Классификация потребителей электроэнергии по надежности электроснабжения.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории:

Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, 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 электроприемников, бесперебойная работа которых необхо­дима для безаварийного останова производства с целью предотвраще­ния угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорого­стоящего основного оборудования.

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.

Электроприемники III категории - все остальные электро­приемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нару­шении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления пи­тания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников I кате­гории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источ­ника питания для остальных электроприемников I категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энерго­систем (в частности, шины генераторного напряжения), специаль­ные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необ­ходимой непрерывности технологического процесса или если резерви­рование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, спе­циальных устройств безаварийного останова технологического процес­са, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроприемники II категории рекомендуется обеспечи­вать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания.

Для электроприемников II категории при нарушении электроснаб­жения от одного из источников питания допустимы перерывы элек­троснабжения на время, необходимое для включения резервного пита­ния действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.

Допускается питание электроприемников II категории по одной ВЛ, в том числе с кабельной вставкой, если обеспечена возможность проведения аварийного ремонта этой линии за время не более 1 сут. Кабельные вставки этой линии должны выполняться двумя кабелями, каждый из которых выбирается по наибольшему длительному то­ку ВЛ. Допускается питание электроприемников II категории по одной кабельной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей, присоеди­ненных к одному общему аппарату.

При наличии централизованного резерва трансформаторов и воз­можности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 сут. допускается питание электроприемников II категории от одного трансформатора.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сут.

Монтаж и эксплуатация воздушных линий. Периодичность осмотров, текущего и капитального ремонтов. Способы борьбы с гололёдом.

Монтаж линии.

Начинается с рытья ям. Для рытья котлованов под опоры применяются экскаваторы, ямобуры. Если местность стесненная - то вручную. При установке опор проверяют, находится ли опора в створе линии. Требования к опорам:

1) Оси опор - горизонтально, траверсы - вертикально.

2) Опоры находятся в створе линии.

3) Запрещается поднимать опоры при сильном ветре.

4) Грунт необходимо уплотнить.

Для увеличения срока службы с 5 до 15 лет деревянных опор, древесину хвойных пород пропитывают антисептиком. В населенной местности деревянные опоры устанавливают на железобетонные столбы - пасынки. При прохождении ВЛ 0,4 - 20 кВ через населенную местность и при их пересечении между собой или линиями связи необходимо предусматривать двойное крепление проводов.

Соединения проводов ВЛ осуществляют с помощью анкерных зажимов, овальных соединений с последующей опрессовкбй или термитной сваркой. Барабан с проводом устанавливают на машину. Натягивание проводов осуществляют с помощью лебедки. Необходимо выдержать номинальную стрелу провеса. По окончании монтажа необходимо указать номер опоры, год установки, номер линии, предупредительные плакаты.

При сдаче линии в эксплуатацию проверяется расстояние между проводами, до земли и сооружений, стрела провеса, сопротивление изоляции изоляторов, сопротивление заземлителя опоры.

В настоящее время получили применение самонесущие изолированные провода (СИП). Это воздушный кабель, представляющий собой пучок изолированных алюминиевых проводов, обвивающих несущий (голый или изолированный) провод, воспринимающий механические нагрузки и являющийся иногда нулевым. Преимущества: высокая безопасность, возможность работы без отключения, уменьшается индуктивное сопротивления в 3 раза, уменьшается ширина просеки, снижается в 2 раза аварийный недоотпуск электроэнергии, эксплуатационные издержки на 70 — 80 % меньше. СИП поставляется в комплекте с арматурой и набором специальных инструментов.

Обслуживание воздушных линий

Качественное обслуживание ВЛ зависит от своевременно и правильно организованных осмотров, проф. испытаний и проведения ремонтных работ. Осмотры ВЛ проводят монтеры-обходчики не реже, чем раз в полгода. Если произошло стихийное бедствие, то необходимо проводить внеочередной техосмотр. ВЛ 35 кВ и выше предусматривают верховые осмотры (раз в 6 лет). Не реже, чем раз в год осмотр проводят инженерно-технические работники.

При осмотре необходимо обращать внимание на:

1. состояние изоляторов (напряжение, трещины),

2. состояние проводов (сближение, нахлест, провисание, обрыв),

3. состояние креплений проводов,

4. состояние опор,

5. состояние разрядников,

6. состояние трассы,

7. состояние концевых муфт и спусков.

В лист обхода вносятся все выявленные дефекты. По дефектам аварийного характера производится немедленное устранение неполадок. При осмотрах большое значение имеет осмотр подземной части опоры. Поэтому делается выборочное вскрытие грунта. Подземную часть железобетонных опор нужно просматривать через 6 лет, деревянных - через 3 года. Сопротивление заземления измеряют не реже 1 раза в 3 года.

Вибрация проводов вызывает «усталость» металла. Это проводит к обрыву проводов, разрушению изоляторов, арматуры и опор. Большое значение имеет вовремя выявить дефекты изолятора. Измеряется напряжение на изоляторе.

Все выявленные дефекты при осмотре заносятся в журнал или картотеку дефектов. Это дает возможность следить за линией.

Периодичность технических и капитальных ремонтов прежде всего зависит от состояния линии, но проводится не реже, чем по графику ППР. Текущий ремонт включает

- проверку опор

- замену поврежденных изоляторов

- подтяжку бандажей

- замену сгнивших опор

- перетяжку отдельных участков линий

- вырубку леса.

Линия 0,4 кВ подвергается текущему ремонту не реже 1 раза в год. Капитальный ремонт включает

- плановую замену опор

- перетяжку и выправку линий

- замену неисправной арматуры и цепи заземления ВЛ 0,4 кВ подвергается капитальному ремонту не реже 1 раза в 6 лет.

Эксплуатация воздушных линий электропередачи

Эксплуатация ВЛ включает в себя: осмотры, текущий и капитальный ремонты.

Один раз в месяц осуществляется осмотр ЛЭП эл. монтёром. При этом обращают внимание на:

1) Состояние изоляторов, отсутствие трещин и боя;

2) Состояние проводов, отсутствие оплавлений, наличие стрелы провеса;

3) Состояние креплений проводов;

4) Состояние опор, наличие плакатов на них;

5) Состояние трассы, наличие кустарников или деревьев на трассе, их опасность для ЛЭП; Выявленные дефекты отмечаются в листе обхода, по дефектам аварийного характера принимаются оперативные меры.

Один раз в год осмотр производит ИТР эл. хозяйства.

При появлении гололёда, пожаров, стихийных бедствий осуществляют внеочередной осмотр ЛЭП.

Выборочное вскрытие грунта и проверку состояния подземной части опор осуществляют один раз в три года для деревянных опор и один раз в шесть лет для ж/б опор.

Текущий ремонт включает в себя следующие виды работ:

1) Правка опор, замена повреждённых изоляторов;

2) Замена сгнивших опор;

3) Перетяжка отдельных участков проводов;

4) Вырубка разросшихся деревьев; Периодичность: 0,4кВ - 1 раз в год.

Капитальный ремонт:

1) Плановая замена опор;

2) Перетяжка и выправка линии;

3) Замена неисправной арматуры; Периодичность: 0,4кВ - 1 раз в 10 лет.

Как влияют схемы и группы соединений двухобмоточных трансформаторов на трансформацию напряжений прямой, нулевой и обратной последовательностей.

При определении фазных величин за трансформаторами нужно иметь в виду, что токи и напряжения при переходе через трансформатор изменяются не только по величине, но и по фазе в зависимости от соединения его обмоток.

Если числа витков фазных обмоток соответственно равны w_Y и w_∆, то линейный коэффициент трансформации

k = √3 w_Y / w_∆,

Рассмотрим наиболее часто встречающуюся схему трансформатора с со­единением обмоток Y_o / ∆ - 11.

При заданных фазных токах IА, Iв и Iс положительными направлениями токи в линейных проводах за треугольни­ком Ia = (IA – IB/√3) × k Ib = (IB – IC/√3) × k Ic = (IC – IA/√3) × k Выразив токи через их симметричные составляющие, имеем, например, для тока Iа:

I_a = ((1 – a²) I_A1 + (1 – a) I_A2) k / √3 (1)

откуда видно, что линейные токи не содержат составляющих нулевой последо­вательности.

Аналогично могут быть найдены напряжения:

U_a = ( U_A1 e^j30 + U_A2 e^-j30 )

Структура (1) и (2) показывает, что при переходе со стороны звезды на сторону треугольника трансформатора, обмотки которого соединены по группе Y / ∆ -11, векторы прямой последовательности поворачиваются на 30° в направлении положительного вращения векторов, а векторы обратной после­довательности - на 30° в противоположном направлении (рис.6.9).

Наиболее простые соотношения получаются для трансформатора с соеди­нением по группе 12, так как в этом случае угловые смещения токов и напряже­ний вообще отсутствуют. Но когда имеется соединение Y/Y, должны быть уч­тены трансформируемые составляющие нулевой последовательности.

Электрическая дуга постоянного и переменного тока; условия устойчивого и не­прерывного горения.

В электрических дуговых печах превращение электрической энергии в тепловую происходит в электрическом разряде, протекаю­щем в газе. При этом в небольшом объеме концентрируется значи­тельная тепловая энергия, что удобно для проведения процессов плавки металлов. Электропроводность газа обусловлена наличием свободных за­ряженных

частиц - электронов и ионов. На рис.3.1 изображены электрическая дуга и распределение потенциала в ней. Столб дуги расположен между катодом К и анодом А. Свободные частицы в газе образуются при контакте катода и анода. В месте контакта имеется значительное сопротивление, в котором выделяет­ся тепловая энергия. Начинается интенсивное движение молекул, соударение их. При этом появляются свободные электроны и ионы. Такое явление называется термической ионизацией.

Рис.3.1. Распределение потенциала в электрической дуге.

Газовая среда приобретает свойство электропроводности. При наличии электрического поля основным видом ионизации является ударная ионизация, когда вышедший из катода электрон под действием гра­диента напряжения ускоряется и при столкновении с нейтральным атомом или молекулой может выбить электрон.

Ионизированный газ приобретает четвертое состояние - плаз­му, характеризующуюся наличием электронов, ионов и нейтральных атомов. Одновременно с процессами ионизации происходят и процес­сы слияния электронов с положительными ионами - рекомбинация. Между этими процессами существует равновесие, характеризуемое степенью ионизации X, определяемой отношением числа ионов и электронов к полному числу нейтральных атомов в единице объема. Зависимость степени ионизации от температуры Т, давления Р и ро­да газа описывается уравнением Саха:

РX²/(1-x²)=2,4×10^-4×T^2,5×e^-11600Uи/T

где U_И - потенциал ионизации газа, в котором горит дуга.

Температура столба дуги может быть приближенно определена по следующей формуле

Т_Д=810U_И.

Дуговой разряд по длине разделяют на три области: прикатодную с катодным падением напряжения U_К, прианодную с анодным па­дением напряжения U_a, столб дуги, падение напряжения на котором U_CT (рис.3.1). Приэлектродные области имеют размеры нескольких микрон, размер дуги определяется размером столба дуги. Около приэлектродных областей существуют объемные заряды (электроны у катода, ионы у анода), вследствие чего напряжение в приэлектрод­ных областях изменяется скачком. В столбе дуги напряжение про­порционально длине дуги, градиент потенциала постоянен по длине дуги.

На практике стремятся снизить активное сопротивление R кон­тура с дугой, чтобы уменьшить потери мощности, а для достижения устойчивого горения дуги применяют специальные источники - с крутопадающих ВАХ и источники тока. Рассмотрим существующие спо­собы регулирования тока дуги, их три: 1 - изменением напряжения источника питания (рис.3.3, а); 2 - изменением добавочного соп­ротивления в цепи дуги (для дуг, питаемых от источников с жест­кой ВАХ)

Рис.3.3. BAX дуги и источников питания при различных способах регулирования тока дуги.

(рис.3.3, б); 3 - изменением длины дуги (для дуг, пита­емых от источников с жесткой ВАХ) (рис.3.3, в).

Рис.3.4. Изменение тока и напряжения дуги за период при активной (а) и активно-реактивной (б) нагрузке

Для дуг переменного тока кроме статических ВАХ характерны динамические ВАХ, так как напряжение источника периодически из­меняет знак, катодное и анодное пятно периодически меняются мес­тами. На рис.3.4,а изображен график изменения тока и напряжения дуги за период при активной нагрузке контура. Для зажигания дуги необходимо напряжение пробоя дугового промежутка - напряжение зажигания U₃. При снижении напряжения источника до напряжения U_П оно будет недостаточно для поддержания дугового промежутка в ио­низированном состоянии, и дуга гаснет. Напряжение погасания U_П несколько меньше U₃, так как дуговой промежуток разогрет и для поддержания тока нужно меньшее напряжение.

В течение времени τ_П ток не проходит через дуговой промежуток. В следующий полупериод картина повторяется. Таким образом, при наличии в цепи только активного сопротивления дуга го­рит с перерывами, что ведет к уменьшению тепловой мощности, вы­деляющейся в дуге.

При включении в цепь дуги индуктивного сопротивления между током дуги и напряжением источника образуется сдвиг фаз на угол φ (рис.3.4, б). При снижении напряжения источника Uист меньше Uд горение дуги поддерживается за счет энергии, накоплен­ной в индуктивности. Расчеты показывают, что при cosφ < 0,85 наступает непрерывное горение дуги. Это несколько снижает коэф­фициент мощности установки, однако, обеспечивает непрерывное го­рение дуги и ограничивает токи короткого замыкания.

В маломощных дугах переменного тока имеются паузы тока вследствие интенсивного охлаждения, деионизации и других причин, поэтому для ее зажигания требуется повышенное напряжение. При хорошо теплоизолированной и мощной дуге (это, например,- дуга, горящая в парах металлов в печи) формы кривых тока и напряжения практически синусоидальны и дуга горит непрерывно.

На столб дуги действует собственное магнитное поле, вызывая сжатие его и магнитное поле, создаваемое током в жидкой ванне печи, которое в дуговых сталеплавильных печах трехфазного тока вызывает электромагнитное выдувание дуги из-под электрода. Дута переменного тока используется в дуговых сталеплавильных печах, руднотермических печах, плазменно-дуговых печах переменного тока, электрической дуговой сварке.

Почему при частотном регулировании скорости асинхронного двигателя необходимо одновременно изменение частоты и напряжения? В каком соотношении измеряются эти два параметра?

Частотный способ является одним из наиболее перспек­тивных и широко используемых в настоящее время спосо­бов регулирования скорости АД. Принцип его заключается в том, что, изменяя частоту f₁ питающего АД напряжения, можно в соответствии с выражением ω₀ = 2πf₁/p изменять его синхронную скорость ω₀, получая тем самым различные искусственные характеристики. Этот способ обеспечивает плавное регулирование в широком диапазоне, получаемые характеристики обладают высокой жесткостью. Частотный способ к тому же отличается и еще одним весьма важным свойством: при регулировании скорости АД не происходит увеличения его скольжения, как это имеет место, например, при реостатном регулировании. Поэтому при этом способе регулирования потери скольжения, определяемые по (4.15), оказываются небольшими, в связи с чем частотный способ наиболее экономичен.

Для лучшего использования АД и получения высоких энергетических показателей его работы — коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способно­сти - одновременно с изменением частоты питающего на­пряжения необходимо изменять и значение этого напряже­ния. Закон изменения напряжения при этом зависит от ха­рактера момента нагрузки.

При выборе соотношения между частотой и напряжени­ем, подводимым к статору АД, часто исходят из условия сохранения его перегрузочной способности λ, которая опре­деляется отношением критического момента двигателя М_к к моменту нагрузки М_с,

λ = М_К / М_С = const, (4.28)

Если пренебречь активным сопротивлением статора и учесть, что x_K ~ f₁ и ω₀ ~ f₁, тоэто выражение можно записать как:

(4.29)

где А — постоянная, не зависящая от f₁.

Из (4.29) следует, что для любых двух значений часто­ты f_1i и f_1k должно соблюдаться следующее соотношение:

(4.30)

где М_Ci, M_Ck - моменты нагрузки при скоростях АД, соот­ветствующих частотам f_1i и f_1k.

Отсюда следует основной закон изменения напряжения при частотном способе регулирования скорости АД:

(4.31)

С помощью выражения (4.31) могут быть получены ча­стные законы изменения напряжения и частоты при раз­личных зависимостях момента нагрузки М_с от скорости.

При постоянном моменте нагрузки M_c = const, при этом согласно (4.31)

U_Ф / f₁ = const, (4.32)

т. е. напряжение на статоре должно изменяться пропорцио­нально его частоте.

На рис. 4.18, а приведены механические характеристики АД при выполнении соотношения (4.32). Для частот ниже номинальной (f_1i < f_НОМ) критический момент АД постоя­нен, что обеспечивает неизменную перегрузочную способ-

Рис. 4.18. Механические характеристики при частотном регулировании

координат АД: а — расчетные, б — практические

ность двигателя. При частотах выше номинальной (f_1i > f_НОМ), когда по техническим условиям напряжение на статоре не может быть повышено сверх номинального, кри­тический момент АД снижается.

Рис. 4.19. Схема асинхронно­го электропривода при частот­ном регулировании

Монтаж и эксплуатация электропроводок.

Электропроводки в стальных трубах. Допускается использовать: обыкновенные стальные водогазо-проводные трубы для электропроводок только во взрывоопасных зонах; легкие водогазопроводные трубы в помещениях сырых, осо­бо сырых, с химически активной средой, в наружных установках и при скрытой прокладке стальных труб.

Тонкостенные электросварные трубы не допускается применять во взрывоопасных зонах, в помещениях сырых, особо сырых и с химически активной средой; рекомендуется — во всех остальных средах, в том числе в пожароопасных помещениях.

Заготовку труб, их обработку, очистку, покраску, комплектование в отдельные узлы и пакеты вы­полняют в мастерских МЭЗ. Пос­ле очистки трубы окрашивают асфальтовым лаком изнутри и сна­ружи. Трубы, предназначенные для прокладки в бетонных масси­вах, снаружи не окрашивают. Оцинкованные трубы окраски не требуют.

На месте монтажа трубы укладывают готовыми узлами, соединяют их между собой и затягивают в них провода.

Ответственной операцией при монтаже электропроводок в сталь­ных трубах является их надежное соединение между собой.

Соединение муфтой на резьбе выполняют с уплотнением паклей на сурике или специальной фторопластовой лентой марки ФУМ. Такое соединение обязательно для обыкновенных и легких водогазопроводных труб во взрывоопасных зонах, в помещениях сырых, жарких, а также содержащих пары и газы, вредно влияющие на изоляцию проводов. В сухих непыльных помещениях допу­стимо соединение стальных труб гильзами или манжетами, без уплотнения.

Соединение труб без применения накатной резьбы и сварки удов­летворяет требованиям для использования стенки труб в качестве нулевых проводников.

Стальные трубы при открытой прокладке крепят скобами и хомутами. Запрещено крепление стальных труб всех типов к метал­локонструкциям с помощью электрической и газовой сварки

Ответственная и трудоемкая операция — это протягивание про­водов в стальных трубах. Чтобы избежать повреждения изоляции проводов при протяжке, на концах стальных труб устанавливают пластмассовые втулки.

После прокладки труб и протяжки проводов в них концы труб для предохранения от попадания строительного мусора и воды за­крывают трубными заглушками из полиэтилена, выпускаемыми за­водами монтажных организаций, а при их отсутствии — деревян­ными конусами.

Последняя операция монтажа трубной электропроводки — ввод стальной трубы в корпуса машин, аппаратов, соединительных или ответвительных коробок, который может быть жестким или гибким.

Для создания надежного электрического контакта между корпусом (машины, аппарата, коробки) и стальной трубой по обе стороны устанавливают специальные заземляющие гайки, имеющие острые выступы, обращенные к стенке корпуса («царапающие» гайки).

Для гибкого соединения трубы с корпусом выпуска­ют специальные гибкие вводы из металлорукава с патрубками и установочными гайками.