 |
|
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