ОСНОВИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ. Інші з Інші. Робота № 525950

ОСНОВИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Інститут енергетики та систем керування

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2004

Тип роботи:

Інші

Предмет:

Інші

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

Міністерство освіти і науки України Національний університет “Львівська політехніка” Інститут енергетики та систем керування ОСНОВИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ Львів 2004 Укладачі: Маліновський А.А. Хохулін Б.К. Відповідальний за випуск: Маліновський А.А. Рецензенти: ПЕРЕДМОВА Дисципліна „Основи електропостачання” є одною з основних у процесі навчання та формування бакалаврів напрямку „Електротехніка” (6.090602) та „Енергоменеджмент” (7.000008). Підручника або навчального посібника, присвяченого питанням електропостачання українською мовою не існує, а російськомовні книжки дуже застарілі. Тому потреба в такому посібнику є нагальною. Навчальний посібник „Основи електропостачання” призначений для студентів згаданих напрямків. В ньому розглянуто коло питань, що стосуються електричних мереж електропостачальних систем промислових підприємств, міст, сільського господарства та транспорту, а саме: основи теорії електричних навантажень, реактивної потужності та її компенсації, якості електроенергії, схеми та конструкції ліній та підстанцій електропостачальних систем, нове обладнання, особливо низької та середньої напруги (якого ще не існувало під час видання посібників та підручників 80-х років), та елементи захисту від надструмів, перенапруг та, особливо, людей від уражень електричним струмом. Розглянуто також деякі положення розрахунків усталених режимів та перехідних процесів, які стосуються вибору та перевірки основного струмовідного та комутаційного обладнання. В процесі підготовки посібника використано 40-річний досвід викладення предмету кафедрою „Електропостачання промислових підприємств, міст і сільського господарства” Національного університету „Львівська політехніка”. У цьому посібнику використано технічні терміни, які склалися за час викладення предмету українською мовою та в результаті роботи термінологічної комісії Національного університету „Львівська політехніка”. Під час написання цього посібника автори отримували допомогу співробітників кафедри доцентів Климука П. П., Олійника М. Й., Турковського В. Г., за що висловлюють їм щиру подяку. Певний позитивний вплив на формування матеріалу надала співпраця з проектними інститутами „Укрзахідсільенергопроект” (гол. інж. Достман Л. С.), „Нафтохімпроєкт” (гол. інж. Луценко А. В.), Теплоелектропроект (заступник голови правління з питань науки ВАТ НДПВІ „Львівтеплоелектропроект” Пилип’юк Р. В.), "Енергомережпроект" (гол. спец. Рудик Л. Я). Значну роботу в підготовці комп’ютерного макету посібника виконали інженер кафедри Головацький К. О. та студент Мішин К. В. Побажання щодо обсягу та змісту навчального посібника будуть з вдячністю сприйняті укладачами та використані в подальшій роботі. Зауваження пишіть за адресою: Інститут енергетики та систем керування, Національний університет „Львівська політехніка”, вул. C. Бандери, 12, 79649, м. Львів-13. ЗМІСТ 1. РОЗВИТОК ТА СУЧАСНИЙ СТАН ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ 7 1.1. Відомості з історії розвитку електропостачання 7 1.2. Задача електропостачальних систем. Основні вимоги та визначення 14 1.3. Проблеми електропостачання 15 1.4. Структура та функційні складові сучасних електропостачальних систем 17 1.5. Джерела живлення електропостачальних систем підприємств 19 1.6. Особливості ліній електропередачі та підстанцій електропостачальних систем 22 1.7. Принципи аналізу електропостачальних систем 23 1.7.1. Особливості електричних розрахунків електропостачальних систем 24 1.7.2. Принципові, розрахункові та заступні схеми 25 1.7.3. Векторна діаграма та електричні розрахунки ділянки електричної мережі 31 2. ЕЛЕКТРИЧНІ НАВАНТАЖЕННЯ 34 2.1. Споживачі та приймачі електричної енергії 34 2.2. Структура електроспоживання 34 2.3. Класифікація приймачів електричної енергії 35 2.4. Загальна характеристика приймачів електричної енергії 42 2.5. Графіки електричного навантаження 44 2.6. Величини та коефіцієнти, що характеризують графіки навантажень 48 2.7. Методи визначення розрахункових навантажень 55 2.8. Послідовність визначення розрахункових навантажень 73 2.9. Визначення пікових навантажень 75 3. РЕАКТИВНА ПОТУЖНІСТЬ В ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМАХ 76 3.1. Поняття реактивної потужності 76 3.2. Споживання та генерування реактивної потужності 79 3.3. Реактивна потужність в електричній мережі 80 3.4. Негативні явища, пов’язані з передачею реактивної потужності 81 3.5. Заходи щодо зменшення споживання реактивної потужності 83 3.6. Класифікація компенсувальних пристроїв 85 3.6.1. Синхронні компенсатори та синхронні двигуни 86 3.6.2. Шунтові конденсаторні батареї та реактори 87 3.7. Статичні компенсатори прямого регулювання 88 3.7.1. Регулювання зміною опору 89 3.7.2. Регулювання зміною струму 91 3.7.3. Регулювання зміною напруги 93 3.7.4. Регулювання зміною частоти 97 3.8. Статичні компенсатори непрямого регулювання 98 3.8.1. Статичні компенсатори з реакторами, керованими вентилями 98 3.8.2. Статичні компенсатори з керованими реакторами 101 3.8.3. Статичні компенсатори з параметричним регулюванням 102 3.8.4. Комбіновані статичні компенсатори 103 3.9. Розподіл компенсувальних пристроїв в мережах 105 3.9.1. Розподіл конденсаторів в радіальній мережі 105 3.9.2. Розподіл конденсаторів в магістральній мережі 106 3.9.3. Розподіл конденсаторів в мережі двох напруг 108 3.9.4. Використання синхронних двигунів для компенсації реактивної потужності 112 3.9.5. Оптимізація місця приєднання конденсаторної батареї до струмопроводу з рівномірно розподіленим навантаженням 115 3.9.6. Баланс реактивної потужності та забезпечення вимог постачальної системи в різних режимах 116 3.10. Схеми та обладнання конденсаторних установок 118 3.10.1. Схеми та обладнання конденсаторних установок НН 118 3.10.2. Схеми та обладнання конденсаторних установок напругою 6(10) кВ 122 3.10.3. Розряд конденсаторних установок 123 3.11. Плата за реактивну потужність 123 4 ЯКІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМАХ 126 4.1. Загальні засади 126 4.2. Показники якості електричної енергії 128 4.3. Норми якості електричної енергії 128 4.3.1. Відхилення напруги 128 4.3.2. Коливання напруги 129 4.3.3. Несинусоїдність напруги 131 4.3.4. Несиметрія напруг 132 4.3.5. Відхилення частоти 132 4.3.6. Провал напруги 132 4.3.7. Імпульс напруги 133 4.3.8. Тимчасова перенапруга 134 4.4. Способи розрахунку та методики визначення показників якості електроенергії 135 4.4.1. Розрахунок відхилень напруги 135 4.4.2. Розрахунок коливань напруги 136 4.4.3. Розрахунок несинусоїдності напруги 138 4.4.4. Розрахунок несиметрії напруг 139 4.4.5. Розрахунок відхилення частоти 141 4.4.6. Розрахунок провалу напруги 142 4.4.7. Розрахунок імпульсів напруги 143 4.4.8. Розрахунок тимчасових перенапруг 143 4.5. Вплив якості електроенергії на електроприймачі та елементи електропостачальних систем 143 4.6. Нормалізація та регулювання показників якості електроенергії 148 4.6.1. Регулювання частоти 148 4.6.2. Регулювання напруги 149 4.6.3. Зменшення коливань напруги 151 4.6.4. Зменшення рівня вищих гармонік 152 4.6.5. Симетрування навантажень 153 5. СХЕМИ ТА ОБЛАДНАННЯ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ МЕРЕЖ НАПРУГОЮ ПОНАД 1000 В 158 5.1. Класифікація мереж електропостачальних систем. 158 5.2. Підстанції мереж електропостачальних систем 159 5.2.1. Головні понижувальні підстанції 160 5.2.2. Розподільні пункти 173 5.2.3. Цехові та розподільні підстанції 180 5.3. Схеми мереж зовнішнього електропостачання 189 5.3.1. Схеми мереж зовнішнього електропостачання промислових підприємств 189 5.3.2. Схеми мереж зовнішнього електропостачання електрифікованих залізниць 192 5.3.3. Схеми мереж зовнішнього електропостачання міст 194 5.3.4. Схеми зовнішнього електропостачання в сільський місцевості 197 5.4. Мережі внутрішнього розподілу електроенергії на напрузі 199 більше 1000 В 199 5.4.1. Радіальні схеми розподільних мереж 200 5.4.2. Магістральні схеми розподільних мереж 204 5.4.3. Комплексні схеми розподільних мереж 206 6. РОЗПОДІЛЬНІ МЕРЕЖІ НАПРУГОЮ НИЖЧЕ 1000 В 209 6.1. Системи мереж низької напруги 209 6.2. Схеми та конструктивне виконання мереж НН 214 6.2.1. Класифікація 214 6.2.2. Схеми та конструкції мереж НН 215 6.2.3. Схеми первинних з’єднань систем вводу резерву 218 6.3. Комутаційні та захисні апарати НН 224 6.3.1. Вимикачі навантаження 224 6.3.2. Силові запобіжники 225 6.3.3. Автоматичні вимикачі 227 6.3.4. Пристрої захисного вимкнення 232 6.3.5. Пристрої захисту від перенапруг 234 6.3.6. Магнітні пускачі та контактори 235 6.4. Обмеження струмів короткого замикання в мережах НН 237 6.5. Принципи вибору апаратів та струмопровідних частин НН 238 6.5.1. Вибір обладнання за умовами тривалого нормального режиму 238 6.5.2. Перевірка за умовами тимчасових режимів (післяаварійних) 238 6.5.3. Перевірка за умовами аварійних режимів 239 6.5.4. Перевірка перерізу провідників за умовами пуску 240 6.5.5. Вибір контакторів 240 6.5.6. Вибір запобіжників 241 6.6. Розподільні пристрої мереж низької напруги 243 7. РОЗРАХУНКИ МЕРЕЖ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ 249 7.1. Мета та особливості електричних розрахунків мереж електропостачальних систем 249 7.2. Принципи аналізу мереж за втратами напруги 249 7.3. Розрахунок втрат напруги та перерізів проводів в лініях постійного струму та двопровідних освітлювальних лініях змінного струму 250 7.4. Випадки розрахунку мереж напругою менше 1000 В 253 7.4.1. Розрахунок мереж без врахування індуктивних опорів 253 7.4.2. Розрахунок ліній з рівномірно розподіленим навантаженням 254 7.4.3. Розрахунок неповнофазних мереж НН 255 7.4.4. Особливості розрахунку трифазної мережі з рівномірно розподіленими однофазними навантаженнями 257 7.5. Аналіз трифазної мережі СН/НН з симетричним навантаженням за відхиленнями напруги 259 7.6.Визначення положення РПН трансформаторів 263 1. РОЗВИТОК ТА СУЧАСНИЙ СТАН ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМ 1.1. Відомості з історії розвитку електропостачання Перші відомості про використання електроенергії для потреб людини відносяться до 3-го століття до нашої ери. На основі знахідок німецького археолога В.Кьоніга біля сучасного Багдада, зроблених ним в 1936 р., можна вважати, що приблизно в 250 році до н.е. парфяни застосовували мідно – залізні гальванічні елементи з електролітом із винної, оцтової або цитринної кислоти [1.1]. ЕРС такого елемента може становити біля 0,8 В, а струм був достатній для процесу гальванічної позолоти. З часом секрет цей був загублений і людству прийшлося значно пізніше його відкривати знов. Першим джерелом електроенергії нашої ери вважається електростатичний генератор, виготовлений в 1663 р. мером міста Магдебурга Отто фон Герике (1602-1686рр.). Однак, потужність таких генераторів не перевищувала 1 Вт і тому практичне їх застосування з метою енергетичного використання було неможливе. Новий етап розвитку електротехніки почався з винаходу в 1799 р. гальванічного елемента італійцем Алессандро Вольта (1745-1827). Шляхом різних з’єднань таких елементів отримували струми величиною в декілька ампер при напрузі від 1 В до майже 2 кВ. Вже в 1800 р. від нового джерела було досліджено нагрівання проводів струмом та передбачено використання цього ефекту в електричному освітленні та електротермії. В цьому ж році на новому рівні було розпочато дослідження електролізу та гальванічних процесів [1.2]. В 1802 р. російський фізик В.В.Петров (1761-1834) і майже одночасно з ним А.Вольта відкрили електричну дугу – явище, на якому основані дугові розрядні лампи, процеси електрозварювання та електродугової плавки [1.3]. В той же час виявлялась економічна недоцільність використання гальванічних елементів для широкого використання, що довів в 1838 р. Б. С. Якобі спеціальними техніко-економічними розрахунками для випадку живлення двигунів [1.3], перші зразки яких були розроблені французьким фізиком Андре Марі Ампером (1775-1836). В 1832 р. на його ж замовлення парижанин І. Піксі виготовив перший електромашинний генератор змінного струму, до якого додавався комутатор, при встановленні якого на машину можна було отримати постійний струм. Цей генератор, що приводився в рух вручну, поклав початок розвитку електричних машин та ознаменував собою новий етап розвитку електротехнічної науки та практики електропостачання. Вже в 1842 р. англійський підприємець Джон Стівен Вулрич для живлення гальванічних ванн використав генератор, з’єднаний з паровою машиною ремінною передачею. Цей рік може вважатися роком народження електропостачання ще й тому, що в цьому ж році почався практичний розвиток електричного освітлення – з’явилися перші придатні до практичного застосування дугові лампи. Значним кроком в напрямку удосконалення техніки та зменшення витрат стало застосування самозбудження електричних машин, ідею якого майже одночасно використали в 1856 р. німецький підприємець Ернст Вернер фон Сіменс (1816-1892) та американський професор Мозес Герриш Фармер (1820-1893). Відразу значно зріс попит на устави електричного освітлення та нагріву, на електропривод. Почала формуватись електротехнічна промисловість і в 1873 р. на електромашинобудівному заводі французького винахідника і підприємця Зеноба Теофіля Грамма (1826-1901) на генераторах власного виробництва була споруджена перша в світі електростанція для власних потреб промислового підприємства. Почався новий етап розвитку електропостачання – перехід від індивідуальних спеціалізованих генераторних устав до промислових електростанцій. В Росії перша така станція була побудована на Сормовському машинобудівному заводі в 1876 р. Основний електроприймач – дугова лампа, в тому числі й "свічки" Яблочкова, із-за великої своєї потужності, осліплювальної дії, миготіння світла, копчення та інших недоліків була погано пристосована для внутрішнього освітлення. До того ж, вони вимагали спеціальних заходів при паралельному та послідовному їх увімкненні, зокрема застосовувались і конденсатори для зменшення струму в лінії живлення та в генераторі або, як кажуть тепер, для підвищення коефіцієнта потужності. Однак, ні сам Яблочков, ні його конкуренти в той час не зрозуміли фізичної суті компенсувального ефекту конденсаторів. При всіх недоліках система зовнішнього освітлення, створена П.Н.Яблочковим (1847-1894) з восьмиполюсним генератором змінного струму (потужністю від 2 до 10 кВт, частотою 41 2/3 Гц) викликала значний попит на генератори, кабелі та інше обладнання. Новим каталізатором розвитку стала лампа розжарення, конструкція якої була доведена до рівня широкого вжитку незалежно і майже одночасно двома винахідниками – американцем Т.А.Едісоном (1847-1931) та англійцем Дж. В. Сваном (1828-1914). Це настільки збільшило коло споживачів електроенергії, що виникла необхідність спорудження електростанцій загального користування, що знаменувало собою не тільки новий етап в електропостачанні промисловості, міст та інших споживачів, але й в електроенергетиці в цілому – почався перехід до централізованого електропостачання. Першою значною електростанцією загального користування стала станція в Нью -Йорку, яка була споруджена Едісоном в 1882 р. На ній було встановлено шість генераторів загальною потужністю 540 кВт і забезпечувала вона електропостачання території біля 2 кв. км. А в 1879 р. Едісон поставив перед собою завдання розробити: –потужні генератори з невеликим внутрішнім опором, здатні підтримувати незмінну ЕРС; –раціональну систему розподілу електроенергії, яка забезпечувала б необхідний і постійний рівень напруги на всіх приєднаних до мережі електроприймачах; –надійну конструкцію ліній електропередачі; –захист елементів мережі від струмів коротких замикань; –способи регулювання напруги генераторів; –прилади обліку електроенергії; –систему стандартизації параметрів та розмірів ламп, електричних апаратів, арматури, тощо. Можна вважати, що з цієї програмі бере свій початок прикладна наука про електропостачання. В 1883 р. Едісон запровадив систему 2×110 В з нейтральним проводом. Він винайшов топкий запобіжник і застосував його для захисту елементів мережі, а для захисту генераторів використав автоматичні вимикачі з електромагнітними розчіплювачами. На протязі одного цього року з’явилось багато центральних станцій і в інших містах різних країн, в тому числі в Петербурзі. Значні експерименти та наукові дослідження були проведені французьким електротехніком Марселем Депре (1843-1918), який в 1885 р. побудував електропередачу довжиною 56 км, постійною напругою біля 6 кВ, потужністю 30 кВт, при ККД 78%. В 1890 р. він став завідувачем першої в світі кафедри промислової електротехніки в Паризькому вищому технічному училищі і електропостачання стало предметом викладання у вищій школі. В пошуках найкращих вирішень Депре в 1881 р. прийшов до висновку, що більшого успіху в пересиланні електроенергії на відстань можна досягти застосуванням змінного струму з використанням трансформаторів. Однак на цей час були відомі трансформатори з відкритим магнітопроводом, які не мали необхідних техніко-економічних показників. На початку 1885 р. угорськими інженерами Максом Дері (1854-1938), Отто Блаті, (1860-1939) та Каролем Зіперновським (1853-1942) були розроблені конструкції трансформаторів із замкненим магнітопроводом та нова система розподілу електроенергії, що базувалася на паралельному підключенні трансформаторів до високовольтної мережі живлення. Нова система дуже швидко стала популярною і вже до кінця 1887 р. Фірма "Ганц", де працювали винахідники, побудувала 24 установки однофазного змінного струму, в тому числі й електропостачальну систему Одеського оперного театру (1887 р.), причому обладнання фірми виконувалось на номінальну частоту 50 Гц. Ця частота і стала загальноприйнятою на всьому європейському континенті. Однофазний змінний струм не дозволяв без спеціальних заходів створювати в двигунах обертове магнітне поле і ця обставина ускладнювала їх широке використання. Тому величезне значення мав винахід в 1888 р. М. О. Доліво-Добровольським (1862-1919), на той час головним інженером німецького концерну АЕG, та американським електротехніком Ніколою Тесла (1856-1943) багатофазної системи змінного струму. Але Доліво-Добровольський відразу став запроваджувати трифазний струм, а Тесла, хоча в його пропозиціях містився трифазний струм, став запроваджувати двофазну систему. В 1889 р. Доліво-Добровольський винайшов трифазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором, який став найрозповсюдженішим двигуном, а також трифазний трансформатор. В 1891 р. він разом з німецьким електротехніком Оскаром фон Міллером побудував дослідну трифазну електропередачу Лауфен – Франкфурт на Майні довжиною 178 км, напругою 15 кВ, частотою 40 Гц, потужністю 220 кВт та ККД до 75%. Ця подія поклала початок розвитку сучасних трифазних систем електропостачання, районних електростанцій, системоутворюючих та міжсистемних мереж. В 1892 р. Доліво-Добровольський виконав математичний аналіз фізичних процесів у трансформаторах, визначив залежність втрат потужності в них від навантаження, застосував розкладання струму на активну і реактивну складові, при цьому остання представлялась як сума випереджуючої та відстаючої складових. Вперше поняття коефіцієнта потужності було запропоновано італійським фізиком Г.Феррарісом у 1894 р. В 1892 р. швейцарська фірма "Ерлікон" побудувала першу в світі заводську трифазну електростанцію – ГЕС з трьома генераторами по 150 кВт на відстані 23 км від власного заводу для його електропостачання. Для зменшення реактивної складової струму вперше в світі за пропозицією Доліво-Добровольського на цьому заводі було встановлено синхронний компенсатор [1.4]. В 1893 р. інженером А.Н.Щенсовичем була споруджена перша трифазна електростанція в Росії – для електропостачання Новоросійського елеватора з чотирма генераторами по 300 кВ·А, 250 В, 125 об/хв, 25 Гц. Станція забезпечувала живлення 83 асинхронних двигунів потужністю від 4 до 15 кВт, а також електричного освітлення. Це була найбільша на той час трифазна система електропостачання в світі. Невдовзі після цього під час реконструкції електропостачання Охтенського заводу під Петербургом інженером Р.Е.Классоном було застосовано для передачі на відстань більше 1 км потужності від двох трифазних генераторів (175 та 120 кВт) лінію напругою 2 кВ, а також нарізне живлення силового та освітлювального навантаження через окремі понижувальні трансформатори [1.5]. Велике значення в цей час відіграло створення парової турбіни, яку запатентував у 1884 р. англійський інженер Ч.А.Парсонс (1854-1939). Він об’єднав турбіну з генератором і отримав турбогенераторний агрегат – найважливіший агрегат сучасних теплових електростанцій. Вперше на електростанції загального користування турбоагрегат був встановлений в 1888 р. в Англії. Швидке збільшення одиничної потужності генераторів, парових та гідравлічних турбін створило умови для спорудження не тільки місцевих центральних, а й районних електростанцій. Першою такою в світі вважається Ніагарська ГЕС-2, яка дала перший струм для широкого вжитку у 1896 р. та забезпечувала електроенергією цілу низку ближніх міст. Для підвищення надійності електропостачання та для вирівнювання графіків навантажень почалось з’єднання районних електростанцій між собою та увімкнення їх на паралельну роботу, в результаті чого почали створюватись енергетичні системи. Перша енергосистема була створена мережею 33 кВ в 1899 р. в Південній Каліфорнії в США, в той же час в США остаточно утвердилась частота 60 Гц. З виникненням енергосистем почався перехід до централізованого електропостачання. Економічні переваги централізованого електропостачання привели до зменшення частки заводських електростанцій у виробітку електроенергії, однак вони зберегли своє значення при комбінованому виробництві теплової та електричної енергії (т.з. теплоелектроцентралі – ТЕЦ). У зв’язку зі збільшенням частки асинхронних двигунів, електродугових технологій та інших споживачів реактивної потужності виникли проблеми, пов’язані з генеруванням та передачею реактивної потужності як в енергосистемах, так і в мережах споживачів. Баланс реактивної потужності та проблему її компенсації докладно проаналізував у своїх роботах в 1890-1900 рр. французький електротехнік Поль Бушеро (1869-1943). Він прийшов до висновку, що крім синхронних компенсаторів та перезбуджених синхронних двигунів, невдовзі виникне потреба в інших заходах: покращенні енергетичних характеристик електроприймачів, обмеженні неробочого ходу, використанні конденсаторних батарей. Першу батарею він встановив у 1898 р. в мережі низької напруги (НН) на Єлисейських полях в Парижі, однак велика вартість та низька надійність конденсаторів на той час обмежували їх широке застосування. Лише коли в США та Англії в 1914 р. з’явились відносно дешеві паперово-парафінові конденсатори, з 1917 р. в цих країнах почали встановлювати перші промислові конденсаторні батареї [1.6]. Подальший розвиток електроенергетики та систем електропостачання в різних країнах був ознаменований збільшенням одиничної потужності турбогенераторних та гідрогенераторних агрегатів, силових трансформаторів та іншого обладнання, потужності електростанцій та їх об’єднань. Так, потужність турбогенераторного блока в наш час досягла 1млн. кВт, автотрансформатора у трифазній групі – 1 млн. кВ·А. Удосконалювались конструкції обладнання та конструктивні матеріали, запроваджувались ефективніші системи захисту, автоматики, вимірювання, сигналізації тощо. Принципово новими елементами за цей час в енергосистемах стали вентильні пристрої, в тому числі потужні вентильні перетворювачі, за допомогою яких в електричних системах змінного трифазного струму стало можливим використовувати лінії електропередачі постійного струму, в тому числі і нульової довжини [1.7], а також запропонована в 1956 р. українськими вченими Г.І.Денисенко та М.Г.Максимовичем передача електричної енергії пульсуючим струмом [1.8, 1.9], принципова можливість якої була продемонстрована в 1963 р. випробовуваннями на трифазній лінії 110 кВ Кашира – Москва довжиною біля 100 км накладанням постійної напруги 100 кВ. Широко застосовуються вентильні перетворювачі в промисловості та транспорті. Суттєві якісні зміни у використанні первинних ресурсів в електроенергетиці стали відбуватися з початком використання атомної енергії. Перша дослідно-промислова атомна електростанція була введена в дію в 1956 р. в м. Дубна (СРСР), що дало надію на значне збільшення загальних об’ємів енергоресурсів за рахунок ядерного палива та відкрило еру використання його в мирних цілях. Зараз в різних країнах світу працюють десятки атомних електростанцій, серед яких Франція понад двох третин електроенергії виробляє на атомних електростанціях. Колосально зросло за цей час споживання електроенергії. Найбільші промислові підприємства отримують електроенергію по лініях напругою 110, 220, 330, і навіть 500 кВ, пропускна здатність яких досягає сотень мегават. В побуті, комунальному та сільському господарстві, на транспорті використання електроенергії також сягає величезних об’ємів. Паливні електростанції і особливо хімічна та металургійна промисловість створюють все більший негативний вплив на природу. Страшною екологічною катастрофою глобального світового рівня стала аварія на Чорнобильській АЕС 26 квітня 1986 р. Тому нагальною потребою став пошук екологічно чистих промислових технологій та джерел енергії. В цьому напрямку провадяться пошукові роботи і досягнуті певні результати. Так, в сучасних промислових підприємствах значна частка коштів йде на забезпечення екологічної чистоти виробництва, великі витрати вкладаються в створення очисних споруд міст та переробку відходів. В багатьох країнах світу запроваджуються жорсткі екологічні норми та інші заходи нормувально-адміністративного характеру, цими питаннями займається Організація Об’єднаних Націй та інші міжнародні інституції. Електропостачальні системи в Україні, яка до жовтневого перевороту знаходились у складі Російської імперії, а з 1920 р. – у складі СРСР як Українська РСР, пройшли весь шлях розвитку, аналогічний шляху інших країн Європи. Після громадянської війни і розрухи потрібно було відновлювати зруйноване господарство, в основу чого було розроблено і покладено план ГОЕЛРО (1920р.). Всеукраїнський з’їзд рад доручив уряду України деталізувати цей план для народного господарства України. Відповідно до програми А в Україні передбачалось [1.10] відновити 24 електростанції шахт та заводів Донбасу загальною потужністю 67,4 тис.кВт та електростанції Придніпров’я (22,5 тис. кВт). Згідно з програмою Б передбачалось будівництво нових електростанцій (загальною потужністю 330 тис. кВт у Донбасі, ГЕС в Запоріжжі та інші) та нових відповідних мереж. За рахунок неймовірних зусиль людей в майже нелюдських умовах вже в 1926 р. було відновлено 62 промислові електростанції, почала працювати перша черга Штеровської ДРЕС. З 1925 до 1930р. побудовані Північно-Донецька, Криворізька, Київська ДРЕС-2, Харківська ДРЕС-2, перша черга Зуєвської ДРЕС, розвивалися відповідно і електричні мережі. В 1931 році побудовано першу на Україні повітряну лінію напругою 110 кВ, а в 1932 р.– напругою 220 кВ. В 1932 р. введена в роботу Дніпровська ГЕС, потужність якої в 1940 р. досягла запроектованої (560 тис.кВт). На початку 1941 р. потужність електростанцій в Україні досягла 2.68 млн.кВт, виробництво електроенергії – 12,4 млрд. кВт·год, загальна довжина ліній високої напруги 35-220 кВ становила понад 4 тис.км, а загальна потужність трансформаторів – 3.5 млн. кВ·А. Під час війни 1941-45рр. промисловість та електроенергетика України були в значній мірі зруйновані. Але вже у 1946 р.було досягнуто передвоєнний рівень виробництва електроенергії. Промисловість України в післявоєнні роки інтенсивно розвивається, що вимагає відповідного розвитку систем електропостачання, будівництва нових електростанцій. В 1950 р. їх загальна потужність становила 3,3 млн.кВт, а виробництво електроенергії досягло 14,7 млрд. кВт·год. Розпочалось будівництво нового покоління ДРЕС: Миронівської, Луганської, Старобешівської, Придніпровської, каскаду Дніпровських ГЕС і за п’ять років встановлена потужність електростанцій та виробництво електроенергії практично подвоюється – досягає відповідно 6,5 млн.кВт та 30,1 млрд. кВт·год за рік. Наприкінці п’ятидесятих років були введені в дію перші лінії напругою 330 кВ, які стали основними для системоутворюючих та міжсистемних зв’язків. В 1956-1965 рр. будуються потужні теплові електростанції з турбоагрегатами 150, 200, 300 МВт. Вводяться в дію Луганська, Старобешівська, Зміївська, Бурштинська, Трипільська, Симферопольська та інші електростанції і загальна їх потужність на 1966 р. досягла 18,9 млн.кВт, а виробництво електроенергії – 94,6 млрд. кВт·год. За ці 10 років довжина ліній напругою 220 кВ і більше зросла з 733 до 7143 км, в тому числі і лінія постійного струму Волгоград – Донбас (800 кВ, 720 МВт), у 1966 р. завершується з’єднання енергосистем і утворення об’єднаної енергосистеми України, посилюються електричні зв’язки з сусідніми республіками та західними країнами Польщею, Угорщиною, Чехословаччиною, Румунією. Загальна довжина ліній напругою 35 кВ і більше досягла 42.2 тис. км, в тому числі і ліній зовнішнього електропостачання промислових підприємств та міст. В 1970-1985 р. продовжується будівництво електростанцій, електричних мереж для забезпечення зростаючих потреб в електричній енергії промисловості, транспорту, комунально-побутових та сільськогосподарських споживачів. В ці роки на Україні починається будівництво атомних електростанцій (АЕС): Чорнобильської, Південноукраїнської, Хмельницької, Запорізької та Рівненської, а також лінії напругою 750 кВ Донбас – Західна Україна з подальшим її розвитком на всі АЕС та виходами на Жешув (Польща), Ісакчу (Румунія) та Добруджу (Болгарія). В 1985 році встановлена потужність електростанцій досягла 49 млн.кВт, а виробництво електроенергії – 259,8 млрд.кВт-год. В 1986 р. почалася так звана „перебудова”, в результаті чого відбувся розвал Радянського Союзу, почався спад в промисловості. В 1991 р. Україна стала незалежною державою. Виникла потреба в розробленні нової концепції розвитку електроенергетики з метою стати енергозабезпеченою країною [1.11]. На 1992 р. було вироблено 290 млрд. кВт·год електроенергії із них: 183 млрд.кВт (66%) тепловими, 77 млрд. кВт·год (26%) атомними, 10 млрд. кВт·год (3%) гідравлічними, а решта – локальними станціями. Але в цілому стан енергетики України досить сумний: понад 20% основного устаткування повністю зношено, на 70% генеруюче обладнання відпрацювало свій ресурс. За останні десятиліття утворився дисбаланс у використанні первинних енергоресурсів: майже 34 млрд.куб.м газу йде на виробництво електроенергії – 2/3 всього споживання. Треба повернутися до широкого використання вугілля для виробництва електроенергії. У світовій практиці створено нові ефективні вугільні котлоагрегати, в яких відбувається майже повне спалювання органіки, а шкідливі викиди на два порядки менші, ніж в тих, що раніше використовувались. Тому потрібна модернізація наявних теплових електростанцій, відкриття нових високотехнологічних шахт на Донеччині, у Придніпров’ї, Львівсько-Волинському басейні та спорудження нових екологічно чистих електростанцій. Великі проблеми постають у зв’язку з існуючими АЕС, особливо Чорнобильською. Необхідно провести дуже коштовні роботи, спрямовані на підвищення надійності роботи та безпеки діючих АЕС, а відносно Чорнобильської АЕС вирішено питання про її закриття, що потребує будівництва відповідної заступної потужності 4 млн.кВт. В сучасних умовах особлива задача постає перед промисловістю, яка на одиницю продукції витрачає в 3-4 рази більше енергії, ніж у високотехнологічних країнах, – це проблема енергоощадності. Проведення заходів енергоощадності тільки у важкій промисловості та машинобудуванні повинно дати 30% економії споживаної електроенергії. Тому дуже важливим є впровадження сучасних високих технологій і також реконструкція існуючих в усіх галузях народного господарства [1.11]. 1.2. Задача електропостачальних систем. Основні вимоги та визначення Сучасні електропостачальні системи промислових підприємств, міст, сільського господарства і транспорту повинні відповідати рівню розвитку технологій, об’єму споживання електричної енергії, забезпечувати показники якості електроенергії та відповідну до вимог споживача надійність, за максимальної економічної ефективності. Практично на стадії проектування об’єкту в електропостачальну систему повинні закладатися такі технічні рішення, які забезпечили б виконання згаданих умов. Задача ускладнюється тим , що з часом попередні умови можуть змінюватись як в частині значень електричних навантажень, територіальному їх розташуванні, так і з боку енергосистеми, сторонніх споживачів, тощо. До того ж, деякі вихідні дані можуть бути задані з певним наближенням або просто відсутні. Тому розроблена електропостачальна система повинна бути досить універсальною і легко пристосовуватися до деякої варіації вихідних умов, а також повинна передбачатись можливість її подальшого розвитку. Звідси випливають основні вимоги до електропостачальних систем: 1. Повинна забезпечуватись максимальна економічна ефективність з врахуванням всіх можливих факторів. Це була б одна єдина вимога, як би можна було всі фактори врахувати в економічному еквіваленті, тобто кількісно. Оскільки це неможливо, мають місце інші вимоги. 2. Повинні бути забезпечені показники якості електроенергії у відповідності до чинних стандартів; 3. Надійність системи повинна відповідати категорії електроприймачів щодо надійності електропостачання; 4. Схеми повинні бути простими та наочними, що забезпечує підвищення надійності експлуатації; 5. Електропостачальна система повинна бути гнучкою; 6. Система повинна бути придатною до розширення або реконструкції; 7. Повинна забезпечуватись максимальна електро- пожежо- та вибухобезпека при експлуатації; 8. Необхідно застосовувати найсучасніші способи каналізації електроенергії, силові елементи та елементну базу захисту, автоматики, керування, тощо; 9. Система повинна мінімально впливати на довкілля, бути екологічно чистою. 1.3. Проблеми електропостачання Споживання енергії людством на протязі останнього століття змінювалась наростаючими темпами і досягло такого рівня, який суттєво впливає на глобальні світові процеси. Споживання енергії на 1 людину в цілому світі становить 1,9 т

Інші Інші

oleg_shklyanka

13.04.2014 21:04-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись