• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

В системах електропостачання.

Питання для самоконтролю.

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:

* 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:

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>x_0,

- в живлячих (районних) мережах: x₀>r_0.

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>r₀ тому 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:

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:

1. Автоматизація водорозподілу на відкритих зрошувальних системах. Методи керування водорозподілом. Вимірювання рівня води. Вимірювання витрати.
2. Арифметичні операції в різних системах числення
3. Визначення збитків від перерви електропостачання.
4. Визначення переміщень у статично невизначуваних системах
5. Вимірювання потужності у трифазних системах
6. Витрати тиску в системах.
7. Втрати тиску в системах.
8. Деякі підходи до моделювання в комбінованих інтелектуальних системах
9. ЕЛЕКТРОФІЛЬНЕ ЗАМІЩЕННЯ В АРОМАТИЧНИХ СИСТЕМАХ.
10. Загальна постановка задачі в багатокритеріальних системах
11. Загальні закони є універсальними і діють у всіх матеріальних системах.

Переглядів: 2251