Общие сведения об энергосистеме и электроустановках.

Введение

Дисциплина электрооборудования (Расчёт ТКЗ + Разработка схем) предусматривает изучение процессов производства электрической энергии, передачи и распределения её; режимов работы нейтралей электрических сетей; принципов действия и конструкции основного электрического оборудования, а также его параметров. При изучении дисциплины рассматриваются конструктивные особенности

Распределительных устройств и основные методы расчёта электрических сетей.

При изучении дисциплины рассматриваются конструктивные особенности распределительных устройств и основные методы расчёта электрических сетей.

В курсе электрооборудования изучается методика выбора электрических аппаратов и проводников, а также установок оперативного тока, системы измерений, устройств защиты от перенапряжений.

Курс электрооборудования базируется на знании таких дисциплин как Физика, Электротехника, Электрические машины, Электротехнические и конструкционные материалы и ряда других.

При изучении дисциплины будет проводиться лекционные занятия и семинары, заочное (дистанционное) изучение некоторых вопросов и практические занятия, лабораторные работы.

При изучении курса электрооборудования обязательно написание реферата на одну из предлагаемых в методических указаниях тем.

Дисциплина электрооборудования предназначена для того, чтобы быть уверенным в том, что электрическая энергия нужна и нужна определённого качества и в определённом количестве.

В курсе электрооборудования уясняется в каком долевом соотношении производится выработка электрической энергии разными типами электрических станций.

Итогом изучения курса является восполнение курсового проекта и его защита, а также экзамен.

Общие сведения об энергосистеме и электроустановках.

Историческая справка

Данные исторической справки можно разделить на две части, а именно данные о стране и данные об Ивановской энергосистеме.

1. Данные о России:

За начало отчета развитие энергетики России принимается 1913 год.

(М.У.№ 85 «Энергетика России», 6)

Всё развитие энергетики в России можно разделить на следующие этапы:

1) до плана ГОЭЛРО;

2) выполнение плана ГОЭЛРО, т.е. практически до 1950 года;

3) период 1950-1985 годы;

4) энергетика сегодняшнего дня, т.е. годы 80 – е и до настоящего времени.

Примерную динамику роста установленной мощности и выработки электроэнергии можно представить в виде таблицы (за послевоенные годы)

 

Год	Мощность Эл станций, ГВТ	Выработка Э.Э, ТВТ. Ч

 

Производство электрической энергии по республикам бывшего СССР показано (М.У № 85, 13, Энергетика в России), а производство электрической энергии в энергосистемах стран СНГ после распада СССР за период 1990-2001 годов приведено в таблице.

 

 

Производство электрической энергии странами СНГ, ТВТ.Ч

ГОД Государство
Азербайджан	23,2	23,5	19,8	19,0	17,6	17,0	17,0	16,8	18,0	18,2	18,7	18,5
Армения	10,4	9,6	9,0	6,3	5,7	5,6	6,2	6,0	6,2	5,7	6,0	5,7
Беларусь	39,5	38,7	37,6	33,4	31,4	24,9	23,7	26,1	23,5	26,5	26,1	24,7
Грузия	14,2	13,4	11,5	10,2	7,0	7,1	7,2	7,2	8,1	8,1	7,4	7,5
Казахстан	87,4	86,0	82,7	77,4	66,4	66,7	59,0	52,0	49,1	47,5	51,4	55,2
Киргизия	13,4	14,2	11,9	11,4	12,9	12,3	13,8	12,6	11,6	13,2	14,9	13,6
Молдова	15,7	13,2	11,2	10,9	8,2	6,2	6,2	5,4	4,8	4,1	3,6	4,9
Россия	1082,2	1068,2	1008,5	956,6	875,9	860,0	847,2	834,1	827,2	846,2	876,0	888,4
Таджикистан	18,1	17,6	16,8	17,7	17,0	14,8	15,0	14,0	14,4	15,8	14,3	14,4
Туркмения	14,6	15,0	13,2	12,6	10,5	9,9	10,1	9,5	9,3	8,8	9,8	10,5
Узбекистан	56,3	54,2	50,9	49,1	47,8	47,4	45,5	46,0	45,9	45,3	46,8	48,1
Украина	298,5	278,7	252,5	229,9	202,9	194,0	183,0	178,0	172,8	172,1	169,0	172,2
Всего по СНГ	1673,5	1632,3	1525,6	1433,7	1303,7	1265,9	1233,8	1207,7	1190,9	1211,5	1244,0	1263,6

Крупнейшими электростанциями в России являются следующие:

ТЭС

1.Сургутская ГРЭС-2 − 4800

2.Рефтинская ГРЭС − 3800

3.Костомская ГРЭС – 3600 + (1200)

4.Сургутская ГРЭС-1 – 3324

5.Рязанская ГРЭС – 2800

6.Троицкая ГРЭС – 2455

7.Ставропольская ГРЭС – 2400

8.Заинская ГРЭС – 2400

9.Конаковская ГРЭС – 2400

10.Новочеркасская ГРЭС – 2400

11.Ириклинская ГРЭС – 2400

12.Пермская ГРЭС – 2400

13.Киришская ГРЭС – 2102

 

ГЭС

1.Саяно-Шушинская − 6400

2.Красноярская − 6000

3.Братская − 4500

4.Усть-Илинская − 3840

5. Волжская им. 20 съезда – 2541

6.Волжская им. Ленина – 2300 МВт

7.Чебоксарская − 1370

8.Саратовская − 1360

9.Зейская − 1330

10.Нижнекамская − 1205

11.Воткинская − 1020

12.Чиркейская − 1000

13.Загорская ГАЭС – 1000

АЭС

1.Балаковская – 4000

2.Ленинградская − 4000

3.Курская – 4000

4.Смоленская – 3000

5.Калининская – 2000

6.Новоронежская – 1834

7.Кольская – 1760

8.Ростовская – 1000

Примечание: Установленная мощность дана в МВТ.

Требования к электрическим системам

С учётом вида энергии (электрическая энергия) её состояния к электрическим системам предъявляются следующие требования, которые вытекают из нормальной работы электроустановок и таковыми требованиями являются:

1. В эл. системе необходимо равенство вырабатываемой и потребляемой э.э в каждой момент времени.

2. Надежность эл. снабжения должна соответствовать требуемой категории потребителей.

3. Качество эл. энергии должно соответствовать всем нормам.

4. Себестоимость эл.энергии, кАк выработки так и передачи д.б. наименьшей.

В качестве основных потребителей электроэнергии выступают две категории:

Потребители

a) Промышленные предприятия

b) Ж. д и гор. Эл. транспорт

c) Строительство

d) Коммун. быт. хозяйство

e) Сельское хоз-во

Приемники

a) Эл. двигатели (А и С)

b) Эл. печи

c) Сварочные установки

d) Осветит. И быт. Нагрузка

e) Специальные установки

 

 

Требования к качеству электрической энергии. ГОСТ 13109-97.

Качество электрической энергии – это степень соответствия параметров электрической энергии значениями, установленным ГОСТом.

Согласно ГОСТ 13109-87 в сетях должно быть

1. В нормальном режиме u=(0,95÷1,05)UH/

2. Наибольшее отклонение должно быть + 10% от UH.

3. Отклонение частоты +(0,2÷0,4) ГЦ и кратковременно (+0,5÷ -1) ГЦ.

4. Наибольшее отклонение +5 ГЦ (при авариях)

5. Напряжение на шинах распределительных сетей (6-10)кВ должно быть в пределах не ниже 1,05 UH, в период наибольших нагрузок не ниже 1,0 UH. В режиме min нагрузки.

А согласно ГОСТ13109-97 «Нормы качества» электрической энергии в системах электроснабжения общего пользования должно быть

В нормальном режиме частота

Fдейств = fном ± 0,2Гц

Fпред = fном ± 0,4ГЦ

Для выполнения выше приведенных требований необходим контроль,

Который может быть трёх видов, а именно:
1. Непрерывный – с помощью регистрирующих приборов;

2. Систематический – с помощью дежурного персонала;

3. Эпизодический контроль – по необходимости.

Станции типа ТЭЦ

ТЭЦ – теплофикационная станция или теплоэлектроцентраль, предназначена для централизованного снабжения промышленных предприятий и городов тепловой энергией и эл. энергией.Тепловая энергия берется от отработавшего в турбинах пара. Радиус снабжения как теплом так и эл. энергии не превышает 10 км. Станции работают по тепловому графику.

Все ТЭЦ с точки зрения электрической схемы выдачи мощности, подразделяются на два вида а именно ТЭЦ с наличием генераторного распред. устройства и ТЭЦ блочного типа.

Если ТЭЦ сооружается вблизи нагрузок напряжением 6-10 кВ, то необходимо сооружать РУ генераторного напряжения (генераторы имеют напряжение 10 кВ очень часто)

Число генераторов подключаемых к ГРУ определяется величиной нагрузки. Если вблизи ТЭЦ сооружается энергоёмкий потребитель, то необходимо наличие РУ среднего напряжения (обычно 35кв).

Связь между РУ обычно осуществляется 3-х обмоточными трансформаторами (АТ) Третья обмотка, обычно ВН с помощью которой осуществляется связь станции с системой (обычно 110-220КВ).

Трансформаторы, связывающие РУ обычно называется трансформаторами связи и, как правило, устанавливаются в количестве два, что позволяет выполнить симметричную схему.

Если вблизи ТЭЦ нагрузка электрическая невелика, то сооружение ГРУ не целесообразно, а выполняется блочные схемы.

Отбор мощности осуществляется выполнением ответвлений от блоков.

Структурные схемы ТЭЦ приведены в (МУ № 106 стр. 9, рис. 1)

Станции типа КЭС.

КЭС – конденсационная э. с. у которой в качестве первичного двигателя используется паровая турбина. В качестве топлива: уголь, газ, нефть. Пуск энергоблока (3-6) часа – малая маневренность. КПД – (32-40%). Данные станции работают в основном блоками и строятся в отделении от населенных пунктов с приближением к энергоресурсам.

Технологическая схема КЭС несколько отличается от схемы ТЭЦ,т.к. задачей станций является выработка электрической энергии. Станция работает по графику электрических нагрузок. Исхода из своего назначения станции строятся по блочным схемам, показанным в (М.У, № 106 стр 10, рис 2).

При рассмотрении структурных схем видно, что станции данного строятся на значительном расстоянии от потребителя а передача всей вырабатываемой мощности осуществляется на деление расстояния на повышенном напряжении (220КВ и выше).

Число трансформаторов зависит от числа генераторов, т.к. станции блочного типа, иногда число трансформаторов равно числу генераторов. Если выдача эл. энергии производится на нескольких напряжениях, то связь между РУ обычно осуществляется АТ.

Станции АЭС

АЭС – тепловые эл. станции использующие энергию ядерных реакций. Основным элементом станций является реактор расщепления урана U 235.

(1кГU 235=2900 т. угля)

Структурные схемы выдачи мощности на АЭС такие же как на станциях КЭС. Особенности блоков показаны в (М.У № 106, рис 12,13)

Станции ГЭС (ГАЭС)

ГЭС – это эл. станции, где используется энергия водных потоков (рек, водопадов и т.д.).Первичный двигатель – гидротурбина. КПД = (80-90)% Пуск агрегатов (50-60) сек.

ГАЭС – это разновидность ГЭС, На этих станциях устанавливаются обратимые гидроагрегаты, которые в режиме минимума нагрузки работают в двигательном режиме и перекачивают с помощью турбин-насосов воду с нижнего уровня в верхний. Станции ГЭС зависят от сезона, то есть от уровня воды в реке. Иногда, на реках равнинных строятся плотины и станции называются при плотинными.

Структурные схемы выдачи мощности на ГЭС такие же как на станциях КЭС, а особенности блоков показаны в (М.У № 106 рис 14,15)

Подстанции

Согласно ПУЭ 4.2.4

ПС – называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения эл. энергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств, устройств управления и других вспомогательных устройств и сооружений.

А распределительное устройство по определению ПУЭ. 4.2.2 – Это электроустановка, служащая для приема и распределения эл. энергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства, (компрессорные, аккумуляторные и другие), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы. На ПС до 500КВ, как правило, устанавливаются 3-х фазные трансформаторы, а при очень больших мощностях 110-220КВ и двумя пониженными напряжениями (35 и 6 КВ) принимаются 3-х обмоточные трансформаторы.

Все подстанции в электрической системе занимают свое место и выполняют определённые функции можно классифицировать следующим образом.

 

Согласно определению П.У.Э 4.2.2 и 4.2.9 в зависимости от конструкции подстанции бывают закрытые и открытые, которые могут быть пристроенные, в строенные, внутрицеховые, столбовые (мачтовые).

В зависимости от назначения ПС их можно классифицировать следующим образом:

1. Потребительские, служащие для эл. снабжения потребителей, примыкающих территориально к ПС;

2. Сетевые, служащие для эл. снабжения небольших районов;

3. Системные, служащие для незначительного отбора мощности и осуществления управления перетоком мощности в энергосистеме.

По месту нахождения в сети и способу присоединения к сети подстанции можно распределить на:

1. На тупиковые

2. Ответвительные

 

 

 

3. Проходные

 

4. Узловые (системные)

 

 

Подробнее о подстанциях в МУ № 106 «Схемы электроустановок», стр 30

В зависимости от способа обслуживания ПС бывают:

1. С дежурным на щите управления совместно с распределительными сетями;

2. Обслуживание оперативно выездными бригадами.

Основными требованиями, предъявляемые к ПС является:

1. Надёжное электроснабжение подсоединенных потребителей в нормальном режиме и П/А или ремонтом;

2. Обеспечить транзит мощности через РУВН по межсистемным и магистральным связям.

3. Предусматривать развитие (Краз

4. Учитывать требования противопожарной автоматики и противоаварийной.

 

 

Структурные схемы ПС.

Структурная схема ПС выполняется с учётом надежности электроснабжения и ТЭР. По рекомендациям НТП ПС обычно устанавливается два трансформатора (АТ) иногда устанавливаются 4 трансформатора, если на ПС более РУ ВН 220/110/35/10; 500/330/220/35 и т.п.

Мощность трансформаторов выбирается с учётом наибольших перетоков мощности в П/А или Ремонтных режимах.

Допускается установка одного трансформатора: если потребитель 3-й категории и есть возможность замены трансформатора в течение суток или потребитель 2-й категории и есть возможность резервного питания со стороны РУ СН или РУ НН, на время замены трансформатора.

Более подробно о схемах в МУ,№106 стр 10.

Управление энергосистемами.

Создание и развитие независимых государств на территории бывшего СССР сопровождалось глубоким экономическим кризисом во всех отраслях, что отразилось и в энергетике (таблица по выработке э.э)

Переход от централизованного управления электроэнергетической отраслью к функционированию в рамках отдельных государств показал, что такая (изолированная) работа систем не может полноценно с достаточной степенью надёжности удовлетворять потребности экономики и народного хозяйства в электрической энергии.

В феврале 1992 главами государств содружества было подписано «Соглашение о координации межгосударственных отношений в области электроэнергетики СНГ «, основной целью которого было обеспечение надёжного и устойчивого энергосбережения.

На сегодняшний день (2004 год) 11 из 12 энергосистем государств содружества (кроме энергосистемы Армении) работают параллельно, что создало взаимовыгодные условия, что наиболее ярко проявляется в осенние- зимний максимум и в аварийных ситуациях.

Ядром созданного объединения энергосистем государств содружества является национальная энергосистема Р.Ф –

­ – Единая энергетическая система России

– самая крупная в С.Н.Г. (шесть часовых поясов).

Техническую основу ЕЭС России составляют

440 электростанций с установленной мощностью около 200 ГВТ;

3018тыс.км - ЛЭП;

Единая система диспетчерского регулирования, объединяющая все энергетические объекты в работу с единой частотой 50гц.

Организационную основу ЕЭС России составляют:

1. РАО «ЕЭС РОССИИ» являющийся общим координирующим центром.

2. 74 – энергосистема

3. 34 – крупные электростанции, приведенные выше.

4. 300 – организаций, обслуживающих технологический процесс

На балансе РАО «ЕЭС России» находится 121 ПС с напряжением 330кв и выше в том числе:

750 кв – 7 шт

500 кв – 79 шт

400 кв – 1 шт

330 кв – 34 шт

Установленная мощность тр-ров на ПС составляет 130 тыс МВ.А; реакторов шунтирующих 17,3 тыс МВАР;

синхронных компенсаторов 1,3 тыс МВАР

Диспетчерское (Технологическое и коммерческое) управление ЕЭС России, в основных электрических сетях (330-1150 КВ) осуществляется двухуровневой системой:

1. центральное диспетчерское управление (ЦДУ) ЕЭС России расположено в Москве;

2. семь региональных объединенных управлений (ОДУ) объединенных энергосистем (ОЭС):

 

1) Центра (Москва)

2) Северо-запада (СТ-Петербург)

3) Средняя Волга (Самара)

4) Северный Кавказ (Пятигорск)

5) Урал (Екатеринбург)

6) Сибирь (Кемерово)

7) Восток (Хабаровск)

Данная система управления обеспечивает весь цикл управления,включая:

1. долгосрочные планирование режимов на год и месяц и т.д.

2. заключение долгосрочных, на год и более, контроль между субъектами ФОРЭМ на поставку эл. эн, где

ФОРЭМ – федеральный оптовый рынок электрической энергии и мощности.

3. краткосрочное планирование режимов на сутки и неделю

4. оперативное управление в реальном времени

5. автоматическое управление нормальным режимом по частоте и напряжению, ликвидацию возможных с помощью устройств РЗ И ПА.

Действующая система управления показала высокую эффективность, и в России не было за последние 50 лет крупных аварий (системных) которые наблюдались в других странах.

 

Введение

Дисциплина электрооборудования (Расчёт ТКЗ + Разработка схем) предусматривает изучение процессов производства электрической энергии, передачи и распределения её; режимов работы нейтралей электрических сетей; принципов действия и конструкции основного электрического оборудования, а также его параметров. При изучении дисциплины рассматриваются конструктивные особенности

Распределительных устройств и основные методы расчёта электрических сетей.

При изучении дисциплины рассматриваются конструктивные особенности распределительных устройств и основные методы расчёта электрических сетей.

В курсе электрооборудования изучается методика выбора электрических аппаратов и проводников, а также установок оперативного тока, системы измерений, устройств защиты от перенапряжений.

Курс электрооборудования базируется на знании таких дисциплин как Физика, Электротехника, Электрические машины, Электротехнические и конструкционные материалы и ряда других.

При изучении дисциплины будет проводиться лекционные занятия и семинары, заочное (дистанционное) изучение некоторых вопросов и практические занятия, лабораторные работы.

При изучении курса электрооборудования обязательно написание реферата на одну из предлагаемых в методических указаниях тем.

Дисциплина электрооборудования предназначена для того, чтобы быть уверенным в том, что электрическая энергия нужна и нужна определённого качества и в определённом количестве.

В курсе электрооборудования уясняется в каком долевом соотношении производится выработка электрической энергии разными типами электрических станций.

Итогом изучения курса является восполнение курсового проекта и его защита, а также экзамен.

Общие сведения об энергосистеме и электроустановках.

Историческая справка

Данные исторической справки можно разделить на две части, а именно данные о стране и данные об Ивановской энергосистеме.

1. Данные о России:

За начало отчета развитие энергетики России принимается 1913 год.

(М.У.№ 85 «Энергетика России», 6)

Всё развитие энергетики в России можно разделить на следующие этапы:

1) до плана ГОЭЛРО;

2) выполнение плана ГОЭЛРО, т.е. практически до 1950 года;

3) период 1950-1985 годы;

4) энергетика сегодняшнего дня, т.е. годы 80 – е и до настоящего времени.

Примерную динамику роста установленной мощности и выработки электроэнергии можно представить в виде таблицы (за послевоенные годы)

 

Год	Мощность Эл станций, ГВТ	Выработка Э.Э, ТВТ. Ч

 

Производство электрической энергии по республикам бывшего СССР показано (М.У № 85, 13, Энергетика в России), а производство электрической энергии в энергосистемах стран СНГ после распада СССР за период 1990-2001 годов приведено в таблице.