Что такое электрическая система
Перейти к содержимому

Что такое электрическая система

  • автор:

1.1 Понятие об электрической системе

Совокупность установок, устройств, объединённых процессом выработки, преобразования, распределения и потребления тепловой и электрической энергии называют энергетической системой. Электрическая часть энергетической системы составляет электрическую систему. В электрическую систему входят электрические станции, линии электропередачи, преобразовательные подстанции для изменения рода тока, электрические подстанции, предназначенные для изменения параметров электроэнергии и распределения ее по различным участкам электрической цепи, нагрузки электрической системы — совокупность приемников электроэнергии, потребителей. Смотри рисунок 1. Рис. 1 Схема электрической системы

Дадим определение основных элементов системы Электроустановка — установка, в которой производится, преобразуется, распределяется или потребляется электроэнергия. Электрическая станция — электроустановка, производящая электрическую или электрическую и тепловую энергию. Электрическая подстанция — электроустановка, предназначенная для преобразования электрической энергии одного напряжения (частоты) в электроэнергию другого напряжения (частоты). Линия электропередачи — система проводов или кабелей, предназначенная для передачи электроэнергии от источника к потребителю. Электрическая сеть — совокупность линий электропередачи и подстанций. Электрические станции, объединённые между собой и с потребителями линиями электропередач, располагаются на обширной территории и вместе с тем связаны непрерывным процессом выработки электроэнергии, которая в тот же момент должна быть использована. Поэтому все процессы в электрической системе связаны и протекают в тесном взаимодействии. Объединение станций на параллельную работу и создание энергосистем даёт ряд экономических и технических преимуществ: 1) позволяет быстро и экономично развивать энергетику за счёт преобладающего ввода крупных тепловых электростанций (мощностью 3000 и 4000 МВт) с блочными агрегатами единичной мощностью 300, 500, 800 МВт; 2) резко повышать надежность снабжения потребителей; 3) обеспечивает повышение экономичности производства и распределения электроэнергии в целом по энергосистеме за счёт наиболее рационального распределения нагрузки между электростанциями; 4) улучшает качество электроэнергии, т.е. обеспечивает поддержание напряжения и частоты в допустимых пределах, т.к. колебания нагрузки воспринимаются большим числом агрегатов; 5) позволяет снизить суммарный резерв мощности по энергосистеме, величина которого составляет до 20% общей мощности генераторов энергосистемы; 6) даёт возможность обеспечить быструю, маневренную взаимопомощь между равными станциями при изменении нагрузки системы и аварийных повреждениях ее элементов.

Объединение энергосистем восточных и западных районов страны даёт экономический эффект за счёт возможности использования общей установленной мощности электростанций для обеспечения сдвинутых по времени максимумов нагрузки. 1.2 Требования к качеству электроэнергии

Качество вырабатываемой электрической энергии характеризуется двумя параметрами: величинами напряжения и частоты. Отклонение этих параметров от номинальных значений ухудшает экономические показатели отдельных элементов и энергосистемы в целом. У вращающихся токоприёмников с изменением частоты и напряжения ухудшается КПД, изменяется производительность, что в ряде случаев сказывается на технологическом процессе. В энергосистеме с изменением частоты возможно самопроизвольное перераспределение мощности между отдельными участками энергообъединения, что повышает экономические потери, вызывает перегруз линий электропередач, а в некоторых случаях может привести к нарушению устойчивой работы энергосистемы. Причиной изменения частоты в энергосистеме служит нарушение баланса между суммарной мощностью турбин и нагрузкой генераторов. Номинальное значение частоты электрического тока составляет 50 Гц, а допустимое отклонение частоты 0,1-0,2 Гц. Причиной изменения напряжения является его потеря на линиях, трансформаторах при передаче энергии от электростанции к потребителю. В России применяется следующая шкала номинальных напряжений (междуфазных) трехфазного тока: 1150, 750, 500, 330, 220, 110, 35, 20, 10, 6,0, 0,66, 0,38, 0,22 кВ — для линий и 24, 20, 18, 15,75, 13,8, 10,5, 6,3, кВ — для генераторов. Допустимое отклонение напряжения ±5%. Несимметрия трехфазной системы напряжений допускается до 2%, а несинусоидальность формы кривой напряжения — до 5%.

1.3 Режимы нагрузок потребителей и электрических систем Электрическая нагрузка отдельных потребителей, а следовательно, и суммарная нагрузка, которая определяет режим работы электростанций в энергосистеме, непрерывно меняется. Принято отражать этот факт графиком нагрузки, т.е. диаграммой изменения мощности во времени. Как правило, графики отражают изменение нагрузки за определённый период времени. По этому признаку они подразделяются на суточные, годовые и т.п. По месту изучения или элементу энергосистемы они разделяются на следующие группы: — графики потребителей; — графики сетевые (на шинах узловых подстанций); — графики энергосистемы; — графики нагрузки электрических станций. Графики потребления мощности отдельными потребителями и системой в целом необходимы для правильного ведения режима работы электрических сетей. Ежегодные наблюдения позволяют на основе статистических данных заранее готовить электростанции к ожидаемой выдаче мощности. Всем графикам свойственно неравномерно потребление мощности в течение суток. Для примера рассмотрим потребление активной мощности освещением жилых домов и уличным освещением. = Графики потребления активной мощности промышленными предприятиями могут сильно отличаться друг от друга в зависимости от сменности и характера технологического процесса. Стабильным потреблением мощности в течение суток отличаются химические предприятия. Суточный график активной нагрузки энергосистемы имеет вид:

Рис. 2 Распределение мощности

между станциями в системе

Распределение мощности между станциями в системе осуществляется так, чтобы, обеспечив мощностью всех потребителей, получить наименьший расход топлива на выработку электроэнергии. На рис.2 приведён пример распределения суточного графика мощности между станциями. В базовой части графика 1, не изменяя своей мощности, работают крупные конденсационные станции с мощными агрегатами, атомные станции, гидростанции, не имеющие водохранилищ и в период паводка, чтобы не делать холостого сброса воды. Часть графика, отмеченная цифрой 2, может передаваться ТЭЦ, работающим по вынужденному графику, обусловленному графиком теплового потребления. Выработка мощности в период пиков 4 и 5 поручается гидростанциям, имеющим водохранилища и станциям, работающим на газе. Участок 3 распределяется между агрегатами станций небольшой и средней мощности.

Электрическая часть электрической станции включает:

-Электрические генераторы, предназначенные для выработки электрической энергии.

— Силовые трансформаторы и автотрансформаторы, предназначенные для преобразования электрической энергии одного напряжения в другое.

— Электрические аппараты (включатели-разъединители, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока и др.), необходимые для выполнения оперативных переключений, а также получения необходимой информации о вырабатываемой энергии и состоянии оборудования.

Связь между указанным оборудованием осуществляется с помощью токоведущих частей.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

электрич. часть электроэнергетической системы, включающая всё электрич. оборудование (электрич. генераторы, Трансформаторы, линии электропередачи, приёмники электрич. энергии, а также аппаратуру релейной защиты, противоаварийной автоматики, системы регулирования и управления).

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

Смотреть что такое «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА» в других словарях:

электрическая система — 3.1.8 электрическая система (electrical system): Система, включающая в себя элементы, работающие от низковольтных источников напряжения. Источник: ГОСТ Р МЭК 62305 2 2010: Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска ор … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

электрическая система зажигания — электрическая система Часть электрооборудования двигателя, обеспечивающая преобразование и передачу энергии источника питания к горючей смеси для ее воспламенения. [ГОСТ 22606 77] Тематики системы зажигания авиационных двигателей Синонимы… … Справочник технического переводчика

электрическая система рекуперативного торможения категории А — Электрическая система рекуперативного торможения, не являющаяся частью системы рабочего тормоза. [ГОСТ Р 41.13 Н 99] Тематики автотранспортная техника … Справочник технического переводчика

электрическая система рекуперативного торможения — Система торможения, допускающая использование приводного электродвигателя (электродвигателей) транспортного средства для преобразования кинетической энергии транспортного средства в электроэнергию в процессе замедления. [ГОСТ Р 41.13 Н 99]… … Справочник технического переводчика

Электрическая система зажигания — в ГТД составная часть электрооборудования ГТД, предназначенная для воспламенения топливно воздушной смеси в его основной и форсажной камерах сгорания. По функциональному назначению Э. с. з. являются пусковыми, поскольку с их помощью… … Энциклопедия техники

Электрическая система запуска — По ГОСТ 20846 82 Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

электрическая система — электрическая программируемая электронная система Система для управления, защиты или мониторинга, основанная на использовании одного или нескольких электрических (Е) устройств, включая все элементы системы, такие как источники питания, датчики и… … Справочник технического переводчика

электрическая система — Электрическая часть энергетической системы … Политехнический терминологический толковый словарь

электрическая система рекуперативного торможения — 2.20.1 электрическая система рекуперативного торможения: Система торможения, допускающая использование приводного (приводных) двигателя (двигателей) транспортного средства для преобразования кинетической энергии транспортного средства в… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

электрическая система рекуперативного торможения категории А — 2.20.3 электрическая система рекуперативного торможения категории А: Электрическая система рекуперативного торможения, не являющаяся частью системы рабочего тормоза. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

электрическая система управления, связанная с обеспечением безопасности — 3.2.19 электрическая система управления, связанная с обеспечением безопасности; SRECS (safety related electrical control system, SRECS): Электрическая часть системы управления, обеспечивающая безопасную работу станка, сбои в которой могут… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Основные понятия об электрической системе

Энергетической системой называют совокупность установок и устройств, предназначенных для выработки, преобразования, распределения и потребления тепловой и электрической энергии, связанных единым режимом работы. Основными элементами энергосистемы являются электрические станции, тепловые сети, линии электропередач, преобразовательные установки, электрические подстанции, предназначенные для изменения параметров электроэнергии и распределения её по различным участкам электрической сети, нагрузки электрической системы, потребляющие электроэнергию и преобразующие её в другие, определяемые технологией, виды энергии.

Электрическая часть энергосистемы называется электрической системой. Самым ответственным силовым элементом электрической системы являются электрические станции, на которых различные виды первичных энергоресурсов преобразуются в электрическую энергию. На рис. 8.2. приведена схема электрической системы, в которой две электростанции осуществляют питание электроэнергией нескольких подстанций. Электрические станции связаны с потребителем электрической сетью, которая во многом обеспечивает надёжность и экономичность работы системы.

Передача электроэнергии осуществляется по линиям электропередач на напряжении, значительно превышающем напряжение синхронных генераторов. Для преобразования электроэнергии одного напряжения в электроэнергию другого напряжения используются трансформаторные подстанции с повышающими и понижающими трансформаторами.

Объединение электростанций на параллельную работу в составе энергосистемы обеспечивает целый ряд преимуществ, важнейшими из которых являются:

· повышение надёжности электроснабжения за счёт взаимного резервирования в аварийных режимах;

· повышение экономичности за счёт загрузки в первую очередь блоков с малыми удельными расходами топлива и передачи мощности по сети;

· снижение аварийного резерва мощности;

· возможность использования блоков с более высокой единичной мощностью;

· снижение установленной мощности электростанций объединённых систем за счёт смещения суточных максимумов нагрузки по часовым поясам.

Рис. 8.2. Схема электрической системы

Таким образом, объединение электрических станций позволяет снабжать потребителей от разных станций и осуществлять перераспределение потоков электроэнергии между объектами энергосистемы.

Рост объёмов потребления электроэнергии приводит к увеличению установленных мощностей электрических станций и перетоков по линиям электропередач. Обеспечить экономичность передачи электроэнергии в этих условиях можно путём освоения всё более высоких уровней напряжения. Напряжения, при которых обеспечивается длительная нормальная работа электроустановок, называют номинальными. Уровни номинальных напряжений определяются соответствующим ГОСТ и правилами устройства электроустановок (ПУЭ). В России применяется следующая шкала стандартных номинальных междуфазных напряжений трёхфазного тока частотой 50 Гц:

0,4; 6; 10; 20; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750 и 1150 кВ.

Как известно из электротехники, повышение напряжения при передаче одинаковой мощности обеспечивает пропорциональное снижение тока, что позволяет снизить сечение проводов ЛЭП и уменьшить затраты на цветной металл линий.

Снижение тока при сохранении сечения провода и его сопротивления R приводит к уменьшению потерь в ЛЭП, которые пропорциональны квадрату тока, и повышению КПД передачи. Правда, при повышении номинального напряжения как правило увеличиваются габариты электроустановок и возрастают затраты на обеспечение надёжной изоляции. Поэтому рациональные уровни напряжения определяются на основе технико-экономических расчётов, в которых учитываются все составляющие затрат.

В истории освоения высоких напряжений в России можно отметить следующие этапы:

· 1902 год, ЛЭП 70 кВ на нефтепромыслах в районе Баку;

· 1922 год, передача 110 кВ от Каширы до Москвы;

· 1932 год, передача 154 кВ от Днепровской ГЭС;

· 1933 год, передача 220 кВ от Нижне-Свирской ГЭС в г. Ленинград;

· 1956-1959 гг., ввод ЛЭП 400 кВ (позже переведены на 500 кВ);

· 1978 год, объединение ЕЭС СССР и ОЭС стран СЭВ линией 750 кВ;

· 1985 год, ЛЭП 1150 кВ Сибирь-Казахстан-Урал.

Основной особенностью работы электрических систем является одновременность процесса производства и потребления электрической энергии. Источники электроэнергии – вращающиеся системы, состоящие из первичных двигателей (турбин) и синхронных генераторов, для которых должен соблюдаться баланс между энергией, развиваемой турбиной и энергией, отдаваемой в систему генератором. Нарушение этого баланса приводит к изменению скорости вращения и частоты, т.е. к нарушению синхронизма и расстройству работы энергосистемы.

Для правильного планирования и ведения режима работы энергосистемы необходимо знать графики потребления мощности отдельными потребителями, узлами нагрузки и всей системой. Ежегодные наблюдения позволяют на основе статистических данных прогнозировать объёмы и характер потребления нагрузки в системе и планировать распределение нагрузки между электростанциями. На рис. 8.3, а показан график зимних суток небольшой энергосистемы. Наибольшую мощность по суточному графику называют суточным максимумом мощности Рмакс. Площадь, ограниченная суточным графиком, определяет электроэнергию за сутки

Среднесуточная мощность будет представлять собой

Важным показателем графика является продолжительность использования максимальной нагрузки, определяемая как время работы с наибольшей нагрузкой, в течение которого обеспечивается тот же объём электроэнергии

Рис. 8.3. Суточный график нагрузки системы:

a) – показатели графика; б) – распределение нагрузки между электростанциями.

Степень неравномерности графика определяется коэффициентом заполнения графика

Изменение мощности потребителей приводит к необходимости распределять эту мощность между станциями системы по критерию наименьших затрат на топливо. Возможность экономичного распределения обеспечивается совместной параллельной работой электростанций разного типа на общую сеть, что является одним из самых важных достоинств объединения их в систему.

Рис. 8.4 Условные обозначения некоторых элементов системы:

1–синхронный генератор; 2– трансформатор; 3–шины; 4–воздушная ЛЭП; 5– кабельная ЛЭП; 6–выключатель; 7– разъединитель.

На рис. 8.3,б показан пример условного распределения нагрузки между электростанциями. В базовой части графика 1 работают с постоянной нагрузкой АЭС и мощные КЭС. Часть 2 графика может заполняться ТЭЦ, работающими по вынужденному графику, определяемому тепловым потреблением. Участок 3 графика распределяется между блоками малых и средних КЭС, а пиковые зоны 4 и 5 выделяются для ГЭС, которые имеют водохранилища с суточным циклом регулирования.

Структура электрической системы и состав основных силовых объектов её определяются схемами электрических соединений. Схемы выполняются в соответствии с требованиями единой системы конструкторской документации (ЕСКД) с применением условных обозначений, нормируемыми соответствующими ГОСТ. На рис. 8.4 в качестве примера приведены условные обозначения для некоторых элементов электрических систем.

Завершая изучение темы отметим еще раз преимущества энергетических систем. Объединение всех потребителей электроэнергии в единую электрическую систему приводит к выравниванию графика нагрузки, что даёт возможность более полно использовать оборудование электрической системы, установленную мощность электростанций, которая должна быть рассчитана на максимальную мощность нагрузки. Объединение всех электростанций в систему позволяет обеспечить быструю, маневренную взаимопомощь между разными станциями при изменении нагрузки системы, а также при аварийных повреждениях её элементов. Работа электрических станций на общую сеть, а не на отдельных потребителей электроэнергии, даёт возможность концентрировать производство электроэнергии, внедрять мощные наиболее экономичные энергетические агрегаты, облегчает управление работой системы, её автоматизацию и кибернетизацию.

Централизованное распределение электроэнергии и концентрированное её производство снижают капитальные затраты на единицу установленной мощности, эксплуатационные расходы и себестоимость электроэнергии.

Изучение всего многообразия оборудования и процессов, происходящих в электрических системах, составляют основу инженерной подготовки по специальностям «Электроэнергетические системы и сети» и «Электрические станции». Все проблемы, которые в этой теме были лишь намечены, станут предметом детального изучения в следующих семестрах.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Электрические системы.

Электрическая система представляет собой часть энергосистемы, включающей в себя электростанции, электрические сети (кабельные и воздушные линии электропередачи и преобразовательные подстанции) и установки потребителей электрической энергии. Сети электрических систем предназначены для межсистемных и системных связей на территориях больших районов страны. Они имеют большой радиус охвата, значительные нагрузки, высокие и сверхвысокие напряжения и выполняются по сложнозамкнутым многоконтурным схемам с несколькими источниками питания [20J. Кроме того, в электрической системе источники питания часто бывают значительно удалены от электроприемников, и поэтому электроэнергию приходится передавать на большие расстояния.

Важнейшими элементами электрических и энергетических систем, объединяющих ряд электростанций с целью лучшего использования их мощности, являются передающие электрические сети, распределительные устройства и подстанции.

Пример. Электроэнергия производится синхронными генераторами при напряжении 10 кВ, затем она трансформируется повышающими трансформаторами до напряжения 330 кВ (чем выше напряжение при передаче электроэнергии, тем меньше ее потери) и при таком напряжении передается по воздушным линиям электропередачи на расстояние 120 км до пункта ее приема (например, до главной понизительной подстанции — ГПП промышленного предприятия). На ГПП электроэнергия с помощью силового понижающего трансформатора трансформируется с понижением напряжения до 10 кВ, затем распределяется по территории и цеховым подстанциям предприятия.

Энергосистема относится к классу больших, высокоавтоматизированных систем, оснащенных средствами технологической и системной автоматики, и по сравнению с электрической системой является более крупной системой. Она включает в себя совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, а также установок потребителей электроэнергии и тепла, связанных общностью режимов производства, распределения и потребления электрической энергии и тепла [12].

По назначению сети электрических систем подразделяют на местные и районные. Местные сети (коммунальные, сельские, фабрично-заводские и др.) охватывают небольшие площади, и максимально используемое напряжение в них составляет 35 кВ, реже 110 кВ. Районные сети электрических систем охватывают большие районы и используют напряжение ПО кВ и выше. По ним электроэнергия передается от электростанций и распределяется между крупными подстанциями, которые питают местные сети. Главные сети электрических систем связывают электростанции системы между собой и с районными подстанциями.

В электрических сетях имеют место два основных режима работы нейтралей: заземленный и изолированный. Вид связи нулевых точек нейтралей машин и трансформаторов с землей в значительной степени определяет уровень изоляции электрооборудования и выбор коммутационной аппаратуры, значение перенапряжений и способы их ограничения, значения токов при замыканиях на землю (коротких и просто замыканий), условия работы релейной защиты и безопасности в электрических сетях, электромагнитное влияние на линии связи и т.д.

Режим работы нейтралей определяет значение тока замыкания на землю. Сети, в которых ток однофазного замыкания на землю составляет менее 500 А, называют сетями с малыми токами замыкания на землю (в основном это сети с изолированной нейтралью). Токи более 500 А соответствуют сетям с большими токами замыкания на землю (в основном это сети с глухозаземленной нейтралью). Разновидностью сетей с изолированной нейтралью являются сети с компенсированной нейтралью.

Электрические сети напряжением ниже 1 кВ (четырехпрводные сети, здесь режим нейтрали определяется условиями безопасности), а также сети напряжением 110 кВ и выше работают, как правило, с глухозаземленной нейтралью (в них обеспечивается металлическая связь корпусов электрооборудования с нейтралью). В этих случаях замыкание любой одной фазы на землю приводит к однофазному короткому замыканию, которое отключается высоковольтным выключателем при срабатывании релейной защиты или высоковольтным предохранителем (сети ПО кВ и выше); автоматическим выключателем или низковольтным плавким предохранителем (сети 0,4 кВ).

Электрические сети напряжением выше 1 кВ (6, 10, 20, 35 кВ) относятся к сетям с малыми токами замыкания на землю и работают с изолированной или компенсированной нейтралью. В этих сетях при замыкании одной фазы на землю напряжение этой фазы становится равным нулю, а напряжения двух других фаз увеличиваются до линейного, т.е. становятся равными 1,73 ?/ф. Поэтому изоляция проводов в этих сетях должна быть рассчитана на линейное напряжение. Через место замыкания на землю протекает суммарный емкостной ток /с трех фаз. Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ), если:

  • • при U= 6—10 кВ /с более 30 А;
  • • при U= 20 кВ /с более 15 А;
  • • при U= 35 кВ / более 10 А,

то эти сети выполняют с компенсированной нейтралью, т.е. заземляют нейтраль трансформатора через индуктивную регулируемую катушку, называемую дугогасящим реактором (ДГР). Индуктивный ток ДГР компенсирует суммарный емкостной ток однофазного замыкания на землю, благодаря чему не возникает перемежающаяся дуга, отрицательно влияющая на состояние изоляции замкнувшейся фазы (перемежающаяся дуга то гаснет, то появляется вновь).

Правила устройства электроустановок допускают работу сетей с изолированной нейтралью при замыкании одной фазы на землю в течение пяти дней по шесть часов в день для отыскания места замыкания. Однако в целом ряде случаев (например, при повышенных требованиях к системе электроснабжения) при однофазных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью срабатывает релейная защита на отключение замыкания. В сетях с изолированной нейтралью необходимо осуществлять контроль состояния изоляции, что связано со следующими причинами:

  • 1) при однофазном замыкании одной из фаз на землю имеет место повышение напряжения до линейного на двух других фазах (напряжение замкнувшейся фазы станет равным нулю);
  • 2) режим однофазного замыкания на землю может иметь место особенно часто в электрических сетях, проработавших много лет и, следовательно, имеющих ослабленную изоляцию.

Указанные причины могут привести к дальнейшему ухудшению состояния сети, сопровождающемуся междуфазным коротким замыканием, а также двойным замыканием на землю. Контроль состояния изоляции в сетях с изолированной нейтралью можно выполнить с помощью трех одинаковых вольтметров, соединенных в «звезду», нейтраль которой соединяется с «землей».

При отсутствии повреждения изоляции показания всех трех вольтметров будут равны между собой и равны фазному напряжению сети. При однофазном замыкании на «землю» показание вольтметра, подключенного к поврежденной фазе, снизится до нуля, а показания двух других вольтметров увеличатся в 1,73 раза, т.е. покажут линейное напряжение.

Об однофазном замыкании на землю оперативный персонал подстанции может узнать и по возникшему сигналу. В качестве сигнального устройства используется реле контроля изоляции Н, подключаемое к выводам дополнительной вторичной обмотки трансформатора напряжения типа НТМИ, соединенной по схеме разомкнутого треугольника. При замыкании на землю на зажимах этой обмотки появляется напряжение нулевой последовательности 3 UQ, реле Н срабатывает и подает сигнал.

Описанное сигнальное устройство не может указать место замыкания фазы на землю. Поэтому для определения электрической цепи с замыканием на землю применяются специальные методы отыскания места замыкания и устройства сигнализации серии УСЗ, содержащие фильтр высших гармоник и стрелочный прибор. Само устройство устанавливают на щите управления подстанции и к нему подводят цепи трансформаторов тока нулевой последовательности кабельных линий.

Защиты, реагирующие на высокочастотные составляющие в токе нулевой последовательности, возникающие естественным путем, можно разделить на две группы устройств:

  • • абсолютного замера (например, устройства УСЗ-2/2, микропроцессорные устройства «Сириус», SPAC 801-013 и др.);
  • • относительного замера (устройство УСЗ-ЗМ, которое обслуживается вручную и поочередно подключается к трансформаторам тока всех присоединений секции или системы сборных шин и др.). Наибольшее распространение получили устройства УСЗ-ЗМ (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Схема включения устройства типа УСЗ-ЗМ.

Кнопки переключения без разрыва цепи:

ТН — измерительный трансформатор напряжения; ТТНП — трансформатор тока нулевой последовательности; Т — силовой трансформатор; ДГР — регулируемый дугогасящий реактор; 033 — однофазное замыкание на землю;

УСЗ — устройство сигнализации замыканий на землю

При появлении в сети устойчивого замыкания на землю оперативный персонал подстанции последовательно измеряет по всем присоединениям токи высших гармоник и выделяет присоединение с наибольшим током.

Разработан и внедряется более совершенный комплект сигнализации замыканий на землю типа КДЗС, применение которого позволяет значительно сократить время поиска поврежденного участка сети и тем самым снизить вероятность развития повреждения.

Источником активной мощности в электрической системе служат генераторы электростанций. В основном это трехфазные синхронные генераторы, вращаемые первичными двигателями (паровыми, газовыми и гидравлическими турбинами, дизельными двигателями). В зависимости от рода первичного двигателя синхронные генераторы делятся на турбогенераторы (первичный двигатель — паровая или газовая турбина), гидрогенераторы (первичный двигатель — гидравлическая турбина) и дизельные генераторы.

К основным техническим характеристикам синхронных генераторов относятся номинальное напряжение (кВ), номинальная активная мощность (МВт), номинальный коэффициент мощности (для большинства типов генераторов он равен 0,9), номинальная реактивная мощность (Мвар), КПД.

Реактивная мощность генерируется синхронными генераторами при их перевозбуждении, а также конденсаторами и другими элементами. Источники реактивной мощности подразделяют на системные (синхронные генераторы электростанций, синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов, статические тиристорные компенсаторы) и потребительские (конденсаторные установки и синхронные двигатели).

Регулирование выдаваемой реактивной мощности генераторов производится при соответствующем изменении тока возбуждения. При перевозбуждении генератор становится источником реактивной мощности, а при недовозбуждении — потребляет ее из сети.

Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий на холостом ходу. Поэтому он может генерировать или потреблять из сети реактивную мощность. Батареи конденсаторов только генерируют реактивную мощность в систему. Причем реактивная мощность синхронного компенсатора изменяется плавно, а реактивная мощность батареи конденсаторов — ступенчато.

В батареях конденсаторов генерируемая мощность квадратично зависит от напряжения и частоты, что является основным недостатком батарей конденсаторов. В то же время батареи конденсаторов имеют незначительные удельные потери активной мощности (порядка 0,2—0,3%). Выпускаются различные серии комплектных конденсаторных установок напряжением 0,38; 6; 10 кВ. На напряжение 0,4 кВ выпускают самовосстанавливающиеся конденсаторы, т.е. эти конденсаторы, благодаря специальной технологии, после пробоя восстанавливают реактивную емкостную мощность до 90—95% от своей номинальной мощности Qc ном

Синхронные электродвигатели широко используются в электрических сетях промышленных предприятий и выпускаются на напряжения 0,38; 6; 10 кВ. Они работают с опережающим коэффициентом мощности cos ф, что дает возможность применять их для выработки реактивной мощности в сети.

В настоящее время распространение получили статические компенсаторы реактивной мощности, которые могут работать как в режиме генерации, так и в режиме потребления реактивной мощности. Они отличаются исключительным быстродействием, осуществляют плавное регулирование реактивной мощности и выполняют свои функции в электрических системах независимо от качества электроэнергии.

Оперативное управление электрической системой осуществляют диспетчерские службы и специальные управления, которые устанавливают на основании соответствующих расчетов оптимальный режим работы электростанций и сетей в нормальных и аварийных условиях.

Основными требованиями, предъявляемыми к электрическим системам, являются следующие:

  • • обеспечение надежности электроснабжения, которая должна соответствовать экономически оправданным требованиям потребителей. Под надежностью работы электростанций, сетей и систем понимают их свойство функционировать с заданными эксплуатационными параметрами режима, обеспечивая бесперебойное электроснабжение потребителей. Другими словами, это вероятность безотказной их работы на протяжении заданного времени при требуемом качестве электроэнергии. Надежность работы электростанций, сетей и систем характеризуется безотказностью, ремонтопригодностью, долговечностью и сохраняемостью входящих в них элементов;
  • • обеспечение безопасной эксплуатации и возможности перспективного развития;
  • • рабочая мощность электростанций (текущее значение) должна соответствовать спросу потребителей электроэнергии (включая потери в сетях и расход на собственные нужды), изменяющемуся непрерывно в течение суток и года;
  • • обеспечение требуемого качества поставляемой электроэнергии, которое должно соответствовать установленным нормам (ГОСТу на качество электроэнергии);
  • • себестоимость электроэнергии, выработанной и доставленной потребителям, должна быть более низкой; это возможно при выполнении технических требований, направленных на использование более совершенных технических решений, а также на наиболее полное и рациональное использование электрооборудования.

Основными видами потребителей электроэнергии являются:

  • 1) промышленные предприятия;
  • 2) строительство;
  • 3) железнодорожный электрифицированный транспорт;
  • 4) коммунально-бытовые потребители городов и рабочих поселков;
  • 5) сельское хозяйство.

К приемникам электроэнергии относятся синхронные и асинхронные электродвигатели, электрические печи, электротермические, электролизные и сварочные установки, осветительные и бытовые приборы, кондиционные и холодильные установки, радио- и телеустановки, медицинские и другие специальные установки.

Режим потребления электроэнергии различными электроприемниками, как правило, неодинаков, что объясняется многими причинами (разное число смен, изменение режима работы в летнее время, праздничные дни, изменение нагрузки светильников и др.). Режим потребления электроэнергии обычно представляют графиком нагрузки, т.е. зависимостью активной, реактивной мощности, тока от времени. Могут быть и другие параметры, зависимые от времени.

Различают суточные, месячные, квартальные, годовые, а также летние и зимние графики нагрузок. Каждое предприятие или группа предприятий имеет характерный график нагрузки. Чем равномернее графики нагрузки потребителей, тем равномернее и графики нагрузки электрической системы в целом, тем легче обеспечить экономичную работу электростанций.

Работа электрических сетей и систем характеризуется режимом, т.е. совокупностью процессов, определяющих в любой момент времени значения мощностей, напряжений, токов, частоты и других величин, меняющихся в процессе работы. Различают установившийся и переходный режимы работы сетей и систем.

При установившемся режиме мощность, напряжения, токи и другие величины практически не изменяются. При переходном режиме они меняются либо в результате целенаправленного воздействия персонала или автоматических устройств (нормальные переходные процессы), либо под действием случайных возмущений, которые нарушают режим (аварийные переходные процессы). Послеаварийный режим — это состояние сети или системы после устранения аварийных условий.

Качество работы электрической системы зависит во многом от надежности электроснабжения и качества электроэнергии. Надежность в целом определяется устойчивостью электрической системы и ее способностью противостоять развитию аварий (живучестью системы).

Надежная работа электрической системы при авариях в большей степени обеспечивается противоаварийной автоматикой и релейной защитой. Качество электроэнергии, если оно не соответствует нормативным документам, отрицательно влияет на надежность и экономичность электроснабжения (сокращается срок службы электрооборудования, увеличиваются потери электроэнергии в сети и т.д.).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *