В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Электричество уже давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и в быт людей. Основное достоинство электрической энергии — относительная простота производства, передачи, дробления и преобразований.
Правильное проектирование системы электроснабжения объектов жилого, промышленного и общественного назначения является основой электрической безопасности и способом экономичного распределения денежных средств. Ведь удачный проект н только учтет все расходы, но также обеспечит надежную и, следовательно, длительную эксплуатацию системы электроснабжения. Все электромонтажные работы должны проводиться в точном соответствии с планом работ, составленном компетентным специалистом. В качестве такого плана выступает проектная документация, которая должна учесть множество деталей.
Приемники электроэнергии (ПЭ) и аппараты, присоединенные к электрическим сетям, предназначены для работы при определенных номинальных параметрах: номинальной частоте переменного тока, номинальном напряжении, номинальном токе и т. п. Долгое время основными режимными параметрами, определяющими качество электрической энергии, считались значение частоты в электрической системе и уровни напряжения в узлах сети. Однако по мере внедрения в технологические производственные процессы электропотребителей, обладающих нелинейными вольтамперными характеристиками, все чаще приходилось учитывать возможные нарушения симметрии, синусоидальности формы кривой напряжения в трехфазных сетях.
На показатели качества электрической энергии заметное влияние оказывают параметры сетей. Например, напряжение на зажимах ПЭ будет зависеть от протяженности и характера сети, находящейся между источником питания (ИП) и данными ПЭ. Поэтому показатели, связанные с напряжением, являются местными (локальными), имеющими различные значения в точках сети. Частота сети является общесистемным (глобальным) параметром качества электрической энергии.
1. Основные понятия
Потребители электрической энергии (2)
... основных режима работы, характерных для большинства электроприемников промышленных предприятий, - продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный: 1.2.1 Продолжительный режим работы В этом режиме электрические ... электроэнергией от двух независимых источников питания. Для данной категории при нарушении электроснабжения одного источника питания допустимы перерывы электроснабжения ...
Если обратиться к точному определению термина «электроснабжение», то станет сразу понятно, что оно довольно лаконично. Комплекс действий по обеспечению электроэнергией строительных объектов, зданий, предприятий, жилых домов и есть само электроснабжение, а определённая группа инженерных сооружений, предназначенная для подачи электричества, называется системой, включающей сети электроснабжения.
Человечество давно привыкло пользоваться благами цивилизации, практически не задаваясь вопросом — откуда они берутся. И уж совсем мало кого интересует, как осуществляется электроснабжение промышленных предприятий.
Начинает свой путь электрическая энергия на электростанции, где она, собственно, и вырабатывается. Такой своеобразный «родильный дом» для энергии бывает двух видов: атомные станции и гидростанции. Первые работают на основе распада атомного ядра, благодаря чему вырабатывается электричество, а вторые производят его за счёт преобразования энергии движущейся в водоёме воды. Не смотря на столь различные методы, задача у этих сложных механизмов одна — выработать максимальное количество электроэнергии. Далее электрическая энергия поступает в сети электроснабжения по линиям электропередач. Электроснабжение промышленных предприятий и жилых домов осуществляется через трансформаторные подстанции, основной задачей которых и является обеспечение объектов электроэнергией. Подстанция преобразует поступающую энергию до того уровня, в котором нуждается предприятие.
Обычные трансформаторные подстанции способны обслуживать сразу несколько объектов. Наверняка многие обращали внимание на такие специальные сооружения в местах скопления жилых зданий или комплекса промышленных производств. Данное строение достаточно компактно по размерам, но стоит особняком от остальных объектов и огорожено высоким забором с предупреждающими о высоковольтном напряжении знаками.
Промышленное электроснабжение на самом объекте начинается с вводно-распределительного устройства, которое поступающую на него энергию преобразует в нужные параметры и распределяет по всем электрическим объектам, действующим на предприятии. Это заключительный этап процесса, именуемого «электроснабжение промышленных предприятий», и иных сооружений, в том числе и жилых домов. Но при проектировании и разработке сети электроснабжения есть ещё один крайне важный момент, который необходимо учитывать. Любое промышленное электроснабжение объектов должно в обязательном порядке основываться на устройствах заземления и защиты от молнии.
2. Качество электроэнергии в системах электроснабжения
В современной жизни электроэнергия является одним из важнейших ресурсов. Она используется в самых различных сферах деятельности человека, причем в большинстве случаев ее использования заменить ее каким-либо другим источником энергии невозможно. Электроэнергия производится, продается и покупается, т.е. является товаром, и, как к любому другому товару, к его качеству предъявляются определенные требования.
Следует, однако, иметь в виду, что электроэнергия – товар совершенно особого рода. Его свойства могут изменяться во времени. Этот товар в случае возникновения претензий к нему нельзя обменять у продавца на аналогичный лучшего качества, как это может быть проделано с большинством других товаров. Другой особенностью электроэнергии является то, что ее свойства зависят не только от поставщика, но и во многом – от самого потребителя. Например, поставщик электроэнергии может – в пределах возможного – поддерживать частоту и напряжение электрического тока в точке подключения потребителя, однако сила и фаза тока, потребляемого из сети, целиком определяется потребителем.
Доклад к дипломной работе : Электроснабжение района города с ...
... как они повлияют на надежность и принимаем качество электроснабжения. С целью создания ... дипломного проекта впервые проведен анализ зарубежного опыта построения интеллектуальных сетей, ориентированных в первую очередь на ... управления и инструменты для коммуникаций на объектов энергосистемы, в режиме реального времени ... ЕЭС России. На основе анализа существующей система управления режимами работы ЕЭС РФ ...
Аппараты, использующие электрическую энергию, правильно работают в том случае, если напряжение и частота близки к их номинальным значениям и если перерывы в питании не слишком часты. При этом считается, что поставляемая электроэнергия—хорошего качества *.
Изменение параметров потребительских установок и появление новых аппаратов, как промышленных, так и бытовых, заставляет не только стремиться к поддержанию достигнутого качества электроэнергии, но и постоянно улучшать его.
Изменения частоты сети вызывают изменения угловой скорости вращения двигателей, а, следовательно, и вращающего момента.
Соответственно меняются индукция и потери в магнитных цепях. Наложение гармоник и их производных, появляющихся при работе некоторых аппаратов, увеличивает потери в сетях, а также механические напряжения в некоторых диэлектриках.
Изменения напряжения уменьшают эффективность преобразования электрической энергии в механическую, в тепловую и особенно в световую, где из-за колебаний (фликкер) усиливается усталость зрения.
Качество электроэнергии является необходимым условием безопасного применения электрооборудования, а также непосредственно сказывается на экономических показателях как производителей, так и потребителей электроэнергии. Некачественная электроэнергия может привести к порче дорогостоящего оборудования, нарушениям производственных циклов, выпуску некачественной продукции. Поскольку качество электроэнергии зависит и от потребителей, то потребитель должен принимать меры к его поддержанию в пределах норм. Например, не выявленный вовремя потребителем и не устраненный реактивный характер нагрузки приводит к дополнительным токам в электросети, следствием, которого могут стать дополнительные падения напряжения в соединительных цепях, износ коммутационного оборудования и т.д. Кроме того, в этом случае со стороны поставщиков электроэнергии возможны в этом случае к потребителю экономические санкции в виде платы за “реактивную энергию” или за пониженный коэффициент мощности.
3. Показатели качества
Показателем качества энергии переменного тока является также синусоидальность формы кривой и симметрия фазных напряжений (трехфазного тока).
Перерывы в электропитании вызывают расстройства в работе потребителей, а следовательно, большие ущербы при производстве товаров в некоторых отраслях промышленности, расстройства общественной жизни и тяжелые психологические последствия.
Долгое время качество электроснабжения определяли, довольствуясь наложением жестких ограничений на изменения частоты и напряжения, а также на перерывы в электроснабжении. Все эти ограничения изложены в технических требованиях. Они предписывают, чтобы частота не отклонялась более чем на 1 Гц в обе стороны от номинальной величины 50 Гц,
Регулирование напряжения в электрических сетях
... от тока нагрузки (рис. 5.4). К средствам регулирования напряжения относятся регуляторы напряжения на электростанциях, регулирующие устройства на понижающих трансформаторах, специальные ... сети, показанную на рис. 5.1. Напряжение на генераторе, равное номинальному напряжению генератора, на 5% выше номинального напряжения сети. Если сеть имеет номинальное напряжение 10 кВ, то номинальное напряжение ...
Предписания технических требований относительно напряжения более сложны; они вводят: номинальное напряжение сети; напряжение, фигурирующее в контракте между Э де Ф и потребителем; рабочее напряжение.
В описаниях оговаривается, что:
- напряжение, указанное в контракте, не должно отклоняться более чем на ± 5, ± 6, ± 7% от номинального напряжения соответственно для сетей СН, питающих сетей (63 или 90 кВ) и передающих сетей (150 кВ и выше);
- рабочее напряжение не должно отклоняться более чем на ± 7, ± 8, ± 10% от напряжения, указанного в контракте соответственно для тех же сетей.
Можно приблизительно сказать что первое из этих ограничений относится к среднему напряжению в точке поставки, а второе — к флуктуациям напряжения около этого среднего напряжения.
Непрерывность электроснабжения не является предметом каких- либо ограничений в технических требованиях, поскольку качество поставляемой энергии удовлетворительно, за исключением нескольких особых случаев.
Однако предписания по надежности предлагают не допускать перерывов в питании, для чего особо ответственным потребителям (например, больницам) предписывается предусматривать необходимые меры (иметь аварийный Источник питания и т. д.); считается логичным, чтобы потребители брали на себя расходы по обеспечению этих мер.
Способ определения качества электроэнергии с помощью жестких ограничений прост и легко контролируем. Однако он может привести к неправильным заключениям в оценке этого качества. В самом деле, он рассматривает одинаково приемлемыми сеть, в которой напряжение постоянно колеблется на ±9% около номинального значения, и сеть, в которой напряжение никогда не отличается более чем на 1% от номинального. Более того, если бы во второй сети в течение короткого промежутка времени каждую неделю изменение напряжения превышало 11%, то качество электроснабжения этой сети теоретически было бы рассмотрено как более худшее, чем в первой сети. Решения, которые следовало бы принять для соблюдения условий технических требований, могли бы привести к непроизводительному расходу энергии в одних сетях, в то время как потребители в других сетях получали бы энергию худшего качества.
Правильное определение качества электроэнергии в первую очередь должно позволить определить равенство качеств электроэнергий двух различных сетей. В самом деле, при изучении способов усиления сетей после сравнения многих вариантов решений выбирается самый дешевый из них при условии, что качество электроэнергии по крайней мере равно качествам электроэнергий в других вариантах.
В то же время желательно сравнивать и различные по техническому качеству условия электроснабжения, рассматривая их экономическую значимость (стоимость).
Эта величина, введенная в исследования развития сетей, позволяет сравнивать технические решения, даже если они имеют различные качества электроэнергии. Итак, необходимо, чтобы повышение качества электроэнергии при переходе от одного решения к другому было эталоном выигрыша, который получают потребители. Этот выигрыш необходимо сбалансировать с дополнительными расходами, позволившими получить улучшение качества электроэнергии.
Именно с этой точки зрения в дальнейшем будут изучаться качество электроснабжения, средства его улучшения и различные воздействия на потребителей. Выбранный при этом порядок сравнения не имеет какую-то определенную соподчиненность, но, как правило, его начинают с изучения области производства электроэнергии, в дальнейшем переходят к изучению непрерывности электроснабжения, которое зависит от всей сети, и заканчивают изучением изменения напряжения, что относится к области распределения электроэнергии.
Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода
... задача проектирования рациональной системы электроснабжения высокотехнологичного предприятия средней мощности, характеризующегося широким спектром электротехнологического оборудования, различающегося как по номинальным мощностям, режимам работы, номинальным напряжениям, так и по направлениям использования электроэнергии. ...
Можно установить, что этот порядок отвечает задачам регулирования. Так, при поддержании частоты требуется применение более сложной автоматики, чем при уменьшении числа отключений.
Заключение
Опыт проектирования и эксплуатации электрических сетей показывает, что мероприятия по исключению и снижению влияния электрических сетей на показатели качества электроэнергии могут быть весьма дорогими. Поддержание оптимального уровня напряжения на зажимах каждого ПЭ в общем случае нецелесообразно и, в первую очередь, по экономическим соображениям. Действительно, поскольку ПЭ могут иметь неодинаковые режимы работы и находятся электрически на разном удалении от ИП, то для поддержания оптимального напряжения на зажимах каждого из них необходимо снабдить их индивидуальными регуляторами напряжения. Очевидно, что это слишком дорого.
Более выгодным является групповое регулирование напряжения, когда общее регулирующее устройство устанавливается для группы ПЭ. При этом, естественно, номинальное напряжение будет поддерживаться лишь у некоторых из ПЭ, тогда как у остальных напряжение может отклоняться от номинального в большую или меньшую сторону.
