Электроснабжение

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Электричество давно и прочно вошло во все отрасли народного хозяйства и в быт людей. В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии -относительная простота производства, передачи, дробления и преобразования.

Проектирование  электрической сети городского жилого микрорайона, включая разработку конфигурации сети и схемы подстанции, является одной из основных задач развития энергетических систем города, обеспечивающих надёжное и качественное электроснабжение потребителей. Качественное проектирование является основой надёжного и экономичного функционирования электроэнергетической системы городского промышленного предприятия.

Задача проектирования электрической сети относится к классу оптимизационных задач, однако не может быть строго решена оптимизационными методами в связи с большой сложностью задачи, обусловленной многокритериальностью, многопараметричностью и динамическим характером задачи, дискретностью и частичной неопределенностью исходных параметров.

Актуальность  темы курсового проекта. В этих условиях проектирование электрической сети сводится к разработке конечного числа рациональных вариантов развития электрической сети, обеспечивающих надёжное и качественное электроснабжение городского промышленного предприятия электроэнергией в нормальных и послеаварийных режимах. Выбор наиболее рационального варианта производится по экономическому критерию. При этом все варианты предварительно доводятся до одного уровня качества и надёжности электроснабжения. Экологический, социальный и другие критерии при проектировании сети учитываются в виде ограничений. На стадии выбора конкурентно способных вариантов развития электрической сети городского промышленного предприятия решаются две основные задачи – определение рационального класса напряжения сети и выбор конфигурации сети.

Цель курсового проекта – исследовать выбор системы электроснабжения в общей системе городского хозяйства г. Старый Оскол.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-исследовать теоретические аспекты электроснабжения в системе городского хозяйства;

-рассмотреть  оборудование для электроснабжения  города;

-рассчитать и спроектировать систему электрообеспечения жилого микрорайона Дубрава в г.Старый Оскол.

Структура курсового проекта. В теоретической части курсового проекта рассматривается общие вопросы электроснабжения, в методической части определена методика выбора и расчёта системы электроснабжения, а в практической части рассчитана суммарная расчетная нагрузка применительно к микрорайону Дубрава.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

Работа современных промышленных предприятий связана с потреблением электрической энергии, вырабатываемой электростанциями.

Электрическая станция- это промышленное предприятие, вырабатывающее электроэнергию и обеспечивающее её передачу потребителям по электрической сети.

 

Рис.1. Принципиальная схема электрической  системы: ТЭЦ, АЭС, ТЭС, ГЭС- теплоцентраль, атомная, тепловая, гидравлическая станции; СН- собственные нужды; СК- синхронные компенсаторы; СШ- сборные шины; НГ- нагрузка на генераторном напряжении; П/ст- трансформаторные подстанции.

 

Электроустановка, предназначенная  для преобразования и распределения  электрической энергии, называется электрической подстанцией.

Линией электропередачи (ЛЭП) называют электроустановку, предназначенную  для передачи электрической энергии.

Электрическая сеть- это совокупность воздушных и кабельных ЛЭП  и подстанций, работающих на определённой территории. Совокупность электростанций, электрических сетей и электропотребителей, связанных общностью процесса производства, передачи и использования электроэнергии, называют энергетической системой. На некоторых электростанциях вырабатывается не только электрическая, но и тепловая энергия.

Поэтому энергосистема охватывает и установки производства, распределение  и использование теплоты. Электрическую  часть энергосистемы называют электрической  системой.

Источниками питания электрических  систем служат электрические станции.

Основными типами электростанций являются гидроэлектрические тепловые и атомные  электростанции. На гидроэлектростанции (ГЭС) в электрическую энергию  преобразуют механическую энергию  водного потока реки- гидравлическую энергию.

На тепловых электростанциях (ТЭС) в электрическую преобразуют  энергию, выделяемую при сгорании каменного  угля, торфа, сланцев, газа, нефти и  других видов топлива.

Главный недостаток тепловых электростанций- низкий коэффициент полезного действия. Лишь 30- 40% теплоты, полученной при сгорании топлива, используется полезно, а остальная часть - отдаётся охлаждающей воде при конденсации пара и дымовыми газами. Эта энергия безвозвратно теряется в процессе производства электроэнергии.

Атомные электростанции (АЭС)– это тоже тепловые паротурбинные станции, но использующие в качестве топлива ядерное горючие.

В технологической схеме АЭС  роль котла выполняет атомный  реактор. Теплота, выделяющаяся в реакторе при делении ядер урана или  плутония, передаётся теплоносителю– тяжёлой воде, гелию и т.п. От теплоносителя тепловая энергия передаётся парогенератору. Далее та же схема преобразования энергии пара в механическую энергию паровой турбины и в электрическую энергию, что и на ТЭС.

В настоящее время преимущественное развитие имеют ТЭС. Это обусловлено двумя основными факторами: удельными капиталовложениями и сроками строительства ТЭС. По мере совершенствования оборудования освоение больших единичных мощностей реакторов показатели АЭС постепенно приближаются к показателям ТЭС. В качестве резервного источника питания, а также в начальный период эксплуатации предприятий, размещенных в районах Сибири и Крайнего Севера, для временного электроснабжения применяют дизельные, газотурбинные электростанции и энергопоезда.

Основным элементом дизельных электростанций (ДЭС) является дизель – генератор. В качестве первичных двигателей в основном применяют безкомпрессорные четырёх– и двухтактные дизели мощностью 5– 1000 кВт, имеющие частоту вращения 375– 1500 об/мин. Дизели комплектуют генераторами переменного тока. В настоящее время исследуют возможность более широкого использования тепловой энергии вулканов и гейзеров– на геотермальных станциях, электростанций с магнитогидродинамическими генераторами, энергии ветра– на ветроэлектростанциях, энергии приливов и отливов– на приливных электростанциях. Опытные промышленные установки, работающие на этих видах энергии, уже имеются.

Технико-экономические  вопросы взаимоотношений между  энергосистемой и потребителем связаны с разработкой и выполнением:

• технических условий на присоединение электроустановок потребителей -к энергосистеме;
• схем размещения приборов контроля качества электроэнергии;
• схем размещения приборов учета;
• нормативов по компенсации реактивной мощности и оптимальных режимов работы компенсирующих устройств;
• правил и норм по надежной и экономичной эксплуатации электроустановок потребителей.

Оперативно-диспетчерские  взаимоотношения определяются необходимостью обеспечения:

• электроснабжения потребителей в соответствии с выбранным уровнем надежности схемы их внешнего электроснабжения;
• нормальных условий эксплуатации и ремонта оборудования, сетей и приборов энергосистемы и потребителей;
• установленных стандартом норм качества электроэнергии;
• разгрузки энергосистемы для сохранения устойчивости ее режима при возникновении временных аварийных дефицитов мощности.

Единство электрической  схемы энергосистемы и потребителей обуславливает необходимость строгой регламентации взаимоотношений между оперативно-диспетчерским персоналом.

Координация взаимоотношений между энергосистемой и потребителем возложена на Энергосбыт.

Электрические сети подразделяют по следующим признакам.

1.   Напряжение    сети. Сети могут быть напряжением  до 1 кВ - низковольтными, или низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ -высоковольтными, или высокого напряжения (ВН).

2.  Род тока. Сети могут быть постоянного  и переменного тока. Электрические сети выполняются в основном по системе трехфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии. При большом числе однофазных приемников от трехфазных сетей осуществляются однофазные ответвления. Принятая частота переменного тока в ЕЭС России равна 50 Гц.

3. Назначение. По  характеру потребителей и от  назначения территории, на которой они находятся, различают: сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности. Кроме того, имеются районные сети, предназначенные для соединения крупных электрических станций и подстанций на напряжении выше 35 кВ; сети межсистемных связей, предназначенные для соединения крупных электроэнергетических систем на напряжении 330,500 и 750 кВ. Кроме того, применяют понятия: питающие и распределительные сети.

4. Конструктивное  выполнение сетей. Линии могут быть воздушными, кабельными и токопроводами. Подстанции могут быть открытыми и закрытыми.

Для графического изображения электроэнергетических  систем, а также отдельных элементов и связи между элементами используют общепринятые условные обозначения. Для того чтобы передать электроэнергию на расстояние, ее предварительно преобразовывают, повышая напряжение трансформаторами. У мест потребления электроэнергии напряжение понижают до нужной величины. Из схемы можно понять, что электроэнергия передается по воздушным линиям. Схема, приведенная на рис. 1.2, представлена в однолинейном изображении. В действительности элементы системы, работающие на переменном токе, имеют трехфазное исполнение. Однако для выявления структуры системы и анализа ее работы нет необходимости в ее трехфазном изображении, вполне достаточно воспользоваться ее однолинейным изображением.

Электрическое оборудование, применяемое в электрических  системах, характеризуется номинальным  напряжением. При номинальном напряжении электроустановки работают в нормальном и экономичном режимах.

Номинальное напряжение сети совпадает с номинальным  напряжением ее приемников.

Первичные обмотки  трансформаторов (независимо от того, повышающие они или понижающие) играют роль потребителей электроэнергии, поэтому их номинальное напряжение принимают равным номинальному напряжению электроприемников.

Генераторы  электрических станций и вторичные  обмотки трансформаторов находятся в начале питаемой ими сети, поэтому их напряжения должны быть выше номинального напряжения приемников на величину потерь напряжения в сети. Обычно принимают номинальное напряжение вторичных обмоток трансформатора на 5 или 10% выше номинального для электроприемников и сети.

ЛЭП, предназначенные  для распределения электроэнергии между отдельными потребителями в некотором районе и для связи энергосистем, могут выполняться как на большие, так и на малые расстояния и предназначаться для передачи мощностей различных величин. Для дальних передач большое значение имеет пропускная способность, т. е. та наибольшая мощность, которую можно передавать по ЛЭП с учетом всех ограничивающих факторов.

Взаимоотношения между энергосистемой и потребителями  регламентированы Правилами пользования электрической энергией. Их в определенной мере можно разделить на юридически-правовые, технико-экономические и оперативно-диспетчерские.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПОДБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ  СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

Для выполнения электрических сетей применяются  неизолированные (голые) и изолированные провода, кабели и токопроводы.

Голые провода  не имеют изолирующих покровов. Их можно прокладывать только в условиях, исключающих случайные прикосновения к ним людей. Прикосновение проводящим предметом к одному или нескольким проводам приведет к замыканию. Наибольшее распространение голые провода получили на воздушных линиях, расположенных на открытом воздухе. Провода подвешиваются к опорам при помощи изоляторов и арматуры.

Большинство сетей  напряжением до 1 кВ внутри помещений  выполняются изолированными проводами, т. е. проводами, имеющими изолирующие, а иногда защитные покровы.

Кабелем называют многопроволочный провод или несколько  скрученных вместе изолированных проводов при помещении в общую герметическую оболочку. Силовые кабели предназначены для прокладки в земле, под водой, на открытом воздухе и внутри помещений.

Токопроводом  называют устройство, предназначенное  для канализации электроэнергии при открытой прокладке в производственных и электротехнических помещениях, по опорным конструкциям, колоннам и фермам зданий. К токопроводам относятся шинные магистрали различного исполнения, которые называются шинопроводами.