванням часу пошуку несправності).

· Розглянуті перед цим показники надійності носять назву одиничних показників надійності, крім них в розрахунках використовують комплексні показники надійності.

Серед комплексних показників розглянемо 2 із них:

1. Коефіцієнт готовності - представляє собою відношення періоду роботи до суми часу роботи і простою:

2. Коефіцієнт примусового (аварійного) простою

Розрахунок надійності СЕП.

СЕП складається із багатьох елементів і ланок, тому оцінка надійності виконується в залежності від способа з’єднання цих елементів і ланок.

При цьому під способом з’єднання розуміють не електричну схему, а структурно-логічну схему надійності.

Яка б не була складна СЕП, в ній завжди можна виділити області (ділянки) з послідовним або паралельним з’єднанням елементів.

В цьому зв’язку розглянемо методику розрахунку систем з двома простими структурами: послідовної і паралельною.

Розглянемо найпростіші структури надійності.

1. Структура з послідовним з’єднанням елементів.

Ця схема характеризується тим, що при виході з ладу хоч би одного із елементів виходе з ладу вся система.

Вірогідність безвідмовний роботи для такої структури

, (1)

Оскільки для більшості електротехнічних елементів вірогідність безвідмовної роботи описується експоненціальним законом:

, (2)

. (3)

Враховуюючи вираз (1) і (3) можна записати:

, або .

За середній час поновлення системи із n послідовних елементів приймається так зване середньозважене значення, яке виражається:

.

Коефіцієнт готовності такої системи

.

Напрацювання на відмову

.

Оцінити надійність (вірогідної безвідмовної роботи для розглядаємої системи) можна наступним чином:

.

2. Структура з паралельними з’єднанням елементів.

Ця система працює, коли працює хочаб один елемент.

Не зупиняючись на висновках, запишемо основні відношення для оцінки параметрів надійності такої системи.

Вірогідність безвідмовної роботи:

.

Для структури, складеної із m паралельно з’єднаних елементів, інтенсивність відмови системи представляє собою добуток:

,

Ця формула використовується, якщо ω заданий в (ч^-1) .

Час відновлення

Коефіцієнти готовності

,

.

У випадку довільної структурної логічної схеми ( при комбінованому з’єднанні елементів) здійснюється перетворення (еквівалентування) вихідних схем до простіших, для яких відомі розрахункові формули надійності.

Приклади розрахунку надійності

Розглянемо приклади розрахунку надійності в системах електропостачання (СЕП):

Маємо схему ділянки електричної мережі , яка складається з:

1 – ВЛ 110кВ

2 – ОД відділювач

3 – КЗ короткозамикач

4 – Т трансформатор

5 – QF вимикач

6 – СШ секція шин

а) схема однолінійна:

б) структурно-логічна схема:

N	Назви	ω	Тв,ч
	ВЛ 110кВ	0,07
	ОД(QS)110кВ	0,017	29,4
	КЗ(QK)110кВ	0,013
	Трансформатор 110/6кВ	0,0046	56,5
	Вимикач 6кВ(QF)	0,006
	Секція шин (СШ) 6кВ	0,028

При переведенні річного фонду часу в години використовується коефіцієнт 8760.

В зв’язку з вказаними у формулі , а якщо в (год^-1), то її треба помножити на (8760)^(1-^m⁾ .

Відмова РУ мрже відбутися в наступних випадках:

1. Відмова шин РУ (приєднань)

- питома інтенсивність відмови на одне приєднання

2. Відмова вимикача або РЗА (релейний захист і автоматика) приєднання.

Приклад: Визначити показники надійності схеми для живлення навантаження по КЛ або ВЛ.

Надійністю вимикачів і РУ знехтувати.

Приклад 1: (послідовне з’єднання елементів).

Розраховувати надійність батареї із 10 конденсаторів, вважаючи, що при пробої одного із них, батарея виходить із ладу, тобто спостерігається відмова. Інтенсивність відмови для конденсаторів λ=0,01 1/год; інтенсивність відмови батарей:

Вірогідність безвідмовної роботи протягом року:

Вірогідність відмови:

Розглянемо тепер батарею в комплекті з плавким запобіжником ( λпл= 0,24).

Інтенсивність відмови комплекту:

λк=λб+λпл=0,1+0,024=0,124,

звідки:

;

Приклад 2: (паралельне з’єднання елементів)

Схема містить два однакових елемента, що працюють паралельно, кожний з параметром потоку відмов ω=0,0005 1/год.

Вірогідність безвідмовної роботи кожного елемента для 200 часової роботи дорівнює:

Знайдемо, наскільки підвищиться надійність при паралельному постійному приєднанні другого такого ж елемента.

Вірогідність відмови:

тоді вірогідність того, що відмовить не більше ніж один елемент:

тобто надійність підвищилася з 90% до 99,9%.

Середне напрацювання на відмову групи із двох паралельних елементів:

в той час як для кожного із них:

Питання для самоконтролю.

1. Дайте визначення поняття надійності.

2. Дайте визначення основним показникам надійності.

3. Що уявляє собою алгоритм розрахунку надійності для структури з послідовним з’єднанням елементів?

4. Що уявляє собою алгоритм розрахунку надійності для структури з параллельним з’єднанням елементів?

Висновки: В результаті вивчення матеріалу студенти повинні засвоїти основи розрахунків показників надійності СЕП, які визначають економічну ефективність функціонування як самої СЕП, так і обслуговуванних нею технологічних процесів.

ЛЕКЦІЯ № 12. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ (ТЕР) В СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ.

Актуальність: При багатоваріантності задач побудови і розрахунку елементів СЕП виникає необхідність в проведенні ТЕР для обґрунтування прийнятих рішень.

План:

1. Методика ТЕР в енергетиці.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Складнозамкнених мереж на ЕОМ.	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.034 сек.