ІІ. ВИБИРАЄМО ОБЛАДНАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ

ВСТУП

Енергетика – це галузь економіки, науки і техніки, предметом діяльності якої є енергетичні ресурси та засоби і способи перетворення одних форм енергії в інші.

Енергоресурс – це природно чи штучно накопичений носій енергії.

Енергоресурси є:

1. первинні (з навколишнього середовища);

2. вторинні (на підприємствах).

· Поновлювані: сонячна радіація, деревина, вітер, припливи і відпливи морів тощо.

· Не поновлювані: камінне вугілля, торф, нафта, природній газ, ядерне паливо, горючі сланці.   

Електроенергетична система (ЕЕС) – це електрична частина енергетичної системи та приймачі електричної енергії, об’єднані спільністю процесу виробництва, пересилання, розподілу та споживання електричної енергії.

Електричні мережі – це елементи ЕЕС, призначені для:

§ пересилання електричної енергії на значні відстані;

§ пересилання електричної енергії від джерел живлення до місць споживання та розподілу її між споживачами;

§ утворення міжсистемних зв’язків.

Електропостачання споживачів від електричної системи має значні техніко-економічні переваги порівняно з енергопостачанням безпосередньо від електричних станцій. Ці переваги проявляються в кращих економічних показниках, підвищенні надійності, та у неперервності електропостачання, зменшенні необхідного резерву, тощо.

Об’єднані енергосистеми мають такі переваги:

§ зменшення сумарного резерву потужності;

§ раціональне використання енергії гідростанцій;

§ зниження сумарного максимуму навантаження;

§ поліпшення умов роботи системи підчас ремонтів і аварій;

Електричні мережі складаються з ліній електропересилання (ЛЕП), підстанцій (ПС) та розподільчих пристроїв (РП).

ЛЕП– електроустановка, призначена для пересилання електроенергії на значні відстані.

ПС – електроустановка для перетворення, розподілу електричної енергії. Вона складається з трансформаторів та інших перетворювачів енергії, розподільчих пристроїв, пристроїв керування та допоміжних споруд. ПС бувають понижувальні, підвищувальні, випрямні та інверторні.

РП– електроустановка, яка служить для приймання та розподілу електроенергії і містить комутаційні апарати, збірні шини, допоміжні пристрої, а також пристрої захисту, автоматики і вимірні прилади.

Споживачі електроенергії (електродвигуни, перетворювачі, освітлювачі) – електрообладнання, яке споживає або перетворює електроенергію.

Мережі поділяються на системоутворюючі та розподільні.

Системоутворюючі – це електричні мережі, які об’єднують розподільні мережі, що розподіляють електроенергію на територію великих районів.

Розподільні– це електричні мережі, які пересилають електроенергію безпосередньо до місць споживання.

ЗМІСТ

I.РОЗДІЛ. ФУНКЦІОНАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ ЛІНІЙНИХ ІЗОЛЯТОРІВ ТА ПРОВОДІВ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕСИЛАННЯ.

1.1. Проволи ліній електропересилання……………………………………………….

1.2. Лінійні ізолятори ………………………………………………………………………

ІІ. РОЗДІЛ. ВИБИРАЄМО  ОБЛАДНАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ (РИС.4).

2.1.Генератор ……………………………………………………………………….

2.2.Трансформатора 1………………………………………………………………

2.3.Трансформатора 2 …………………………………………………………………….

2.4. Лінії електропересилання…………………………………………………………….

ІІІ. РОЗРАХОВУЄМО ЕЛЕКТРИЧНУ СХЕМУ ЗАМІЩЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ.

  3.1. Розраховуємо параметри трансформатора 1…………………………………………

  3.2. Розраховуємо параметри трансформатора 2……………………………………. 

   3.3. Розраховуємо параметри лінії електропересиланя………………………………..

ІV. РОЗРАХОВУЄМО РЕЖИМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ.

V. ВИСНОВОК.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.

 
I. ЛІНІЙНІ ІЗОЛЯТОРИ ТА ПРОВОДИ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧ

Проводи

    Повітряні лінії виконуються голими (неізольованими) проводами. Згідно з державним стандартом проводом називається виріб, у якого одна або декілька струмопровідних жил. В залежності від конструкції розрізняють:

n однодротові проводи, які складаються з одного дроту суцільного перерізу (рис. 1,а);

n багатодротові монометалеві проводи, які складаються в залежності від перерізу проводу з 7, 19 та 37 скручених між собою окремих дротів з одного металу (рис. 1,б);

n багатодротові біметалеві проводи, які складаються з дротів двох металів або металу та сплаву(рис. 1,в);

n порожнисті проводи та розширені проводи з каркасною спіраллю.

Проводи з одного дроту дешевші ніж багатодротові, але менш гнучкі, мають малу міцність та використовують як правило, на лініях напругою до 1000 В. Багатодротові дроти використовують на лініях всіх напруг, вони характеризуються великою механічною міцністю та гнучкістю.

а)                  б)                             в)

Рис. 1. Конструкція проводів ПЛ

Для проводів та тросів висувають такі вимоги:

n матеріал проводів повинен мати високу електричну провідність;

n проводи та троси повинні володіти високою механічною міцністю, яка може допускати можливо більший їх натяг, що, в свою чергу, дозволяє зменшити висоту опор та збільшити довжину прогонів, а це істотно впливає на економічність споруди ПЛ;

n матеріал проводів та тросів повинен витримувати атмосферний вплив, тобто бути стійким проти корозії зумовленої атмосферними опадами, забрудненістю атмосфери промисловими підприємствами та відкладенням солей;

n проводи та троси повинні задовільняти умови економічності (з цією метою намагаються використовувати проводи з менш дефіцитних та більш дешевих металів).

    Повітряні лінії монтують з голих мідних, сталевих, сталеалюмінієвих та інших проводів.

    З металів, які можуть бути використані для виготовлення проводів на першому місці за провідністю стоїть мідь, потім бронза та алюміній; сталь має значно нижчу електричну провідність.

Мідні дроти легко піддаються зварюванню та пайці. Мідь стійка до атмосферних впливів та корозії від шкідливих хімічних домішок в повітрі, має достатню механічну міцність. Однак, мідь є надзвичайно дефіцитним металом, внаслідок чого мідні дроти для виконання ПЛ останнім часом практично не використовуються (частково в контактних мережах, мережах специфічних виробництв).

Мідні проводи виготовлюють одно- та багатодротовими з діаметром дроту 2,7-3,5 мм. Проводи з міді маркують літерою М з вказівкою відповідного перерізу. Наприклад, мідний провід з номінальним перерізом 35 мм² позначається - М - 35.

Алюмінієві проводи в порівнянні з мідними мають в 1,6 рази більший питомий опір (r_а =28,9 Ом мм² /км та r_м=17,24 Ом мм² /км), значно меншу механічну міцність, не витримують багатократних перегинів, що є їх основними недоліками. Однак, алюміній легший від міді в 3,3 рази, виробництво алюмінію значно дешевше, він менш дефіцитний матеріал. Це зумовило його широке використання для виготовлення проводів ПЛ. Невелика міцність алюмінію на розрив спонукає виготовляти алюмінієві проводи тільки багатодротовими та підвішувати їх на зменшеній відстані між опорами, щоб запобігти великим стрілам провисання.

Проводи з алюмінію маркують літерою А або Ап залежно від марки алюмінієвого дроту, з добавленням відповідного перерізу.

    Добре переносячи вплив довкілля алюмінієві проводи погано протистоять впливу хімічно активних сумішей повітря. Тому інколи для спорудження ПЛ використовують алюмінієві проводи марки АКП (АпКП), які захищені від корозії завдяки наповненню міждротового простору нейтральним мастилом.

    Стальні проводи характеризуються великою механічною міцністю та невисокою вартістю. Однак значний питомий опір та низька корозійна стійкість обмежують використання сталі як провідникового матеріалу. Тому стальні проводи використовують в мережах напругою до 10 кВ для пересилання порівняно невеликих потужностей. Крім того, їх доцільно використовувати під час спорудження великих переходів (через ріки, урвища) на ПЛ напругою 35 кВ та вище. Для захисту стального дроту від корозії його покривають тонким шаром цинку. Сталеві проводи виготовляють одно- та багатодротовими. Останнім часом використання сталевих проводів значно зменшилось.

    До багатодротових біметалевих проводів відносять комбіновані проводи - сталеалюмінієві та сталебронзові. Конструктивно вони складаються зі сталевої серцевини, поверх якої навивається алюміній або бронза. Сталева серцевина значно підвищує механічну міцність проводу, а зовнішня алюмінієва або бронзова частина, переріз якої набагато більший і яка має хорошу електричну провідність, визначає необхідні електричні характеристики проводу в цілому. Сталебронзові проводи через значну вартість бронзи практичного використання не отримали (бронза - мідний сплав з підвищеною механічною міцністю), натомість сталеалюмінієві проводи дуже широко використовують для спорудження ПЛ, що пояснюється їх порівняно невеликою вартістю та хорошими електричними та механічними характеристиками.

Згідно Державного стандарту 839-80 сталеалюмінієві проводи позначають літерами АС з добавленням через дефіс дробу, в чисельнику якого - номінальний переріз алюмінієвої частини, а в знаменнику - сталевої частини проводу. Так, провід марки АС-300/39 має номінальний переріз алюмінієвої частини 300 мм² та сталевої частини відповідно 39 мм².

Для спорудження ПЛ, які працюють в різних умовах, сталеалюмінієві проводи всіх марок випускають з різним співвідношенням перерізів. Сталева серцевина характеризує їх міцність, що використовують в різних умовах роботи (проводи середньої, підсиленої, особливо підсиленої міцності, полегшеної конструкції і т.д.). Так в районах з товщиною стінки ожеледі до 20 мм використовують провід марки АС зі співвідношенням перерізів алюмінієвої частини та сталевої серцевини - 6:8. На морських узбережжях, біля солених озер, в промислових районах, де проводи пошкоджуються від корозії, рекомендовано використовувати проводи марок АСКС (сталеалюмінієвий з наповненням сталевої серцевини антикорозійним мастилом), АСК (такий же, але серцевина ізольована поліетиленовою плівкою), АСКП та інші.

    Троси (линви) призначені для захисту ПЛ від атмосферних перенапруг та прямого попадання блискавки, а також зменшення впливів на лінію зв’язку. Трос підвішується на опорах вище проводів. В якості грозозахисних тросів на ПЛ 35 кВ та вище використовують, в основному, сталеві багатодротові канати з номінальним перерізом 35 - 75 мм². Сталеві троси (не залежно від ступеня агресивності навколишнього середовища) повинні покриватись цинком, для запобігання передчасної корозії. Для великих значень однофазного струму к.з. в якості грозозахисних тросів використовують сталеалюмінієві проводи. Переріз грозозахисного тросу вибирається за механічним розрахунком. Перевірка тросів на термічну стійкість виконується тільки для ПЛ 110 кВ та вище. Останнім часом грозозахисні троси використовують для організації високочастотних каналів зв’язку і з цією метою використовують проводи марок АС-70/72 та АС-95/141.

Лінійні ізолятори

Ізолятори є одними з найбільш важливих елементами повітряних ліній. Правильний вибір ізоляції та її висока якість є основними умовами, виконання яких забезпечує надійну експлуатацію ліній. На відміну від ізоляторів, які використовують в інших електроустановках, наприклад в електричних апаратах, ізолятори повітряних ліній називають лінійними.

Лінійні ізолятори повітряних ліній призначені для ізолювання проводів від опор та інших конструкцій кріплення, а також для кріплення проводів та тросів до опор. В більшості випадків вони витримують значні механічні навантаження. Кожен ізолятор складається з ізоляційного елемента та металевої арматури для кріплення проводів та тросів до ізоляторів, а ізоляторів до опор. Матеріал ізоляторів повинен витримувати діяння змінних температур, опадів, сонця тощо, а також бути хімічно стійким по відношенню до агресивного впливу у вигляді диму та пари, яка містить кислоти, луги чи відкладення морських солей. Таким матеріалом в основному є загартоване скло та фарфор. В перспективі для виготовлення ізоляторів передбачається використання склопластиків.

 Фарфорові ізолятори характеризуються високою стійкістю до атмосферних впливів, перепадів температур, хімічно активних речовин, механічною та електричною стійкістю. Вони негігроскопічні та добре відчищаються від бруду та пилюки.

Механічна стійкість скляних ізоляторів вища, а розміри та маса менші, ніж у фарфорових. Крім того, термін їх служби значно довший, після електричного пробою скляні ізолятори розсипаються, що значно спрощує контроль за ними. Скляні ізолятори набагато дешевші, ніж фарфорові. В даний час на ПЛ високих та надвисоких напруг встановлюють лише скляні ізолятори. Це пояснюється наступним:

n весь технологічний процес виготовлення ізоляторів зі скла може бути повністю автоматизованим та механізованим;

n висока механічна міцність скла дозволяє значно зменшити будівельну масу ізоляторів та їх вагу;

n прозорість скла дозволяє легко виявити під час зовнішнього огляду дрібні тріщини та різного роду внутрішні дефекти та пошкодження;

n використання скляних ізоляторів дозволяє відмовитись від проведення в процесі експлуатації періодичних профілактичних випробувань гірлянд під напругою.

Залежно від способу кріплення ізолятори поділяють на:

n штирьові;

n стержневі;

n підвісні.

а)                             б)                             в)

Рис. 2. Штирьові ізолятори: а - типу ШФ10-В; б - типу ШСС-10; в - типу ШФ35-Б

    Штирьові ізолятори (рис. 2) кріплять на крюках та штирях, їх використовують на напругу до 35 кВ, при чому на напругу 6-10 кВ їх виготовлюють суцільними, а на напругу 20-35 кВ - з кількох збірних частин. У маркуванні штирьових ізоляторів літери означають конструкцію та призначення ізолятора (наприклад, ШФ - штирьовий фарфоровий), цифри - робочу напругу, літери А, Б, В після цифр – тип виконання ізолятора.

    Підвісні ізолятори (рис.3) мають більш високі механічні характеристики ніж штирьові. Вони використовуються на напругу 35 кВ та вище. Підвісні ізолятори складаються з ізолюючого елемента (фарфорова чи скляна тарілка), шапки, виконаної з ковкого чавуну, та стержня. Шапку та стержень скріплюють з ізолюючим елементом портландцементом марки не нижче 500. Електричні характеристики ізоляторів безпосередньо залежать від розмірів та форми ізолюючої тарілки. Така форма конструкції підвісних ізоляторів передбачена для збільшення шляху поверхневого електричного розряду. Залежно від умов забруднення навколишнього середовища використовують різні види підвісних ізоляторів, зокрема спеціальні ізолятори з більш розвиненою поверхнею.

    В маркування підвісних ізоляторів входять дві букви ( П - підвісний, Ф - фарфоровий, С - скляний), цифри, які вказують їх гарантовану механічну міцність в тонах, та букви після цифр (А,Б або В) позначають модифікацію ізоляторів.

                   Рис. 3. Підвісний ізолятор

    Щоб забезпечити необхідну ізоляцію проводів, підвісні ізолятори збирають у ланки (гірлянди) та підвішують до проводів. Кількість ізоляторів в гірлянді залежить від їх типу, від класу напруги лінії, матеріалу опор та степені забрудненості атмосфери (табл.1). Гірлянди бувають підтримуючими(для кріплення проводів до проміжних опор) та натяжними (для кріплення проводів до анкерних опор).

Механічна міцність гірлянди буде така ж, як і кожного ізолятора з якого вона скомплектована. Якщо механічні навантаження перевищують міцність стандартних ізоляторів, використовують гірлянди з однієї або кількох ланок. У деяких випадках замість підтримуючих та натяжних гірлянд використовують різні модифікації цих конструктивних рішень, які дозволяють зменшити габарити опор та підсилити ізоляцію лінії.

    Стержневі ізоляторивикористовують і як штирьові, і як підвісні. В порівнянні з підвісними ізоляторами (гірлянди) стержневі ізолятори підвісного типу більш економічні внаслідок менших витрат металу та ізоляційного матеріалу, а також зменшених витрат на контроль та експлуатацію завдяки їх електричній непробивності. Недоліком стержневих ізоляторів є їх невисока механічна міцність (при механічних пошкодженнях відбувається розрив ізолятора), що знижує надійність лінії. Однак, використання нових синтетичних матеріалів, склопластику та спеціального покриття є перспективною основою для створення стержневих ізоляторів не тільки з хорошими електричними характеристиками, але й з високою механічною міцністю, що дозволить їх використовувати під час спорудження повітряних ліній.

                                                                                                               Таблиця 1

Вихідні дані:

cosφ=0,85

Рис.4.Принципова схема електричної мережі

ІІ. ВИБИРАЄМО ОБЛАДНАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МЕРЕЖІ

2.1.Генератор (ГГ):

Uном=15,75 кВ

2.2.Трансформатор 1:

2.3.Трансформатор 2:

2.4. Лінія електропересилання АС – 400/51