И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Цель работы: Практическое ознакомление студентов с конструктивными особенностями оборудования трансформаторных подстанций напряжением выше 1000 В, его принципом действия, способами монтажа и эксплуатации.

I. Описательная часть.

Трансформаторной подстанцией называется электротехническая установка, предназначенная для приема, преобразования, передачи и распределения электроэнергии между потребителями. По своему назначению подстанции могут быть понижающими и повышающими. Последние используются при необходимости передачи электроэнергии на значительные расстояния от электростанции.

Различают районные трансформаторные подстанции (РТП) и трансформаторные подстанции потребителей (ТП).

В зависимости от масштабов предприятия подстанции потребителей могут включать главные понизительные подстанции предприятия (ГПП); центральные распределительные подстанции (ЦРП); комплектные трансформаторные подстанции (КТП) или понижающие участковые подстанции потребителей (ПУПП).

Распределительным устройством (РУ) называют электротехническую установку, служащую для приема и перераспределения электрической энергии без преобразования её напряжения. Распределительные устройства подразделяются на установки напряжением выше и ниже 1000 В. Распределительные устройства могут входить в состав трансформаторной подстанции или использоваться изолированно, например, в месте разветвления линии электропередач. Составными частями распределительных устройств являются коммутационные аппараты, устройства защиты, сборные и распределительные шины, измерительные приборы.

К коммутационной аппаратуре относятся масляные выключатели, выключатели нагрузки, разъединители, короткозамыкатели и отделители.

Масляным выключателем называется аппарат, предназначенный для отключения линий напряжением свыше 1000 В под нагрузкой.

Масляные выключатели по конструктивному исполнению подразделяются на баковые (ВБМ) и горшковые (ВМГ) (см. стенд и описание их принципа действия). Включаются масляные выключатели вручную или дистанционно с помощью привода, а отключаются оператором, или под действием реле защиты, встроенных в привод. Обычно защита выполняется одним максимальным и одним нулевым реле.

Разъединители - аппараты, предназначенные для коммутации электрических цепей без нагрузки. Выполняются они обычно трёхполюсными на общей панели (см. стенд) и устанавливаются со стороны питающей линии.

Если в схеме есть масляный выключатель и разъединитель, то включается вначале разъединитель, а затем масляный выключатель; выключаются в обратной последовательности. Если в схеме не предусмотрен масляный выключатель, то разъединитель следует отключать только при снятии нагрузки с низкой стороны.

Выключатель нагрузки - аппарат газогенераторного типа, использующийся для коммутации в линиях напряжением не выше 10 кВ при относительно невысоких нагрузках (см. стенд и описание конструкции /1/).

Короткозамыкатель - аппарат, предназначенный для создания искусственного короткого замыкания на землю с целью срабатывания защиты на питающей подстанции и отключения подводящей линии. Используется на подстанциях напряжением выше 35 кВ, что позволяет сократить число масляных выключателей.

Отделитель - по существу - разъединитель с автоматическим приводом, предназначенный для автоматического отсоединения трансформатора от питающей линии после срабатывания короткозамыкателя, в комплекте с которым он обычно монтируется.

Защитная аппаратура трансформаторных подстанций и распределительных пунктов предназначена для отключения питающей линии при возникновении короткого замыкания и для отвода волн перенапряжения в результате грозовых разрядов.

К защитной аппаратуре напряжением выше 1000В относятся плавкие предохранители (см. стенд), разрядники, реакторы, различного рода реле максимальной защиты, подключаемые через трансформаторы тока и напряжения (см. стенд и описание конструкций /1/).

На трансформаторных подстанциях наряду с рассмотренной аппаратурой в качестве основного оборудования используются силовые трансформаторы.

Трансформаторы бывают, трех- и однофазными, двух- и трехобмоточными. Марка трансформатора расшифровывается следующим образом: первая буква означает фазность (Т- трехфазный, 0 - однофазный) , вторая буква - вид охлаждения (М - масляный, С - сухой), буква Н (если есть таковая) свидетельствует о наличии устройства для регулирования напряжения под нагрузкой. Цифры характеризуют мощность и напряжение с высокой стороны. Например, ТМ-400/6 - трехфазный трансформатор с масляным охлаждением мощностью 400 кВА и напряжением с высокой стороны 6 кВ.  

Ряд мощностей современных силовых трансформаторов [кВА]: 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000 ..

Уровни напряжения [кВ]: 0,127; 0,22; 038; 0,66; 10(6); 35; 11О; 220 ...   

Обычно используемые в горно-геологической практике уровни напряжения [кВ]: 220(110)/35 / 10(6)/ 0,38(0,66).

Трансформаторы с напряжением высокой стороны 35 кВ выпускаются мощностью более 100 кВА: при этом напряжение низкой стороны этих трансформаторов до мощности 630 кВА составляет 0,38 кВ, от 630 до 1600 кВА может быть 0,38, 6(10) кВ, а свыше 2500 кВА - 6(10) кВ.

Для горных предприятий выпускаются специальные шахтные трансформаторы марок ТМШ или ТСШ мощностью 50-320 кВА.

Двухобмоточные силовые трансформаторы характеризуются следующими параметрами: номинальной мощностью, номинальным напряжением и номинальным током первичной и вторичной обмоток, напряжением короткого замыкания, схемами и группами соединения обмоток. Эти параметры указаны в паспорте каждого трансформатора.

Выбор трансформатора производится, исходя из необходимого уровня напряжения и расчетной полной нагрузки (S_p) с учетом возможной перегрузки (до 20%).

, где

P_нi - номинальная активная мощность группы однородных потребителей;

К_иi- коэффициент использования группы однородных потребителей;

сos φ_i- коэффициент мощности группы однородных потребителей;

n – число групп однородных потребителей;

К_м - коэффициент максимума.

Если трансформаторы должны быть включены на параллельную работу, то необходимо соблюдать условия:

- мощности параллельно работающих трансформаторов не должны различаться более чем в три раза;

- схемы и группы соединений обмоток должны быть одинаковы;

- напряжения с обеих сторон должны отличаться не более чем на 5% ;

 -фазы должны совпадать;

- напряжения короткого замыкания трансформаторов не должны отличаться более чём на 10%.

II. Практическая часть работы.

Изучить самостоятельно конструкции и принцип действия аппаратуры защиты и управления подстанций, используя натурные его образцы и учебник /1/.

III. Графическая часть.

Вычертить схематично устройства различных коммутационных и защитных аппаратов напряжением выше 1000 В.

IV. Проверка.

Рассчитать мощность трансформаторной подстанции по заданию

преподавателя, используя таблицу и график /1, стр. 146-147/.

V. Контрольные вопросы.

Объяснить на натурных образцах устройство, принцип действия, назначения и порядок включения разъединителей, масляных выключателей, выключателей нагрузки, короткозамыкателей, отделителей, силовых трансформаторов, трансформаторов измерения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10

ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ И ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

Цель работы: Практическое ознакомление студентов с элементами электрических сетей и схемами трансформаторных подстанций

I. Описательная часть.

а). Электрические сети.

Электрической сетью называется совокупность подстанций и линий электропередач различных уровней напряжений, предназначенных для приёма, передачи и распределения электрической энергии потребителям.

Электрические сети подразделяются - по роду тока: переменного и постоянного;

- по номинальному напряжению: до 1000 В (220, 380, 660 В) и свыше 1000 В (6, 10, 35, 110, 220 …кВ);

- по назначению: питающие (внешнее электроснабжение) и распределительные (внутреннее электроснабжение);

- по схеме выполнения: разомкнутые и замкнутые;

- по способу прокладки: вне и внутри производственных помещений.

б). Линии электропередач.

Линиями электропередач называется система проводов, служащая для передачи энергии от генераторов к местам потребления и для распределения её между электроприёмниками.

По напряжению линии подразделяются на две группы: напряжением до и свыше 1000 В.

По способу прокладки линии могут быть воздушными и кабельными.

Воздушные линии представляют собой конструкции, состоящие из проводов, опор, изоляторов и разрядников.

Провода линий (см. стенд) могут быть однопроволочными (стальные С), многопроволочные (алюминиевые А) и многопроволочными со стальным сердечником (сталеалюминевые АС).

Наибольшее распространение получили алюминиевые провода марок A-16; А-25; А-35; А-50; А-70; А-95; A-120, где цифры обозначают площадь сечения проводов в мм².

Опоры - приспособления, предназначенные для поддержания и крепления проводов на определённом расстояния от земли и друг от друга. По назначению опоры подразделяются на: анкерные, предназначенные для жесткого крепления проводов; промежуточные - для поддержания проводов; концевые, устанавливаемые по концам линии и воспринимающие полное натяжение проводов; угловые, устанавливаемые в точках поворота линии; ответвительные - для ответвления линии.

 Опоры могут быть металлическими, железобетонными, деревянными и комбинированными. По конструкции опоры делятся на одностоечные, одностоечные с подкосами, А и П-образные.

Изоляторы, устанавливаемые на опорах, служат для крепления проводов и изоляции их от опор. Изоляторы могут быть штыревыми (типа ШС, ШЛ) при напряжении до 10 кВ и подвесными (типа П), собираемые в гирлянды (см. стенд). Подвесные изоляторы состоят из фарфоровых тарелок и металлических электродов.

Разрядники - служат для защиты линий электропередач и аппаратуры от перенапряжений при грозовых разрядах. Принцип работы разрядников основан на отводе волн перенапряжения в землю посредством пробоя воздушного промежутка (трубчатые РТ) или толщи специального материала - вилита (вилитовые РВП).

Кабельные линии - изделия, состоящие из нескольких изолированных проводов, заключенных в общую герметичную оболочку. Обычно кабели используются для прокладки линий внутреннего электроснабжения на территории промышленной площадки.

Различают силовые кабели с медными и алюминиевыми жилами (сечением 2.5-240 мм²) и контрольные, используемые для управления и сигнализации, с медными жилами сечением от 0,75 до 10 мм². Силовые кабели выпускают бронированными для стационарной прокладка и гибкими с резиновой изоляцией, используемые как переносные.

Кабель состоит из токоведущих жил, изолирующих и защитных оболочек. Изоляция токоведущих жил бронированных кабелей выполняется из пропитанной изолирующим составом кабельной бумаги, пластмассы или резины. Изолированные жилы кабеля скручиваются и обматываются бумажной или миткалевой лентой. Для защиты изоляции от влаги и высушивания кабель помещают в свинцовую, алюминиевую, полихлорвиниловую или резиновую оболочку. От механических повреждений кабель защищают с помощью брони из стальных лент или проволоки (см. стенд).

С учетом конструкции кабеля обозначается его марка: если токоведущие жилы из меди в обозначении буква не ставится, а из алюминия - А;

изоляция из бумаги в марке не указывается, из резины - Р, из пластмассы -В;

материал защитной оболочки: свинец - С, алюминий - А, полихлорвинил - В;

тип брони: ленточная - Б, из круглой проволоки - К, из плоской - П;

отсутствие наружного покрова-Г.

Следовательно, марка СБ - кабель с медными жилами, бумажной изоляцией, в свинцовой оболочке с ленточной броней и с наружным покрытием.

В марке кабеля указывается также напряжение, до которого он рассчитан, число жил и площадь сечения каждой жилы. Например, СБ 1000-3x50 - кабель напряжением до 1000 В с тремя жилами сечением 50 мм².

Переносные (гибкие) кабели имеют медные жилы, резиновую фазную изоляцию; жилы помешаются в шланг из негорючей резины (см. стенд). Наиболее распространенными марками гибких кабелей являются ГРШ, ГРШЭ (гибкий, резиновый, шланговый, экранированный) и КРПТ (с резиновой изоляцией, переносной тяжелый).

Экранированные кабели имеют заземляющую жилу, которая соприкасается с экраном каждой фазы, что обеспечивает при механическом нарушении изоляции отключение линии.

Расчет сечений проводов электрических линий.

1. Расчет по условию нагрева.

Определяют расчетный ток I_р и сравнивают его с длительно допускаемым J_н для данной площади сечения провода.

    ,

где Р_р - расчетная мощность, кВт. Р_р =Р_нК_иК_м;

U- напряжение, В;

S_p- полная расчетная мощность, кВА;

P_н- номинальная мощность, кВт;

K_и - коэффициент использования (/1/ табл. VI. 1, стp. 146);

K_m- коэффициент максимума (/1/ граф. VI.З, стр. 147).

2.Расчет проводов линий по потере напряжения

Отклонение напряжения Правилами устройства электроустановок должно находиться в пределах от +10 до -5% от номинального значения. В соответствии, с этим и выбирают, площадь сечения проводов.

Линейная потеря напряжения трехфазной сети (В):

Линейная потеря напряжения двухпроводной сети:

Относительная потеря напряжения в %:

             , где

                   I_p- расчётный ток, А;

                   l- длина линии, км;

                    -расчётное сопротивление линий

 U- напряжение в линии, В.

Для разветвленной сети потери напряжения по участкам ΔU_i определяются, исходя из общих допустимых потерь напряжения ΔU_д по формуле:

, где

M_i -момент тока участка M_i=I_i l_i;

I_i - токовая нагрузка участка;

l_i - длина участка;

 ΣM_i - сумма моментов по участкам.

в). Трансформаторной подстанцией (см. лаб. работу №9) называется электрическая установка, служащая для приема, преобразования и распределения электроэнергии между потребителями.

По назначение подстанции могут быть повышающими (у электростанций) и понижающими (у потребителей).

Различают районные подстанции (РТП) и подстанции потребителей (ТП).

   Из подстанций потребителей выделяют:

- главные понижающие подстанции (ГПП), на которых напряжение понижается до уровня напряжения распредсети предприятия;

- центральные подземные подстанции (ЦПП) и участковые подстанции (ПУПП)  

на горных предприятиях, ведущих подземные работы;                      

- комплектные трансформаторные подстанции (КТП).

Если электрическая установка принимает и распределяет энергию без изменения уровня напряжения (напряжения питающих и распределительных линий равны), то она называется распределительным пунктом (РП). В таких случаях вместо ГПП оборудуется узловой распределительный пункт (УРП), от которого электроэнергия подается понижающим трансформаторным подстанциям глубокого ввода (ПГВ).

По конструктивному выполнению ТП и РП могут быть открытыми, закрытыми, подземными и комплектными.

По схеме подключения питающей линии ГПП могут быть выполнены как тупиковые с односторонним и, как проходные с двухсторонним питанием.

Питание ГПП горного предприятия должно осуществляться по двум ЛЭП.

Обычно высоковольтная часть подстанции выполняется в виде открытого распределительного устройства (ОРУ), а низковольтная - в виде комплектных шкафов наружной установки типа КРУН (комплектное распределительное устройство наружной установки).

Схемы сборных комплектных трансформаторных подстанций типа СКТП-35 показаны на рис. 1 , где а - тупиковая однотрансформаторная подстанция с защитой плавкими предохранителями (перед плавкими предохранителями установлен разъединитель, а после трансформатора - масляный выключатель);

б - тупиковая однотрансформаторная подстанция, защищаемая короткозамыкателем и отделителем, устанавливаемыми перед трансформатором;

в - транзитная однотрансформаторная подстанция с масляным выключателем на отходящей линии;

г - транзитная двухтрансформаторная подстанция с масляным выключателем на отходящей линии и на шинах 10 кВ.

Трансформаторные подстанции могут оборудоваться масляными выключателями также и на вводе перед трансформатором (см. рис. 2 и макет).

На рис. 2 представлена типовая схема электроснабжения горного предприятия, ведущего подземные работы. Здесь ГПП является транзитной подстанцией, к шинам которой электроэнергия подается через масляные выключатели по двум линиям 6 кВ. От шин ГПП электроэнергия поступает через масляные выключатели к двум понижающим трансформаторам, обеспечивающим потребителей поверхности, а еще по двум линиям через масляные выключатели - к ЦПП.

С шин ЦПП электроэнергия передается через масляные выключатели на подземные участковые понижающие подстанции (ПУПП) и к трансформаторам приемников околоствольного двора.

На макете представлен типичный вариант электрической сети с двумя понижающими подстанциями (35/10 и 10/04), который наиболее часто используется при электроснабжении объектов геологоразведочных работ.

Понижающие трансформаторные подстанции 10(6)/4 могут быть мачтовыми (на базе поселков), комплектными (КТП) и подземными.   

Основное оборудование таких подстанций (рис. 3) - силовой понижающий трансформатор, трехполюсный разъединитель, предохранители, разрядники - (с высокой стороны) и щит, оборудованный автоматическими выключателями - (с низкой стороны).

Комплектные трансформаторные подстанции сочетают в едином корпусе весь комплект необходимой аппаратуры. Разновидностью КТП являются передвижные трансформаторные подстанции (ПТП) мощностью до 400 кВА, напряжением с низкой стороны 0,23 – 0,66 кВ. Стальной каркас ПТП, смонтированный на полозьях, делится на три секции: шкаф высоковольтного оборудования, камеру трансформатора, шкаф низковольтного оборудования. Передвижные трансформаторные подстанции могут использоваться и в подземных условиях, где они монтируются на рельсовых тележках. Наиболее распространены в настоящее время передвижные подземные подстанции типа ТКШВПС (трехфазная, сухая, кварценаполненная, шахтная, взрывобезопасная подстанция с изоляцией обмоток трансформатора из стеклопластика) напряжением 6/04, мощностью 135-240 кВА.

Подстанция ТКШВПС состоит из кварценаполненного трансформатора, распределительных устройств высокого (РУВН) и низкого (РУНН) напряжений.

II. Практическая часть.

1. Ознакомиться с устройством проводов и кабелей.

2. Ознакомиться с основными узлами электрических сетей на макете.

3. Произвести включение макета электрической сети.

III. Графическая часть.

Вычертить схемы трансформаторных подстанций.

IV. Расчетная часть.

Определить сечение проводов по заданию преподавателя.

V. Вопросы самоконтроля.

1. Что называют электрической сетью?

2. Перечислить сортамент проводов и кабелей.

3. Объясните методы расчета проводов.

4. Типы и схемы трансформаторных подстанций.  

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

Цель работы: Ознакомление студентов с основными энергетическими параметрами, способами их измерений и расчетов при проектировании систем

электроснабжения объектов.

Основная цель проектирования любой системы электроснабжения состоит в возможно более точном определении величин электрических нагрузок, т.е. мощностей потребителей, влияющих на правильность выбора всех элементов, составляющих систему. Чем точнее определены электрические нагрузки, тем выше экономичность и надежность работы всей системы.

Настоящая лабораторная работа посвящена изучению способов измерений и методики расчетов параметров, характеризующих электрические нагрузки.

I. Описательная часть.

Электрические нагрузки и режимы работы электроустановок характеризуются несколькими параметрами и коэффициентами [1,2].

Расчетная мощность Р_р это тридцатиминутная максимальная мощность в наиболее загруженную смену:

Р_p= K_c·P_у , где

K_с – коэффициент спроса; Р_у - установленная (номинальная) мощность. Полная расчетная мощность равна: S_p=P_p/cosφ , где cosφ коэффициент мощности нагрузки, среднее значение которого для ГРР при отсутствии компенсирующих устройств может быть принято равным 0.7 (при невозможности определения точного значения).

Установленная (номинальная) мощность Р_у - мощность получаемая от сети потребителем, работающим в номинальном режиме. Например, если на заводской табличке (называемой шильдиком) асинхронного электродвигателя обозначено значение мощности на валу Р₂=250 Вт, а КПД= 0.63, то значение установленной мощности будет равно: Р_у=Р₂/η=250/0.63=395Вт.

Максимальная мощность Р_м - наибольшее значение мощности за время наблюдения Т.

Средняя мощность (активная Р_с и реактивная Q_c ) – отношение расхода электроэнергии к времени наблюдения Т:

Р_c=W_a/T, кВт; Q _c= W_p/T, квар; , кВ·А.

Средняя мощность может быть также определена как среднеарифметическое значение за время наблюдения:

; ; .

Коэффициенты, характеризующие режимы работы электроустановок, устанавливают соотношения между параметрами электрических нагрузок: коэффициент максимума                К_м=Р_м/P_c;

коэффициент использования          K_и=Р_с/Р_у ;

коэффициент спроса                        К_c= Р_м/Р_у= K_м K_и.

Для определения параметров и коэффициентов проводят измерения соответствующих величин в существующих системах, а затем с их использованием рассчитывают значения нагрузок и по ним производят выбор оборудования проектируемой системы электроснабжения.

Измерения тока, напряжения, мощности и расхода электроэнергии в системах электроснабжения производят электроизмерительными приборами различных систем, подключаемыми к установкам через измерительные трансформаторы тока и напряжения. Применение измерительных трансформаторов позволяет расширить пределы измерений применяемых электроизмерительных приборов и повысить безопасность проведения контрольно-измерительных операций при работах с высоким напряжением.

Электроизмерительные приборы (ЭП) разделяются на 8 классов по точности (0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0). По принципу действия они различаются на электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, индукционные и др. На шкалах ЭП нанесены условные обозначения, определяющие их основные характеристики.  

Измерительные трансформаторы (ИТ) разделяются на измерительные трансформаторы тока (ИТТ) и измерительные трансформаторы напряжения (ИТН). Их условные обозначения в схемах показаны на рис. 1. Концы первичной обмотки ИТН обозначаются прописными буквами: А-Х, вторичной обмотки - строчными буквами: а-х. Концы первичной обмотки ИТТ обозначаются прописными буквами: Л1-Л2, вторичной обмотки - прописными буквами И1-И2. Для повышения безопасности персонала вторичные обмотки ИТ заземляются.

ИТТ выбирают по номинальному току и номинальному напряжению электроустановки, по коэффициенту трансформации, по номинальной мощности вторичной обмотки и классу точности. Чтобы ИТТ работал в выбранном классе точности необходимо обеспечить номинальную нагрузку в его вторичной цепи. Промышленностью выпускаются ИТТ следующих типов: катушечные (ТК, ТКЛ), проходные одновитковые (ТПОЛ), проходные многовитковые (ТПФМ, ТПФМУ), проходные шинные (ТПШФ). Номинальные токи первичных обмоток ИТТ находятся в диапазоне от 5 до 15000А при номинальных, напряжениях от 0,4 до 10 кВ, номинальный вторичный ток универсальных ИТТ равен 5 А. По точности ИТТ разделяются на 4 класса: 0,5; 1,0; 3,0; 10,0.

Рис.1. Условные обозначения измерительных трансформаторов: а) тока; б) напряжения

Рис.2. Схеме подключений электроизмерительных приборов через измерительные трансформаторы тока и напряжения

Рис.З. Условные обозначения счетчиков электроэнергии:

PI - счетчик активной энергия,

PK - счетчик реактивной энергии.

ИТН выбирают по номинальному напряжению, номинальной мощности на фазу, классу точности, типу и схеме соединений. Номинальные первичные напряжения ИТН находятся в диапазоне от 0,4 до 10 кВ при номинальных мощностях от 25 до 480 ВА; номинальные вторичные напряжения универсальных ИТН составляют 100 В. Промышленностью выпускаются ИТН следующих типов: сухие (НОС, НОСК, НТС), масляные (НОМ, НТМК, НТМИ) и каскадные (НКФ). Все они, разделяются на три класса точности: 0,5 ; 1,0 и 3,0.

На рис. 2 изображена схема подключения измерительных приборов через измерительные трансформаторы к сети переменного тока, питающей асинхронный электродвигатель М.

При определении истинных значений тока, напряжения и мощности следует учитывать величины коэффициентов трансформации ИТ. Например, если в схеме, показанной на рис. 2, использованы ИТ с коэффициентами трансформации: К_итт = 8, К_итн = 10, а показания приборов равны: I^I= 4 А, V^I= 100 В, P^I = 300 Вт, то истинные значения будут равны: V= K_итн *V^I=10*100 =1000 В; I = К_итн *I^I = 8*4 = 32A; P = К_итт К_итн Р^I = 8*10*300 = 24 кВт.

Измерение расхода энергии в цепях переменного тока производят индукционными счетчиками, выпускаемыми в различном конструктивном исполнении:    

СО, С0У - счетчики (С) активной энергии, однофазные (0), универсальные;

САЗ, СРЗ, САЗУ, СР3У - счетчики активной (А), и реактивной (Р) энергии, двухэлементные, используемые в 3-проводных сетях 3-фазного тока, универсальные (У);

СА4, СР4, СА4У, СР4У - счетчики активной и реактивной энергии соответственно, трехэлементные, для 4-проводвных сетей 3-фазвого тока, универсальные.

Номинальные напряжения этих счетчиков равны от 127 до 380 В, номинальные токи - от 1 до 50 А.

Счетчики выбирают по номинальным значениям токов и напряжений, а также - в соответствии с количеством фаз системы электроснабжения.

Однофазные индукционные счетчики имеют одну пару измерительных обмоток (токовую и напряжения), счетчики САЗ и СРЗ (двухэлементные) имеют две пары, а счетчики СА4 и СР4 (трехэлементные) – три пары измерительных обмоток. Каждая пара обмоток подключается к соответствующей фазе электрической сети по схеме, аналогичной схеме включения ваттметра (рис. 2). При этом начала обмоток, обозначенные индексами «Г» (генераторные), необходимо подключать к проводам, соединяющим счетчик с сетью (генератором энергии), а концы обмоток, обозначенные индексами "Н" (нагрузка), - к проводам, идущим от счетчика, к нагрузке (потребителю энергии). Условные обозначения и схемы включения счетчиков показаны на рис. 3 и 4.

Испытательный стенд содержит макет линии электропередачи с опорами, разъединителями, выключателями и трансформаторами, закрытый прозрачным оргстеклом, обеспечивающим необходимую электробезопасность при работе с макетом. Внутри макета на вертикальной стенке размещены щитовые электроизмерительные приборы: амперметры, вольтметр, частотомер, киловаттметры и счетчики активной и реактивной энергии. Выводы электроизмерительных приборов и расположенных внутри макета ИТ с соответствующими обозначениями расположены на горизонтальной панели макета. На вертикальной стенке над макетом изображена схема системы электроснабжения, заканчивающаяся электрическим щитком с силовыми клеммами (рис.5). К первым трем клеммам верхнего ряда (А, В, С) по трем линейным проводам макета линии электропередачи подведено 3-фазное напряжение. Эти клеммы называются генераторными и через них поступает электроэнергия, необходимая для проведения лабораторной работы. К трем последним, клеммам (А¹, В¹, С¹) - (нагрузочным) подключены выводи нагрузки, в качестве которой используется асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором мощностью Р₂ = 3 кВт, с КПД = 0,69, являющийся приводом труборазворота буровой установки. К клеммам нижнего ряда подключен нулевой провод сети.

­

Для подключения нагрузки к сети следует соединить нагрузочные клеммы с генераторными либо непосредственно, либо - через токовые цепи ИТТ или электроизмерительных приборов в соответствии с вышерассмотренными схемами.

II. Практическая часть

1. Ознакомиться с описанием, основными узлами системы и устройством макета системы электроснабжения.

2. Собрать схему измерений, показанную на рис. 6, обязательно замкнув накоротко перемычкой выходную обмотку ИТТ (зажимы И1-И2).

3. После проверки схемы преподавателем включить питание макета. Измерить вольтметром pV фазное напряжение U_AO (напряжение между линейным и нулевым проводами), а также линейное напряжение U_AB на вторичной обмотке трансформатора напряжения (напряжение между клеммами а и в). Затем при нажатой кнопке ВПЕРЁД и отключенной короткозамыкающей перемычке (И1-И2) измерить токи в первичной и вторичной обмотках ИТТ. Результаты измерений занести в табл.1. 

Таблица 1.

4. Собрать схему измерений, показанную на рис. 6, подключив вместо вольтметра рV к вторичной обмотке ИТН (клеммы а - в) обмотку напряжения (U^*-U) киловаттметра кW , а вместо амперметра рА₁₀ подключив его токовую обмотку (I^*-I).

5. После проверки схемы преподавателем включить питание макета и замерить потребляемую активную мощность за один цикл работы электроустановки: работа ВПЕРЕД (2 мин.), пауза (1 мин.), работа НАЗАД (1 мин.). Результаты занести в табл.2.

Таблица 2.

III. Расчётная часть.

1. По данным таблицы №1 рассчитать величины коэффициентов трансформации ИТТ и ИТН.

2. По данным таблицы № 2 рассчитать значения средней Р_с, максимальной Р_м, установленной Р_у и расчетной Р_р мощностей за один цикл работы установки. 

3. Определить величины коэффициентов спроса К_с, максимума К_м, использования K_и.

IV. Графическая часть.

1. Составить отчет о проделанной работе, вычертив в нем электрические схемы измерений.

2. Построить графики измеренных и рассчитанных мощностей за один цикл работы электроустановки.

3. Начертить схему подключения счетчика СА4 к 3-фазной 4-проводной сети через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

V. Вопросы для самопроверки.

1. Что такое электрическая нагрузка?  

2. Дать определение установленной, расчетной, максимальной и средней мощности.

3. Дать определение коэффициентов, характеризующих параметры нагрузки.

4. Каковы схемы включения электроизмерительных приборов: амперметров, вольтметров, ваттметров и счетчиков.

5. Как найти среднюю и расчетную мощности нагрузки по известному графику работы.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В СХЕМАХ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Цель работы: Изучение последовательности операций при переключениях коммутационных устройств в электроустановках напряжением 0.4 – 10 кВ

I. Описательная часть.

Распределительные электрические сети геологоразведочных и горных предприятий представляют собой электроустановки напряжением в основном 0,4; 6 (или 10) кВ, в которых в качестве аппаратуры управления используются разъединители, выключатели нагрузки (реже масляные выключатели), автоматические воздушные выключатели, рубильники, а в качестве аппаратуры защиты - плавкие предохранители и при напряжении 0,4 кВ - автоматические воздушные выключатели.

Для таких условий наиболее часто возникают задачи, связанные с необходимостью отключить (а затем включить) отходящие от подстанции распределительные линии напряжением 0.4 кВ, либо - питающие подстанцию линии напряжением 6(10) кВ.

Поэтому ниже приведены последовательности операций применительно к этим вариантам. Невыполнение даже одной операции или несоблюдение их последовательности может привести к электротравматизму обслуживающего персонала.

Задание 1 (рис. 1).

Отключить для ремонта магистральную линию № Л2, отходящую от трансформаторной подстанции ТП 10/04.

Исходная позиция: рубильники Ql - Q4 включены: выключатели нагрузки F1 – F3 включены; вводный выключатель F4 включен. Разрешение на отключение имеется.

Порядок выполнения:

а). На подстанции.

1 – Отключить рубильник линии Q2.

2 - Проверить положение ножей рубильника Q2.

3 - На рукоятке рубильника линии № Л2 вывесить запрещающий плакат "Не включать, работа на линии!"

4 - Снять предохранители FU2 на линии № Л2.

б). На месте работ.

5 - Присоединить к заземляющему устройству переносное заземление.

6 - Проверить отсутствие напряжения на линии № Л2 по фазам ABC.

7 - Наложить заземление на провода линии снизу вверх.

Задание 2 (рис. 1)

Снять заземление и включить в работу магистральную линию № Л2. Исходная схема: линия № Л2 отключена и заземлена для работы на линии. Все работы закончены.

Последовательность операций.

На месте работ.

1. Проверить отсутствие напряжения на линии.

2. Снять заземление с проводов.

3. Отсоединить переносное заземление от заземляющего устройства.

 На подстанции №1.

4. Поставить в линиюЛ2 предохранители FU2.

5. Снять с рукоятки рубильника запрещающий плакат.

6. Включить рубильник Q2.

7. Проверить положение ножей рубильника Q2 ,

Задание 3 (рис. 2).

Отключить и заземлить линию Л7, питающую трансформаторную подстанцию ТП-1 для работы на линии и ремонта выключателя F6.

Исходная схема: линия Л7 находится в работе, потребители на подстанции ТП-1 включены.

Последовательность операций и действие персонала.

На ТП-1:

1. Отключить выключатель F4 на вводе линии Л7 в подстанцию ТП-1. 

2. Проверить положение выключателя F4.

3. Проверять отсутствие нагрузки на шинах ТП-1.

4. Отключить линейный разъединитель F5

5. Проверить положение всех фаз разъединителя F5.

6. Запретить на замок привод линейного разъединителя.

7. На привод линейного разъединителя повесить плакат "Не включать, работа на линии!"

В случае, если на подстанцию ввод осуществляется без выключателя нагрузки (или масляного) – F4, то для отключения линии, питающей подстанцию, необходимо отключить нагрузку с низкой стороны ТП-1 (рубильники Q1,Q2,Q3), а затем - производить операцию в порядке п. 4-7.

   На ТП-2:

8. Отключить выключатель F6.

9. Проверить указатель напряжения.

10. Проверить отсутствует ли напряжение на линии Л7.

11. Включить заземлявшие ножи на линии Л7.

12. Проверить положение заземляющих ножей.

13. На дверце ячейки линии Л7 вывесить плакат "Заземлено".

14. Запереть на замок дверцы ячейки выключателя.

15. На дверце ячейки выключателя вывесить плакат "Не включать, работа на линии!".

На ТП-1:

16. Проверить указатель напряжения.

17. Проверить отсутствует ли напряжение на вводе линии Л7.

18. Включить заземляющие ножи на линии Л7.

19. Проверить положение заземляющих ножей.

20. Вывесить на приводе линейных разъединителей плакат “Заземлено”.

Задание 4 (рис. 2)

Снять заземление и включить в работу линию Л7, питающую подстанцию ТП-1.

Исходная схема: линия Л-7 отключена и заземлена для работы на линии и ремонта выключателя F6.

Все работы закончены.

Последовательность операций и действий персонала.

На ТП-1:

1. Снять запрещающий плакат с привода разъединителей.

2.Снять плакат "Заземлено" с привода линейных разъединителей линии Л-7.

3. Отключить заземляющие ножи с линии Л 7.

4. Проверить положение заземляющих ножей.

 На ТП-2:

5. Снять запрещающий плакат с ячейки линии 7.

6. Отпереть замок на дверцах ячейки выключателя F6.

7. Снять плакат "Заземлено".

8. Отключить заземляющие ножи на линии Л7.

9. Проверить положение заземляющих ножей.

10. Включить выключатель F6.

11. Проверить наличие напряжения на линии.

На ТП-1:

12. Проверить отключенное положение выключателя линии Л7.

13. Отпереть замок на приводе линейных разъединителей линии Л7.

14. Включить линейные разъединители линии F5

15. Включить выключатель линии F4.

16. Проверить наличие нагрузки на шинах ТП-1.

Если на вводе в ТП-1 нет выключателя, то включение разъединителя производится при отключенных рубильниках с низкой стороны.

II. Практическая часть

1. Ознакомиться с описанием работы и схемой макета электроснабжения.

2. Найти на макете отключаемые для ремонта участки линий электропередач в соответствии со схемами (рис. 1, 2),

3. Произвести на макете отключения обозначеных участков ЛЭП с установкой заземлений и вывеской необходимых плакатов в строгом соответствии с требуемой последовательностью операций.

4. Произвести включение отключенных участков.

III. Графическая часть.

Начертить схемы коммутируемых участков, указать места расстановки плакатов и заземлений.

Изложить порядок выполняемых операций.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лимитовский A.M. Электрооборудование, и электроснабжение ГРР.

М.: АиБ, 1998, 300 с.

2. Лимитовский А.М. и др. Лабораторные работы по электрооборудованию и электроснабжению геологоразведочных и горных работ для студентов спец. 08.06 и 09.02. М.: МГРИ, 1991.

3. Григорьев М.И. Электропривод геологоразведочного оборудования. М.: МГГА, 2000.

Содержание