ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.06.2024
Просмотров: 55
Скачиваний: 0
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочного обучения специальности 180400 “Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов”
Составитель М.П. ЛАТЫШЕВ
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 2 от 4.11.99 Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией по специальности 180400 Протокол № от 29.06.00 Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса КузГТУ
Кемерово 2000
1
ВВЕДЕНИЕ
Курс “Основы электроснабжения” базируется на дисциплинах “Теоретические основы электротехники”, “Электрические машины”, “Электрооборудование промышленных установок”. Содержание его в основном посвящается вопросам передачи, преобразования и распределения электроэнергии на промышленных предприятиях; принципам построения систем электроснабжения; качеству электрической энергии; компенсации реактивной мощности; потерям в электрических сетях, экономии и учету электроэнергии. Рассматриваются вопросы электробезопасности и виды защит электрооборудования.
Рабочая программа составлена на основе типовой и с учетом опыта преподавания данного курса на кафедре электроснабжения горных и промышленных предприятий.
Изучаемый курс дает студентам сведения о современных системах электроснабжения промышленных предприятий, которые необходимы специалисту для грамотной эксплуатации сложного электротехнического оборудования. Перед изучением курса студент должен подобрать рекомендуемую литературу. Предлагается литература, где сосредоточен основной объем изучаемого материала. Однако некоторые разделы курса целесообразно изучать по дополнительной литературе.
Всего часов на дисциплину – 115 т.ч. лекций - 10 лабораторные занятия - 10
Количество контрольных работ - 1 Самостоятельная работа - 95 Форма контроля - экзамен
Контрольные задания составлены так, чтобы, выполняя их, студент приобретал навыки самостоятельной инженерной работы. К контрольной работе студент должен приступить после изучения теоретического материала.
Изучать курс предлагается по темам в такой последовательности. Сначала необходимо ознакомиться с программой изучаемой темы и ме-
2
тодическими указаниями к ней. Затем изучить тему по рекомендуемой литературе.
Для более глубокого усвоения материала студенту рекомендуется составить конспект, в котором следует отразить основные положения, рассматриваемые по теме. После изучения темы необходимо ответить на вопросы для самопроверки, которые охватывают ее основное содержание, стараясь давать на них обстоятельные ответы.
К решению контрольных заданий должны быть даны краткие пояснения, свидетельствующие о сознательном применении каждой расчетной зависимости. Для каждой величины, получаемой в результате вычислений, необходимо указать ее размерность. Все расчеты выполнять в единицах.
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА
Тема 1.1. Общие сведения о производстве и распределении электрической энергии
Энергетическая система, история ее развития и основные составные части. Электрические станции; тепловые, гидравлические, атомные. Их назначение и принципиальное устройство. Удельный вес электроэнергии, вырабатываемой на этих станциях. Перспективы развития электрических станций. Подстанции. Основные типы подстанций и их назначение. Линии электропередачи. Создание единой энергетической системы. Экономическая целесообразность и преимущества энергетических систем. Проблемы выравнивания графиков электрических нагрузок. Пиковые электростанции. Перспективные источники энергии и новые способы преобразования тепловой энергии в электрическую. Проблемы энергетических ресурсов и охраны окружающей среды.
Л[1], с.5-32; Л[2], с.145-199; Л[3], с.5-120.
3
Методические указания
В этом разделе необходимо изучить принципиальное устройство энергетических систем и их составные части, выяснить экономическую целесообразность создания единой энергетической системы в России. Необходимо получить представление о перспективах развития электроэнергии.
Контрольные вопросы
1. Почему тепловые электростанции имеют преимущественное применение по сравнению с гидравлическими?
2.Какие преимущества у атомных электростанций?
3.Для чего строят пиковые электростанции?
4.Назовите основные типы подстанций.
5.Почему в системах электроснабжения непрерывно повышаются стандартные уровни напряжения?
6.Какие напряжения применяют:
а) для питания электроприемников; б) для распределения электроэнергии от районных подстанций;
в) для распределения электроэнергии внутри горного предприятия; г) для передачи электроэнергии на большие расстояния.
7.Перечислите основные преимущества энергетических систем.
8.Перечислите основные проблемы развития энергетики.
9.Перечислите перспективные источники электрической энергии.
10.Назначение и принцип действия МГД-генератора.
11.Какие существуют проблемы по охране окружающей среды?
Контрольная работа по теме 1.1
Задача 1 Определите зависимость стоимости потерь электрической энергии
(CΣ ; р/г) от величины номинального напряжения (UΗ , В) при передаче одной и той же мощности (S, кВА) по кабелю с медными жилами, сечением (S, мм2), длиной (L, км), от длительности протекания тока на-
4
грузки (t , ч/г) и стоимости электрической энергии ( C, к/кВт ч). Результаты расчетов представить в виде графиков С Σ = f ( UΗ ). Расчеты провести при номинальных напряжениях 220, 380, 660, 1140 В и при 6, 10, 35 кВ. Данные по вариантам приведены в табл. 1.1.1.
Таблица 1.1.1
Параметры |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
S, кВА |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
S, мм2 |
35 |
35 |
50 |
50 |
50 |
75 |
75 |
95 |
95 |
95 |
L, км |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
t, ч/г 103 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
6,5 |
7,0 |
7,5 |
8,0 |
8,5 |
4,5 |
4,0 |
С, к/кВт ч |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
Методические указания к задаче 1
Мощность, передаваемую по линии, определяют, кВА
S = 3Uн I 10− 3 ,
где Uн - номинальное напряжение в сети, В; I - ток в линии, А. Потери электрической энергии в кабеле, кВт
∆ P = 3 I 2 r 10 − 3 ,
где r - активное сопротивление кабеля, Ом, которое необходимо определить по справочнику для кабеля соответствующего сечения.
r= r0L,
где r0 - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/км; L - длина кабеля, км.
Величина потерь электрической энергии, кВт ч
∆ Э = ∆ Pt ,
где t - число часов в год передачи электрической мощности. Стоимость потерь электрической энергии, р./г.
CΣ = ∆ Э C 10 − 2 ,
где C - стоимость одного кВт ч электрической энергии.
5
По результатам расчетов построить два графика. Один для низкого, а другой для высокого напряжения.
Тема 1.2. Основные требования и принципы построения систем электроснабжения
промышленных предприятий
Основные понятия, определения и сокращенные обозначения. Требования к системам электроснабжения и принципы их построения. Деление потребителей электрической энергии на категории. Схемы питания и распределения электрической энергии. Схемы сборных шин подстанций. Схемы присоединения питающих линий к подстанциям. Схемы присоединения обходящих линий к шинам распределительных устройств. Схемы внутреннего электроснабжения горных предприятий. Обособленное питание потребителей. Типовые схемы электрических соединений распределительных устройств. Особенности устройства, проектирования и эксплуатации схем электроснабжения. Режимы нейтрали электрических сетей и их основные свойства.
Компоновочные решения подстанций и распределительных пунктов. Открытые распределительные устройства, закрытые распределительные устройства. Внутрицеховые распределительные пункты.
Л[1], с.380-415.
Контрольные вопросы
1. Расшифруйте сокращенные обозначения, такие как: ПУЭ,УРП, ЦРП, ПТБ и ПТЭ, РП, ЦПП, ГПП, РПП, ОРУ, ЗРУ, АПВ, АВР, ВЛ, КЛ, ЛЭП, АЧР, КРУ.
2.Перечислите основные требования и принципы построения систем электроснабжения.
3.Какие потребители электрической энергии относят к 1-й, 2-й и 3-
йкатегориям?
4.Как выполняют радиальные, магистральные, замкнутые и смешанные схемы электроснабжения?
5.Почему необходимо осуществлять обособленное питание подземных горных работ?
6
6. Как выполняют схемы внешнего и внутреннего электроснабже-
ния?
7.Что называется “глубоким вводом”?
8.Какие бывают схемы соединения подстанций?
9.Чем отличаются подстанции ГПП и ПГВ?
10. Как выполняют системы с глухозаземленной и изолированной нейтралью?
11. Устройство ОРУ и ЗРУ.
Контрольная работа по теме 1.2
Задача 2 Составьте (или представьте существующую) высоковольтную схе-
му электроснабжения предприятия, на котором вы работаете, и опишите:
1. Какое напряжение подается на промплощадку, по каким ЛЭП, их сечение, длина, тип?
2.Тип, мощность и технические данные трансформаторов, установленных на ГПП.
3.Схема распредустройства ГПП, тип КРУ, виды защит трансформаторов, отходящих линий, тип автоматики (АПВ, АВР), диспетчерская связь.
4.Соответствует ли схема электроснабжения требованиям и принципам построения?
5.Какие потребители в схеме относят к 1-й, 2-й, 3-й категориям?
6.Какие потребители имеют резервное питание?
7.Какие виды схем (радиальные, магистральные, кольцевые) применяют для построения схемы электроснабжения?
8.Применяет ли раздельное питание потребителей?
9.Режимы нейтрали систем электроснабжения.
10. Характеристика средств компенсации реактивной мощности: где установлены, мощность, тип, режим работы, схема автоматизации.
11. Соответствуют ли изображения элементов схемы стандартным изображениям?
12. Перечислите основные недостатки схемы электроснабжения предприятия и возможные пути их устранения.
7
Тема 1.3. Выбор напряжений
Выбор напряжений. Постановка вопроса. Определение рационального напряжения аналитическим расчетом. Приближенное определение рационального напряжения. Выбор рационального напряжения при равномерно распределенной нагрузке. Определение рационального напряжения с применением методов планирования эксперимента.
Л[6], с.248-260; Л[1], с.185-186; Л[22], с.177-181.
Контрольные вопросы
1. Какие основные факторы влияют на величину оптимального напряжения?
2.Каким методом можно определить величину оптимального напряжения?
3.Как определить оптимальное напряжение по номограммам?
Контрольная работа по теме 1.3
Задача 3 Произведите выбор напряжения для питания главной понизитель-
ной подстанции (ГПП) предприятия по формулам, по номограммам и на основе технико-экономического расчета.
Тема 1.4. Качество электрической энергии
Общие положения. Отклонения и размах колебаний частоты. Отклонения напряжения. Влияние отклонений напряжения на техникоэкономические показатели системы электроснабжения. Определение убытка при отклонениях напряжения в системах электроснабжения. Регулирование напряжения. Колебания напряжения.
Несинусоидальные режимы в сетях. Источники высших гармоник. Влияние несинусоидальных режимов на работу электрооборудования. Расчет высших гармоник. Контроль несинусоидальности напряжения.
Несимметрия напряжений. Влияние несимметрии на работу электроприемников.
8
ГОСТ 13109-99. Нормы качества электрической энергии.
Л[22], с.108-142.
Методические указания
Качество электрической энергии оказывает значительное влияние на работу электроприемников, поэтому необходимо очень внимательно изучить данную тему. Необходимо уяснить основные показатели качества электрической энергии и их влияние на технико-экономические показатели различных потребителей. Необходимо изучить основные способы и средства улучшения качества электрической энергии в системах электроснабжения.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные показатели качества электрической энер-
гии.
2.Какими показателями характеризуется качество напряжения?
3.Как влияют высшие гармонические составляющие напряжения на работу электрических двигателей?
4.Назовите основные способы уменьшения высших гармоник в системах электроснабжения.
5.Перечислите основные причины возникновения несимметрии в электрических сетях.
6.Как влияют отклонения напряжения на работу электроприемни-
ков?
7.Какими способами возможно регулирование напряжения в электрических сетях?
8.Какие нормы отклонений показателей электрической энергии допускают стандарты?