Электрические сети и основы электроснабжения

1.

Белорусский государственный университет транспорта
Кафедра «Экология и энергоэффективность в техносфере»
Электрические сети и
основы электроснабжения
Невзорова Алла Брониславовна
доктор технических наук, профессор
Гомель 2019

2.

2
ТКП 339-2011 (02230)
Электроустановки на напряжение до 750 кВ.
Линии электропередачи воздушные и
токопроводы, устройства распределительные и
трансформаторные подстанции, установки
электросиловые и аккумуляторные,
электроустановки жилых и общественных зданий.
Правила устройства и защитные меры
электробезопасности.
Учет электроэнергии.
Нормы приемо-сдаточных испытаний
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

3.

3
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ
Электрическая сеть – это совокупность различного
напряжения линий и подстанций, задачей которых
является передача и распределение электроэнергии.
Электрические сети делят по назначению, месту
прокладки, величине напряжения, принципу построения,
роду тока и некоторым другим признакам.
Электрические сети классифицируют по ряду
показателей, характеризующих как сеть в целом,
так и отдельные линии электропередачи (ЛЭП)
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

4.

4
Распределение электрической энергии
из старого диафильма
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

5.

5
КЛАСИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (1)
По роду тока
• постоянный
• переменный
по величине напряжения
• До 1000 В ( 1кВ) – 127 В, 220 В, 380 В, 660 В;
• Выше 1000 В – 3 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ, 35 кВ,
110 кВ, 150 кВ, 220 кВ, 330 кВ, 500 кВ, 750 кВ;
По уровню номинального напряжения
а) сети низкого (напряжения (до 1 кВ);
б) сети среднего напряжения (выше 1 кВ и до 35 кВ включительно);
в) сети высокого напряжения (110 ... 220 кВ);
г) сети сверхвысокого напряжения (330 ... 750 кВ);
д) сети ультравысокого напряжения (выше 1000 кВ)
9/16/2019

6.

6
КЛАСИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (2)
по принципу построения
• замкнутые
• разомкнутые.
по месту прокладки
•наружные
•внутренние
По конструктивному исполнению и расположению
электропроводки (силовые и осветительные ),
токопроводы - для передачи электроэнергии в больших
количествах на небольшие расстояния,
воздушные линии - для передачи электроэнергии на
проф. Невзорова А.Б.большие
Электротехника расстояния,
9/16/2019
кабельные линии - для передачи электроэнергии на далекие

7.

7
КЛАСИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (3)
По характеру потребления городские,
промышленные, сельские, электрифицированных
железных дорог, магистральных нефте- и
газопроводов, электрических систем.
по назначению
• системообразующие
• распределительные
• питающие
По назначению в схеме электроснабжения
• местные
• районные
9/16/2019

8.

8
КЛАСИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (4)
По степени подвижности
а) передвижные (допускают многократное изменение трассы,
свертывание и развертывание) - сети до 1 кВ;
б) стационарные сети (имеют неизменяемую трассу и конструкцию):
временные - для питания объектов, работающих непродолжительно (несколько лет);
постоянные - большинство электрических сетей, работающих в течение
десятилетий
По роду тока и числу проводов
а) линии постоянного тока:
однопроводные, двухпроводные, трехпроводные (+, -, 0);
б) линии переменного тока: однофазные (одно- и
двухпроводные), трехфазные (трех- и четырехпроводные),
неполнофазные (две фазы и нуль).
9/16/2019

9.

9
КЛАСИФИКАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (5)
По режиму работы нейтрали:
- с эффективно заземленной нейтралью (сети выше 1 кВ),
- с глухозаземленной нейтралью (сети до и выше 1 кВ),
- с изолированной нейтралью (сети до и выше 1 кВ).
По схеме электрических соединений:
а) разомкнутые (нерезервированные)
б) магистральные (нагрузка присоединена
к линии в разных местах).
в) замкнутые (резервированные).
9/16/2019

10.

10
Схемы силовых сетей
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

11.

11
Надежность электрических сетей
обеспечивается:
1. применением схемы сети, учитывающей ответственность
электроприемников;
2. выбором соответствующих марок проводов и кабелей;
3. тщательным расчетом сечений проводов и кабелей по
нагреву, допустимой потере напряжения и механической
прочности и расчетом устройств регулирования
напряжения;
4. соблюдением технологии электромонтажных работ;
5. своевременным и качественным выполнением правил
технической эксплуатации.
9/16/2019

12.

12
Живучесть электрической сети это свойство выполнять свое назначение в условиях
разрушающих воздействий,
в том числе и в боевой обстановке при воздействиях
средств поражения противника.
Живучесть достигается:
1. использованием конструкций, которые наименее
подвержены разрушению при воздействии поражающих
факторов оружия противника;
2. специальной защитой сети от поражающих факторов;
3. четкой организацией ремонтно-восстановительных работ.
Живучесть - основное тактическое требование.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

13.

Экономичность
13
это минимум затрат на сооружение и эксплуатацию сети
при условии выполнения требований
надежности и живучести.
Экономичность обеспечивается:
применением типовых серийно выпускаемых и
стандартных конструкций;
унификацией материалов и оборудования;
применением недефицитньгх и недорогих материалов;
возможностью дальнейшего развития, расширения и
усовершенствования в процессе эксплуатации.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

14.

14
Унификация
При рассмотрении экономически обоснованных перспективных
принципов построения электрических сетей важное значение имеет вопрос
унификации выбора основных параметров сетей (например, сечение проводов и жил
кабелей), а также основных сетевых конструктивных сооружений
(опор, понижающих подстанций).
При этом могут быть отмечены два основных типа научно-технических проработок:
а) упорядочение шкал основных параметров
(например, сечение проводов и жил кабелей);
б) собственно унификация применяемых параметров или характеристик сетевых
сооружений.
Представляется обоснованным понимать под собственно унификацией параметров
электрических сетей применение (использование)
ограниченного количества основных параметров электрооборудования
(из состава имеющихся в стандартной шкале) при достаточно широком диапазоне
изменения влияющей исходной информации.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

15.

15
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

16.

16
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

17.

17
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

18.

18
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

19.

19
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

20.

20
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

21.

21
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

22.

22
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

23.

23
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

24.

24
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

25.

25
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

26.

26
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

27.

27
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

28.

28
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

29.

29
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

30.

30
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

31.

31
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

32.

32
Приемники
и потребители электроэнергии
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

33.

33
Группы приемников
промпредприятий
Основная доля всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии потребляется
промышленными предприятиями. Приемники электроэнергии промышленных
предприятий делятся на следующие группы:
1) приемники трехфазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц;
2) приемники трехфазного тока напряжением выше 1000 В, частотой 50 Гц;
3) приемники однофазного тока напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц;
4) приемники, работающие с частотой, отличной от 50 Гц,
питаемые от преобразовательных подстанций и установок;
5) приемники постоянного тока.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

34.

34
Потребители (приемники) электрической
энергии различаются по
режиму работы,
назначению,
принципиальному исполнению,
потребляемой мощности,
частоте потребляемого тока,
условиям работы,
ответственности (категорийности),
по требованиям к надежности электроснабжения.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

35.

35
Спрос потребителей
характеризуется
мощностью нагрузки (обычно применяется
просто термин «нагрузка») и ее изменением во
времени,
т.е. графиками нагрузки потребителей P (t).
Электропотребление на определенных
интервалах времени
(за сутки, месяц, год, несколько лет).
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

36.

36
График нагрузки
В действительности график нагрузки каждого приемника
отличается от заданного при проектировании. На режим
работы приемника влияют технологические особенности
каждой отрасли промышленности.
График нагрузки приемника является
основным показателем,
по которому его следует классифицировать.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

37.

37
Классификация электроприёмников
– по надежности электроснабжения;
– по роду тока;
– по напряжению;
– по режиму работы.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

38.

38
По степени надежности
электроснабжения электроприемники
делятся на следующие три категории:
– электроприемники I категории –
электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за
собой опасность для жизни людей (например, система вентиляции
кислотного цеха, операционная), значительный ущерб народному
хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования,
массовый брак продукции, расстройство сложного технологического
процесса, нарушение функционирования особо важных элементов
коммунального хозяйства.
Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа,
бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова
производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов,
пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования
(например, непрерывная работа насоса по циркуляции воды необходима
для
охлаждения
стенок сталеплавильной печи);
9/16/2019
проф.
Невзорова А.Б. Электротехника

39.

39
электроприемники II категории –
электроприемники, перерыв
электроснабжения которых приводит к
массовому недоотпуску продукции,
массовым простоям рабочих, механизмов
и промышленного транспорта,
нарушению нормальной деятельности
значительного количества городских и
сельских жителей;
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

40.

40
электроприемники III категории –
все остальные электроприемники, не
подходящие под определения I и II категорий.
Это приемники вспомогательных цехов,
несерийного производства продукции и т. п.,
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

41.

41
По роду тока различают следующие
электроприемники:
работающие от сети промышленной частоты (50, 60 Гц)
большинство электроприемников;
работающие от сети повышенной (пониженной) частоты;
работающие от сети постоянного тока.
Установки повышенной частоты применяются, например, для нагрева
диэлектриков. Повышение частоты используется также в технологиях,
требующих высокие скорости вращения (n = 20000 об/мин; f = 133–400
МГц). Пониженная частота используется в металлургии. Постоянный ток
используется в транспорте, для электролиза и др.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

42.

42
По напряжению электроприемники
классифицируют следующим образом:
– до 1 кВ и выше 1 кВ – переменный ток.
– до 1,5 кВ и выше 1,5 кВ – постоянный ток.
Номинальное напряжение электроприемника определяет величину его
мощности. Мощные электрические двигатели используются для привода
насосных, компрессорных агрегатов. При выборе типа электрического
двигателя большое значение имеет мощность и напряжение:
- при напряжении до 1 кВ и мощности до 100 кВт
экономичнее использовать асинхронные двигатели;
– свыше 100 кВт – синхронные двигатели;
– при напряжении 6 кВ и мощности до 300 кВт – асинхронные двигатели;
– при напряжении 6 кВ и мощности больше 300 кВт – синхронные двигатели.
В настоящее время на практике чаще всего используются асинхронные
9/16/2019
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
электродвигатели.

43.

43
1
S1
По режиму работы по нагреву приемники
электроэнергии делят на три группы:
Приемники с неизменной
(малоизменяющейся во времени) нагрузкой.
В этом режиме электрическая машина или
аппарат может работать продолжительное время
без превышения температуры отдельных частей
машин или аппарата выше допустимой.
Примерами приемников, работающих в этом
режиме, являются электродвигатели
компрессоров, насосов, вентиляторов и т.п.;
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

44.

44
2
S2
Приемники, работающие
с повторно-кратковременной
(в том числе и с ударной) нагрузкой.
В этом режиме кратковременные рабочие периодов
машины или аппарата чередуются с
кратковременными периодами отключения. В повторнократковременном режиме электрическая машина
может работать с допустимой для них относительной
продолжительностью включения неограниченное время,
причем превышение температур отдельных частей
машины или аппарата не выйдет за пределы
допустимых значений. Примером этой группы
приемников являются электродвигатели кранов,
сварочные аппараты и т.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

45.

45
3
S3
Приемники, работающие в режиме
кратковременной нагрузкой.
В этом режиме рабочий период машины или
аппарата не на столько длителен, чтобы температура
отдельных частей машины или аппарата могла
достигнуть установившегося значения. Период
остановки настолько длителен, что машина успевает
охладиться до температуры окружающей среды.
Примерами данной группы приемников являются
электродвигатели электроприводов вспомогательных
механизмов металлорежущих станков,
гидравлических затворов и т.п.
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

46.

46
Коэффициенты, характеризующие
режим работы электроприёмников.
Это безразмерные коээфициенты, позволяющие
представить режимы электропотрбления и графики
электрических нагрузок электроприемников.
К ним относятся
Коэффициенты использования
Коэффициент максимума
Коэффициент спроса
Коэффициент мощности
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

47.

47
Коэффициент использования
Средняя мощность электроприемника , кВт,
за некоторый период: смену, сутки и т.д.
Номинальная мощность электроприемника , кВт
Ки.а 1, рс рном
Коэф. использования относится к электропотреблению.
С помощью данного коэффициента определяются
электрические нагрузки и расход электроэнергии
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

48.

48
Коэффициент максимума
Максимальная потребляемая активная нагрузка
за рассматриваемый период, кВт
Средняя мощность электроприемника , кВт,
за некоторый период: смену, сутки и т.д.
Км = 1 или 1
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

49.

49
Коэффициент спроса
Расчетная активная нагрузка группы электроприёмников, кВт
Номинальная мощность группы электроприёмников, кВт
проф. Невзорова А.Б. Электротехника
9/16/2019

50.

50
Коэффициент мощности