Лекция 3.

Тема 1.2. Основные элементы системы электроснабжения Основные типы подстанций и лэп

Важным элементом в ЭПП является подстанции. Они служат для приема, преобразования и распределения электроэнергии. В зависимости от назначения, мощности и напряжения подстанции подразделяются на:

• узловые распределительные подстанции (УРП) – 110500 кВ;

• главные понизительные подстанции (ГПП) – 110 220/610, 35 кВ;

• подстанции глубоких вводов (ПГВ) – 110 220/610 кВ;

• распределительные пункты (РП) – 6 10 кВ;

• цеховые трансформаторные подстанции (ЦТП) – 6 10/0,38 кВ.

На ГПП электроэнергия, получаемая от ИП, трансформируется с напряжения 110 220 кВ на напряжение 610(35) кВ, при котором происходит распределение электроэнергии по территории предприятия и питание ЭП ВН.

УРП по сравнению с ГПП имеет большую мощность и отличается тем, что мощность, получаемая из системы, распределяется линиями глубоких вводов 110 220 кВ между ПГВ предприятий. Трансформация 330500/110кВ на УРП применяется в случае получения питания от энергосистемы. Иногда роль УРП выполняют районные подстанции, питающие несколько предприятий.

РП получают электроэнергию от ГПП или ТЭЦ на напряжение 6 10 кВ и предназначены для её приема и распределения между ЦТП и отдельными ЭП ВН. При наличии ПГВ функции РП выполняют распределительные устройства (РУ) этих подстанций. В некоторых случаях РП совмещаются с ЦТП для удобства питания цеховых потребителей.

ЦТП предназначены для преобразования электроэнергии 610кВ в напряжение 220/380, 660В и питания цеховых электросетей и ЭП.

Одним из элементов СЭС являются преобразовательные подстанции, на которых переменный ток превращается в постоянный или изменяет свою частоту.

Для передачи и распределения электроэнергии на предприятиях используются воздушные и кабельные линии, а также токопроводы.

ВЛЭП применяются чаще всего на напряжение 110кВ и выше, КЛЭП – 6-10кВ, токопроводы в цепях с высокими токами.

Лекция 4

Тема 2.1. Основные элементы систем электроснабжения Силовые трансформаторы

Силовые трансформаторы являются основным электрооборудованием, обеспечивающим передачу электроэнергии от электростанций к потребителями её распределения.

Классификация:

1. По назначению:

- повышающий 10/121кВ (К_т=12);

- понижающий 110/11кВ (К_т=10).

2. По условиям работы: для работы в нормальных и специальных условиях.

3. По виду изолирующей и охлаждающей среды:

- масляные ТМЗ;

- сухие ТСЗ;

- заполненные негорючим диэлектриком и с литой изоляцией ТЭНЗ.

4. По типам, характеризующим назначение и основное конструктивное исполнение: однофазные и трехфазные, а также наличие регулирования напряжения: с РПН и ПБВ.

5. По типу обмоток: двухобмоточные (а), трехобмоточные (б), автотрансформаторы (в); трансформаторы с расщепленной обмоткой (используются для снижения токов КЗ, т.к. мощность каждой обмотки равна половине мощности трансформатора) (г); повышающий трансформатор, играющий роль сумматра мощностей (д).

а) б)

Достоинствоавтотрансформатора: дешевле. Недостаток: в случае перенапряжения (гроза, молния) возникает пробой изоляции.

в)

г) д)

Параметры трансформаторов.

1. Номинальная мощность – это максимальная полная мощность, которая может быть передана через трансформатор при нормальных условиях охлаждения, номинальных напряжении и частоте.

2. Коэффициент трансформации при работе трансформатора на холостом ходу ХХ.

3. Напряжение короткого замыкания

,

где z_т*н– относительное сопротивление трансформатора. Это сопротивление зависит от конструкции трансформатора, диаметра обмоток, расстояния между ними.

Для реально существующих трансформаторов u_кнаходится в пределах 5-10% (до 15%), при возрастанииu_крастет стоимость трансформатора и потери реактивной мощности.

Трансформаторы с большим u_киспользуют в сетях высокого напряжения т.к. ограничивают ТКЗ.

Трансформаторы с низким u_киспользуются на понизительных п/ст расположенных около потребителя.

4. Ток ХХ – ток , который при нормальном напряжении устанавливается в одной обмотке при разомкнутой другой.

5. Потери ХХ () зависят от качества стали сердечника – это потери в магнитопроводе.

6. Потери КЗ зависят от сечения магнитопроводов.

Схемы и группы соединения.

Группа соединения – угловое (30⁰кратное) смещение векторов между одноименными вторичными и первичными линейными напряжениями обмоток трансформатора. Обозначается числом, которое при умножении на 30⁰дает угол отставания в градусах. Например, 11 соответствует углу 330⁰.

Используются три схемы соединения «треугольник», «звезда», «зигзаг»:

Соединения в «звезду» часто используют для обмотки высокого и сверх высокого напряжения, работающих в сетях с заземленной нейтралью, т.к. это позволяет экономить на изоляции обмоток, изоляцию делают неравномерной по длине обмотки: нормальная (полная) в начале обмотки и ослабленная внизу у нейтральной точки.

Недостатки: Если напряжение высокое, то обмотку делать легко (рассчитывается на линейное напряжение). Если ток очень большой, то предпочтительней делать соединение в «треугольник», т.к..

Соединение в «треугольник» применяется для обмоток низкого напряжения, т.к. это позволяет снизить ток обмотки (ток обмотки I_фвраз меньшеI_л(н)). Соединение в «треугольник» позволяет улучшить кривую напряжения, если она несинусоидальная, благодаря устранению гармоник равных трем, для которых соединение в треугольник представляет собой короткозамкнутый контур.

Конструкция трансформатора

Основные элементы:

1. Магнитопровод, изготовленный из высококачественной стали.

2. Обмотки. Изготавливают из алюминия и меди двух типов: концентрические и чередующиеся. Чередующиеся используются в основном для печных трансформаторов, иногда для сухих, т.к. у них большой поток рассеивания и большое реактивное сопротивление.

Магнитопровод и обмотки масляных трансформаторов располагаются в баке двух типов:

- с легким разъемом (вверх), используются для трансформаторов небольшой мощности;

- с нижним разъемом – для большей мощности, т.к. на баке располагаются расширители, фильтры, реле давления.

Системы охлаждения трансформаторов.

Основное тепло выделяется в обмотках, для его отвода применяются системы охлаждения:

• естественное воздушное охлаждение применяется для сухих трансформаторов (до 4000 кВА). Достоинство: пожаробезопасность, простота конструкции, отсутствие жидкого диэлектрика. Недостатки: дорогой, наличие шума.

Обозначение: С – сухой, СЗ – сухой закрытый, СГ – сухой герметичный, СД – с принудительной циркуляцией.

• естественное масляное охлаждение М (4-80 МВА). Достоинство: низкая цена. Недостатки: пожароопасность, наличие маслоприемника, постоянный контроль масла.

• естественное масленое охлаждение с воздушным дутьем (система вентиляторов наружи, которые обдувают радиаторы), более 50%теплоодача; мощность 80-100МВА. Обозначение Д.

• масляное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (наличие в обозначении Ц) с помощью центробежных насосов, с воздушным или водяным теплообменом (свыше 100МВА).

• естественное охлаждение жидким негорючим, экологически чистым диэлектриком (ТНЭЗ).

Регулирование напряжения с помощью трансформаторов

Практически на всех силовых трансформаторах имеется возможность изменения коэффициента трансформации с помощью изменения числа витков одной из обмоток, чаще всего ВН, т.к. ток обмотки ВН ниже и устройство получается более дешевым.

Коэффициент трансформации  Различают два типа регулирования напряжения: без нагрузки (ПБВ – переключение ответвлений обмотки без возбуждения), применяется для трансформаторов мощности до 4 – 63МВА и напряжением 6 – 10/0,4кВ, 3 – 5 позиций (3 позиции: +5; 0; -5% и 5 позиций: +5; +2,5; 0; -2,5; -5%). Эти положения отпаек могут меняться только при отключения трансформатора от сети. Практически положение меняется лишь при сезонном регулировании, т.е. два раза в год поворотом вала переключателя с сегментом, замыкающим неподвижные контакты;

• под нагрузкой (РПН), используются для трансформаторов большой мощности (более 6,3 МВА) и имеют от 9 до 16 ступеней регулирования с шагом от 1,5% и диапазоном +20%-20%. При переключении цепь нагрузки не должна разрываться и не должно происходить межвитковых КЗ, т.е. питание не должно прерываться.

Существует два типа переключателей:

1) с токоограничивающим реактором, который состоит из двух контактов К1, К2 и реактора Р. Переключение происходит в два этапа: 1. С помощью специального устройства К2 переходит на соседнюю отпайку и замыкается на реактор. 2. Затем К1 переходит на соседнюю отпайку. В нормальном режиме оба контакта располагаются на одной отпайке.
2) с токоограничивающим активным сопротивлением, который состоит из силовых контактов К1 – К4 и токоограничивающим активным сопротивлением R. Порядок работы представлен в таблице: операц. С1 К1 К2 С2 К3 К4 Примечание 0 5 + + 6 - - медленно, 1мин. 1 5 + + 4 - - быстро, 1сек. операция 2 5 - + 4 - - 3 5 - + 4 + - 4 5 - - 4 + - 5 5 - - 4 + +

Переключатели напряжения под нагрузкой управляются специальными автоматическими регуляторами, которые работают в двух режимах:

а) Стабилизации.

	В режиме стабилизации напряжение на зажимах потребителя изменяется в зависимости от загрузки потребителей. Этот режим поддерживает постоянное напряжение на шинах. Применяется для потребителей с ровным графиком нагрузки.
б) Встречное регулирование	С помощью встречного регулирования удается поддерживать постоянное напряжение у потребителей (однородная линия). Уровень напряжения зависит от тока нагрузки ; гдеtg– сопротивление токовой компенсации, зависящее от сопротивления линии и её длины.