Лекция 3. Кернеуі 1000 В дейінгі тораптарда электр энергиясын тарату

    1000 В-тан жоғары және 1000 В-қа дейінгі кернеулерде күштік қоректендіру жүктемелері қолданылады үлкен қуатты үш фазалы электрдвигательдерде қуаты 400-500 кВт жоғары және арнайы электрқабылдағыштарда үлкен қуатты қолдану тиімді (мысалы: үлкен жиілікті пештерде) және 1000 В-ты кернеулерде қолданылатын қондырғылар.

    Кернеуі 380/220 В үлкен тереңдікте жерлендірген нейтральды трансформатор халық шаруашылық өндірісінде көбіне қолдану тиімді және өнеркәсіп өндірісіндегі электрлік қабылдағыштар үшін де тиімді. Қазіргі уақытта ГОСТ-пен енгізілген, электр қондырғыларда кернеуі 660 В қолдану типіне байланысты табу керек, кейбір халық шаруашылық салалар, мысалы көмір және мұнай өнеркәсібінде, қуатты электрдвигательдер қолданылады, олар подстанциядан үлкен арақашықтықта орналасқан.

    Күштік электр қабылдағыш қоректенуі және электрқондырғыларының жүктеме жарықтандыруы балллллл трансформатор арқылы қолдануы күштік немесе жалпы трансформатор келесі артықшылықтарға ие:

1) бірдей электр жүктемелерде қажетті трансформаторлар саны төмендейді, осының салдарынан подстанцияларды соғу шығындары азаяды.

2) Подстанцияның электр сұлбасы қарапайымдайды, габариттері кішірееді және соғылу және электрмонтажды жұмыстары арзандайды.

    Сонымен қатар жалпы трансформаторлардан қоректенетін күштің және жарықтандыру жүктемелердің кейбір кемшіліктері бар:

1. Қуат коэффициентінде бірліктері кем болғандықтан, жарықтандыру күштік жүктемелерді қоректендіру бірге жүреді, бұл тораптағы кернеу бөлек қоректендіруге қарағанда шамамен 1,5 – 3% төмен, осының әсерінен жүктеменің қуат коэффициенті төмендеген сайын трансформатор реактивті кедергісі азаяды. Сондықтан қиылысуы қоректендіру тоқтарды және жарықтандыру тораптар топтарын ұлғайту керек болады.

2. 380/220 В екілік кернеуі жалпы трансформаторлардан қоректенген кезде 220 В қыздыру лампалары қолданылады, оларда кернеуі 127 В шамдарға қарағанда жарықты 10 – 12% төмен береді. Осыған сәйкес жарықтандыру үшін электр энергиясының шығыны 10 – 12% өседі.

3. Қуатты электрдвигательдерді іске қосқан кезде іске қосу тоғының үлкендігінен трансформаторда қоректендіру торабында да кернеу жоғалады. Бұл электр қабылдағыштарды кернеудің төмендеуіне әкеп соғады. Бұл тораптағы кернеудің күрт өзгеруі электр шамдарындағы жарық ағынының өзгеруімен жалпы өшуіне әкеп соғады, ол адам көзіне зиянды әсер тигізеді. Бұны тойтару үшін, электр қондырғыларының ережелер (ЭҚЭ) жұмыс істеп тұрған шамдардағы жарықтандыру кернеулерінің үлкендігімен жиілігінің күрт өзгеруін талап етеді. ГОСТ 13109-67 сәйкес радио құрылғының жарықтандыру шамдарының кернеуінің ауытқуы (V_t в %) жиілігінің қайталауына сәйкес мына формуламен анықталады:

Мұндағы: n – сағатына ауытқу саны;

Δt – екі ауытқудың ортасында орташа сағат интервалы, минут.

4. Күштік электр қондырғыларды және электр жарықтандыруды бір уақытта қоректендіру кезінде кернеудің деңгейін берілген шектеулерде кіші жүктеме кезінде де (мысалы, демалыс күндері, түнде және т.б.), максимал жүктеме кезінде де ұстап тұру қиын.

Лекция 4. Электрлік тораптардың классификациясы және олардың құрылымы

       Электрлік торап деп электр энергияны таратуға және тасымалдауға арналған қосалқыстанциялармен линиялық әр түрлі кернеулердің жиынтығын айтады. Электрлік тораптар ток түрлеріне, кернеу үлкендігіне, қолданылуына және басқа түрлеріне байланысты анықталады.

       Ток түріне байланысты электрлік тораптар айнымалы және тұрақты болып бөлінеді. Олардың көп таралған түрі айнымалы ток болып саналады. Тұрақты ток тораптары көп жағдайларда электрленген транспорттарда электрмен жабдықтауда қолданылады. Кейбір жағдайларда өндірісте тұрақты ток технологиялық процесстерде қажет (электр металлургия, электролиз ерітінділері) сонымен қатар кең және бір қалыпты жылдамдықты реттеуді қажет ететін өндіріс механизмдердің электр қондырғыларға да қажет. Сол кезде өндірістерді тұрақты ток электр тораптары тұрғызылады.

       Қазіргі кезде тұрақты токтың электр тасымалдаудың жобалары қарастырылуда. Бұдан көрсеткендей энергияны айнымалы тоқта энергияны тасымалдауға қарағанда тұрақты тоқты тасымалдау экономика жағынан тиімді. Кернеу дәрежесіне байланысты электрлік тоқтар 1000 В-қа дейінгі кернеу 1000 В-тан жоғары кернеу болып бөлінеді. Тұрақты токтың электрлік қондырғылар үшін келесі стандартты эксплуатациялы кернеу қабылданған:     

127, 220, 380, 660 В, 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ.дұрыс қолдану шарттарына сәйкес әр түрлі қолданудағы электр қабылдағыштар кернеудің оның номинал мәнінен қатаң анықталған ауытқулар жіберіледі.

       Кернеудің керекті деңгейін ұстап тұру үшін трансформаторларда және тораптарда кернеудің жоғалуын компенсациялау керек. Осы мақсатта генератордың номинал кернеуін және трансформаторлардың екілік орамдары элеклтр қабылдағыштарда номинал кернеу 5%-ке жоғары орналастырған. Жергілікті тораптар үшін 12, 24 және 36 В кернеу қолданылады. Қолданылуына қарай электр тораптары таратушы және қоректендіруші болып бөлінеді.

       Қоректендіруші желі деп қоректендіру орталығынан энергияны желі ұзындығына таратусыз қосалқыстанцияны немесе тарату пункттің қоректендіретін желіні айтады.

       Таратушы желі деп орталық қоректендіруден немесе тарату пункттен бір қатар транформаторды қоректендіретін желіні айтамыз.  Кернеуі 1000 В-қа дейінгі тораптарда қоректендіруші желілерге трансфорлаторлық қосалқыстанциялардан тарату пунктарына немесе қалқандарына баратын желілер, ал таратушы желілерге – тарату пункттерден немесе қалқандардан тікелей электр қабылдағыштарға баратын желілерді айтамыз. 2 – суретте жоғарғы тораптағы электр энергияны тарату және 2 а – суретте тек тарату тораптары көрсетілген.

       Жоғары кернеу қоректендіруші тораптарының құрылысы тек мына жағдайларда қажет, қоректендіру көзі электр қабылдағыштардан өте үлкен арақашықтықта орналасқан жағдайда және электрэнергияны тұтыну ауданында бір-бірінен өте қашық орналасқан көп трансформаторлы қосалқыстанциялар болғанда, мысалы, қалаларда немесе ірі өнеркәсіптерді электрмен қамтамасыздандырғанда орналасу принциптеріне байланысты тораптар тұйықталған және ажыратылған болып бөлінеді.

       Ажыратылған торап электрэнергияны қоректендіру көзінің бір жағынан алатын бұтақталған желілерден тұрады, бұндай желіде бір учаскіде линия үзілсе осы учаскіден кейінгі барлық қабылдағыштар электрмен жабдықталуын тоқтатады.

       Тұйықталған торапта электрэнергия қабылдағыштарға 2 жағынан келеді, 4-шы суретте тұйықталған тораптың қарапайым схемасы келтірілген, онда, магистральдың кез-келген жері үзілген кезде қабылдағыштардағы электрмен жабдықтау тоқтамай беріледі.

2-сурет. Жоғары кернеулік электрлік тораптарды құрастырудың принципиалдық сызбасы:

а —қоректендіру және тарату торабы бар желі; б — тек тарату торабы бар желі; 1 — қорек көзі; 2 — қоректендіруші желі; 3 — тарату орны; 4 — тарату торабы; 5 — тұтынушы — қосалқы трансформатор станциясы.

                          3-сурет. Тармақталған торап   4-сурет. Бір қорек көзі бар тұйық торап

мысалы: К нүктесіндегі магистраль үзілген 1, 2, 3, 4 қабылдағыштар жоғарғы магистральдан қорек алады, ал 8, 7, 6, 5 қабылдағыштары – төменгі магистральдан алады. Тұйықталған тораптар электрмен жабдықтаудың қажетті сенімділігіне байланысты 1, 2 немесе одан да көп қорек қөздеріне ие бола алады. 5-ші сурет мысал ретінде 2 жақты қорегі бар торап көрсетілген.

5-сурет. Екі жақтан қоректендірілетін тұйық торап

Салыну орнына байланысты сыртқы және ішкі тораптар анықталады.

Сыртқы тораптар арнайы тіректерге ілінген жай сымдармен жасалынады (әуе желілері) және траншеядағы кабельдер, блоктар, (жер асты желілер), коллекторлар.

Ішкі тораптар ғимараттардың ішінде сымдармен жүргізіледі (көп жағдайда изоляцияланған), кабельдер мен шиналар жүргізіледі.

Лекция 5. Әуелік желілердің құрылымы

       Электрлік әуе желілері деп ашық ауада орналасқан, электр энергияны сымдарда тасымалдау және тарату үшін арналған құрылғыны айтады. Әуе желілерінің басты конструкцияны элементтеріне сымдар, изоляторлар, тіректер жатады. Әуе желілерін орындау үшін көп жағдайда мыстан, алюминийден, болаттан және қоспаларда жасалған сымдар қолданылады. Сымдар біртекті және көптетікті болады.

       Әуе желілерін қондыру үшін ағаштардан басқа темір және темір бетонды тіректер қолданылады. Ағаш тіректер қабығы алынған емен ағашынан жасалады. Кернеуі төмен желілерге басқанда ағаштарды қолдануға болады, мысалы

       қылқанжапырақ, шырша, пихта, емен және кедр қолданылады. Ағаш тіректер кернеуі 110 В дейін желілерде қолданылады. Ағаш тіректердің артықшылығы оның дайындалу қарапайымдылығында және басқа материалдардан жасалған тіректерге қарағанда арзандығында. Темір бетон тіректер индустриялық әдісте олардың жасалуы әлде қайда тиімді. Қазіргі жағдайда 6 – 10 кВ және 110 кВ-қа дейінгі кернеуі бар әуе желілерінде барлық жерде темір бетон тіректер қолданылады.

Электрлік әуе желілерде анкерлі тіректер қолданылады: аралық, бұрыштық, соңындағы және арнайы. Әуе желінің габариті деп ойдан шығарылған тік сызықпен, екі көрші орналасқан сымдардың қыстырылған нүктесін жалғайтын және арасындағы сымдардың ең төменгі нүктесіндегі вертикаль арақашықтықты айтамыз (сурет-6).

6-сурет. Әуелік желінің өлшемдері

Лекция 6. Кабелдік желілердің құрылымы

       Күштік кабельдер жер асты және су асты тасымалдау үшін және жоғарғы немесе төменгі кернеулерде энергияны тарату үшін қолданылады. Қазіргі уақытта қалаларда кабельдік желілерді әуелік желілер ығыстыруда, олардың қымбаттығына қарамастан көп жағдайларда кабельдік желілер өндіріс қоймаларында және завод аймақтарында қолданылады. Кабельдік желілердің басты артықшылығы олардың ұзақ мерзімге төзімділігі және атмосфералық құбылыстарға тәуелсіздігі. Сонымен қатар қала көшелері және өндіріс аумақтары электрлік сымдар мен тіректермен кедергіленбейді. Кабельдердің ток өткізуші сымдары мыс пен алюминиден жасалады. Диаметріне байланысты сымдар секторлы, сигментті болады.

       Ток өткізуші тарамдарына байланысты күштік кабельдік 1, 2, 3, 4 тарамды болады. Заводтар күштік кабельді келесі стандартты диаметрлі етіп дайындайды: 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500 және 600 мм².

       Кабельдердің оқшаулатқыш сырты ток өткізгіштер жилаларын бір-бірінен оқшаулату үшін (фазалық оқшаулатқыш) және жерден оқшаулату үшін (белдеулік оқшаулатқыш) үшін арналған. Оқшаулатқыш резинадан, пластиктен және конифольды май құрамында сіңдірілген қағаздан жасалады. Кабельдердің қорғаныш сырттары изоляциялық сырттардың дымқыл тиінуінен бүлінуінен және механикалық бүлінуден қорғайды.

Лекция 7. Брондалмаған кабелдермен және өткізгіш сымдармен жүргізілген ішкі тораптардың құрылымы

       Ғимараттың ішіндегі желілер күштік қабылдағыштарды және электрлік жарықтандыру шамдарын электрэнергияны қоректендіруге арналған. Ғимарат ішіндегі жүргізу ашық – қабырғаның, төбенің немесе жабық – қабырғаның ішінде табылуларда еденнің ішінде жүргізіледі.

       Күштік желілер үшін тоқтарды жүргізудің келесі әдістері қолданылады;      

       а) оқшаулатқыш тіректерде ашық;

       б) массалы құбырларда;

       в) болатты жұқа қабырғалы құбырда. Ашық жүргізу (оқшаулатылған және жалаңаш сымдар). Ғимарат ішінде қалыпты жағдайда орташа биіктікте жүргізілген магистраль үшін қолданылады. Болаттың (жұқа қабырғалы және су газөткізгіш), сонымен қатар пластмассалы (винилпластикті) құбырларда жүргізу механиканың бүлінуден сақтау қажет кезінде қолданылады. Жарылыс қауіпі бар, өрт қауіпі бар ғимаратта пластмассаны құбырларды қолдану тыйым салынады.

Лекция 8. Тораптарды токтасмалдағыштармен жүргізу

       Өнеркәсіп цехтарында көп жағдайда станоктар мен жабдықтардың орын ауыстырылуы және қайта жобалануы болады. Жабдықтардың орнын ауыстырған кезде оқшауланғыш сымдармен жасалған желілерді ауыстыруға тура келеді. Оқшаулатқыш сымдармен жасалған құбырларда орналастырылған өткізгіштерді технологиялық жабдықтардың орынауыстыруына икемдеу қиын. Бұл жабық тең өткізгіштерді, шиналарды жасап шығаруға әкеп соқты, шиналар оқшаулатқыштарда және торапқа салған күйде орналастырылады.

       Жабық ток өткізгіштер электр қабылдағыштарды қоректендірудің магистральды схемасының ыңғайлы конструкциясы болып табылады. Әсіресе көп орын алған штепсельді ток өткізгіштер, олар электр қабылдағыштың үлкен көлемде                                                                                жалғануын қамтамасыз етеді. Жабық ток өткізгіштер заводтарда жасалынады және тік учаскелерден комплектті түрінде – секциялардан тұрады, олар бірқатар секциялардың тізбектей жалғануы үшін өтпелі элементтермен қамтамасыздандырылған, тармақтану құрылғылары (бұрыштық, үшбұрыштық және крестік) сонымен қатар емізілмелі қораптардан тұрады.

       Ток өткізгіштер тіректерде орнатылады немесе подвескаларға ілінеді. Өзінің тағайындалуына байланысты ток өткізгіштер таратушы және магистральды болып бөлінеді. Тармақталған қораптар қорғаныс үшін және тармақталуды өшіру үшін (сақтандырғыштар, автоматтар және ажыратқыштар) тармақталуды өшіруші аппараттарға ие. Қораптардың көп бөлігінің құрылымдары тармақталуды штанганың көмегімен еденнен өшіруге мүмкіндік береді. Енгізілмелі қораптар құбырда немесе кабельмен оқшауланған сымдармен жасалған, қоректендіру линиясына ток өткізгішті қосу үшін қызмет етеді.

Лекция 9. Өткізгіштер мен кабельдердің электр тоғының әсерінен ысуы және оны қызып кетуден сақтау

       Электр тоғы өткізгіштің қызуын тудырады. Осы кезде шығарылатын жылу мөлшері өткізгіштің активті қарсыласуына, тоқтың пропорционалдық квадратына және тоқтың шығу уақытына:

Q=I² Rt,

мұнда:       Q – жылу мөлшері, дж;

       I – ток, а;

       R – өткізгіштің қарсыласуы, Ом;

       t – уақыт, сек.

       Жылу бөлінудің әсерінен өткізгіш температурасы көтеріліп ол қоршаған ортаға беріледі. Өткізгіштің температурасының өсуі жылудың өткізгіштің температурасының өсуі жылудың бірқалыпқа келуіне дейін жалғасады. Тоқтың мөлшері қанша болса, соғұрлым температура да жоғары болады.

Өткізгіштің температурасы ұзақ уақыт тоқ өтсе де, сыртқы температура бір қалыпты болса өткізгіш температурасыда бірқалыпты болады. Тәжірибеде көбіне температураның абсолютті көлеміне емес, қызудың температурасының көлеміне мән береді. Ол сыртқы орта мен өткізгіштің температурасының өзгерісіне тең:

τ =σ_пр – σ_ср

Лекция 10. Жылу бойынша кабельдер мен өткізгіштердің ұзақ уақытқа рұқсат етілген жүктемесі

Кез-келген өткізгіштегі ұзақ уақыт жүрген тоққа сыртқы орта температурасының әсерінен қалыпты температура орнайды. Ұзақ уақыт жүрген тоқтың шамасы ұзақ уақыт рұқсат етілген тоқтың жүктемесі деп аталады. Ұзақ уақыт рұқсат етілген тоқтың шамасы өткізгіштің көлденең қимасына, оқшаулама материалына және орналастыру әдісіне байланысты. Өткізгіштер мен кабельдерді жұмыс істеу режимі де әсер етеді. Ұзақ уақыт рұқсат етілген тоқ шамасы көп болады.

Қоршаған орта температурасы жыл мерзіміне, ауданға байланысты рұқсат етілген тоқтық жүктеме кестесі беріледі. Ғимарат ішіндегі және сыртындағы ауа температурасы 25⁰ С болып алынады. 0,7 – 0,8 м тереңдікке орналасқан кабель үшін жер температурасы 15⁰ С,  (жылулық Ом · см) жердің меншікті кедергісінде. Өткізгіштермен кабельдердің ұзақ уақыт рұқсат етілген тоқтық жүктемесі, алынған температураның бастапқы және соңғы мәніне байланысты жылулық есеп бойынша формуламен анықталады. Бірақ есептеудің қиындығына байланысты тәжірибеде дайын кестені қолданады. Кестеде көрсетілген тоқтың жүктеме мәнін қарап, өткізгіштер мен кабельдердің көлденең қимасы өскен сайын рұқсат етілген тоқтың көлденең қимамен тоқтың тығыздығына қатынасы азаяды. Бұл өткізгіштердің көлденең кимасы диаметр еселігіне пропорционал өседі. ( ), ал өткізгіштің жоғарғы қабаты диаметрдің бірінші еселігіне (F=πdl) пропорционал өседі. Сондықтан көлденең қимасының өсуіне қарай жоғарғы қабатының суыту шамасы, көлденең қимасының бірлігіне байланысты кемиді, бұл суыту жағдайын нашарлатады.

       Көлденең қимасын таңдауда бір өткізгіштің немесе кабельдің орнына екі көлденең қимасы кішісін таңдаған жөн. Мысалы 1 кВ кернеуге СБ маркалы көлденең қимасы 3х120мм² кабель үшін рұқсат етілген тоғы 390 а. Ал егер осы кабельді екі сол маркалы бірақ, көлденең қимасы 3х50мм² кабель үшін рұқсат етілген тоқ 2х235х0,9=403 а. Бұдан түсті металлды үнемдейміз. Әрине бұл жұмыс уақытын ұзартады, сол үшін бұл әдісті жиі қолданбаймыз.

Орналастыру әдісіне байланысты әр түрлі өткізгіштердің мәндерін біле отырып, кез-келген есепті шешуге болады. Жалаң өткізгіштермен жасалған ауа желілерін мысалға алайық.

Ұзақ уақыт рұқсат етілген тоқ I_доп, кедергісі R өткізгішпен өте, уақыт бірлігінде жылу бөледі.

Q=I²_доп R, дж/сек.

       Қоршаған ортаға жалаң өткізгіштің жоғарғы қабатымен берілетін жылу шамасы келесі формуламен анықталады:

Q=CF(σ_доп – σ_ср),

мұнда:       С – өткізгіштің жалаң қабатының жылу беру коэффициенті (2,3 · 10^-3 

         вт/см² · град, алынуы мүмкін);

       F – өткізгіштің жоғарғы қабаты, см²;

       σ_доп – өткізгіштің ұзақ уақыт рұқсат етілген температурасы, ⁰ С.

       σ_ср – ортаның алынған температурасы, ⁰ С.

       Жалаң өткізгіштерде, ашық ауа орналасқан, жылу берілуі конвекциямен аз шамада сәуле шығарумен жүзеге асады.

       Сондықтан ұзақ уақыт рұқсат етілген тоқта I_доп өткізгішпен берілген жылу шамасы ортаға берілген жылу шамасына тең

I²_доп R=CF(σ_доп – σ_ср).

       Өткізгіштің жоғарқы қабаты

F=10πdl,

ал өткізгіш кедергісі

,

мұнда:       l – өткізгіш ұзындығы, м;

 - өткізгіш материалының меншікті өткізгіштігі, ;

       s – өткізгіштің көлденең қимасының ауданы, мм²;

d – өткізгіш диаметрі, мм.

Лекция 11. Тоқтың экономикалық тығыздығы

Электр энергиясын тасымалдауда көлденең қимасының аз болуынан желідегі энергия шығыны көбейеді, ал көлденең қимасын үлкейту желі жүргізудегі бастапқы шығынға әкеледі. Экономика тұрғысынан көзделіп отырған бастапқы шығынды, қажет көлденең қимасы бар өткізгіш алуға жұмсау керек, мұны экономикалық көлденең қима деп атаймыз (S_э). Экономикалық қиманы анықтау көп еңбек пен уақытты қажет етеді, сондықтан тәжірибелік есептеуге ПУЭ тоқтың экономикалық тығыздығының шамасын тұрақтайды, j_э (а/мм²):

,

мұнда:       I_м – желінің қалыпты жұмысындағы есептік ток, а.

Нұсқаулық тоқтың экономикалық тығыздығы 1 кестеде көрсетілген, 5-8 жылдағы капиталдық шығынды ақтау бойынша.

                                                                                         Кесте 1.

Тоқтың экономикалық тығыздығы

Сағаттық жүктеменің максимумын қолдану ұзақтығы жүктеменің жылдық графигі бойынша анықталады:

,

мұнда:        – электрэнергиясының жылдық шығыны, кВт·сағ;

       – максимал активті қуат, кВт.

Максимум жүктемені қолдану ұзақтығының орташа шамасы: Қаланың ішкі жарықтандыруы 1500 – 2500, сыртқы жарықтандыру 2000 – 2600, бір ауысымда жұмыс істейтін өндіріс орындары 2000 – 3000, екі ауысым – 3000 – 4500 және үш ауысым – 4500 – 7000 сағ. жылына.

Тоқтың экономикалық тығыздығы бойынша өткізгіштерді көлденең қимасын тексеру немесе таңдау кезінде есептік тоқ апаттық және жөндеу режимін санамай анықталуы қажет. Алынған көлденең қима жақын стандарт көлденең қимаға келтіріледі.

а) сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1000 В при Т_max менее 4000 – 5000 ч в год;

Тоқтың экономикалық тығыздығы бойынша тексеріледі:

а) өндіріс желілері және кернеу 1000 В дейінгі ғимараттар;

б) кернеуі 1000 В дейінгі электр қабылдағыштарға тарамдар, өндіріс орындарының жарықтандыру желілері, тұрғын және қоғамдық ғимараттар;

в) уақытша ғимараттар желілері, аз қызмет ететін қондырғылар (3 – 5 жыл);

г) құрама шиналар;

д) кедергіге жүргізіп жіберу реостаттарына баратын өткізгіштер және т.б.

Тоқтың экономикалық тығыздығы максимум жүктемеде, барлық көлденең қималы өткізгіштер мен кабельдер үшін түнгі уақытта 40%жоғарылайды.

Лекция 12. Өткізгіштер мен кабельдерді қызудан сақтау

Өткізгіштер мен кабельдердің ұзақ уақыт қызуы, қысқа тұйықталулар өзекшелер мен оқшауламаның рұқсат етілген мәнінен температурасының жоғарылауына әкеледі, бұл оқшауламаның тозуына соқтырады. Оқшауламаның тозуы өртпен адамдардың электр тоғынан зақымдануына әкелуі мүмкін.

Мұны болдырмау үшін электрлік желілерде қорғаныс аппараттары қондырылады (балқымалы сақтандырғыштар, автомат ажыратқыштар, арнайы релелер). Бұлар қауіпті аймақты өшіріп тастайды.

Лекция 13. Электр энергиясының сапалық көрсеткіштері. Кернеуді реттеу

       Айнымалы ток электр желілері үшін электрэнергияның сапа көрсеткіштері болып рұқсат етілген ауытқулары және жиілік тербелістері және кернеу, қисық формалы синусоидалы емес кернеу, нейтральдардың ығысуы және басты жиіліктің симметриялы емес кернеуі саналады. Кейбір алдын ала берілген кернеулердің ауытқуының мәндерін қамтамасыз ету үшін, электр қабылдағыштарда келесі тәсілдер қолданылады:

1. Қоректендіру орталығында кернеу шиналарын реттеу;

2. Желі элементтеріндегі кернеудің шығынының көлемінің өзгеруі;

3. Берілетін реактивті қуаттың көлемінің ауытқуы;

4. Трансформатордың трансформация коэффициентінің өзгеруі.

1. Орталық қоректендірудегі (ОҚ) кернеуді реттеу барлық қоректендіру орталық желілерінің кернеуін өзгеруіне әкеп соғады және ол орталықтандырылған деп аталады, қалған реттеу тәсілдері кернеуді берілген учаскіде өзгертеді және кернеуді реттеудің жергілікті тәсілдері деп аталады. Қалалық желілердің ОҚ ретінде ЖЭО генератор кернеуінің шиналары немесе аудандық қосалқыстанцияның төменгі кернеу шиналары немесе терең енгізу қосалқыстанциялары қарастырылады. Осыдан кернеуді реттеу тәсілдері шығады. Генераторлық кернеуде ол генератордың қозу тоғының автоматты өзгеруімен өндіріледі. Номинал кернеуден ауытқуы ±5% шамасында рұқсат етіледі. Аудандық қосалқыстанцияның төменгі кернеу жағында реттеу. Жүктемедегі кернеуі бар трансформатордың көмегімен, линиялық реттегіштердің көмегімен және синхронды конденсатор көмегімен іске асады. Тұтынушылардың әр түрлі сұрансытарына байланысты реттеу құрылғылары бірге қолданыла береді. Орталық қоректендіруде кернеудің реттеудің варианттары 7-суретте көрсетілген. Мұндай жүйелер кернеу орталық-топтың реттеуі деген атқа ие.

Сурет-7. Қоректендіру орталығында кернеуді реттеудің принципиалдық сызбасы:

ТРПН – жүктеме кезінде реттеу қондырғылы трансформатор; СК –синхрондық компенсатор:                 ЛР – желілік реттегіш  

Қоректендіру орталығындағы шиналар қарсы реттеу іске асады яғни мұндай реттеуде үлкен жүктеме кезінде, желідегі кернеу шығындары көп кезде кернеу жоғарылайды, ал минимальды жүктеме кезінде – төмендейді. Жүктеме астындағы трансформатор диапазоны ±10÷12% дейінгі реттеуді жүзеге асырады, ал кейбір жағдайларда (жоғары кернеуі 110 кВ ТДН – типті трансформатор) ал кейбір жағдайларда 9 баспалдақты реттеуде 16%-ке дейін жетеді. Жүктеменің астындағы қалқымалы реттеу конструкциялары бар, бірақ олар қымбат болғандықтан арнайы жоғарғы талап кезінде кейбір жағдайларда қолданылады.

2. Элементтердегі кернеу шығынның өзгеруі кедергілер тізбегінің өзгеруімен жүзеге асуы мүмкін, мысалы, кабельдермен сымдардың қиылысуының өзгеруі, қарама қарсы жалғанған линия трансформатор сандарының қосылуы немесе ажыратылуы. Белгілі болғандай сымдардың қиылысуын таңдау қызу шарттарына, рұқсат етілген кернеу шығынына және токтың экономикалық тығыздығына сонымен қатар механикалық беріктігіне байланысты. Желінің реактивті кедергісі конденсатор тізбектей жалғанған кезде өзгеруі мүмкін (көлденең сиымдылықты компенсация).

Көлденең сыйымдылықты компенсация деп кернеуді көбейті үшін әр бір желі фазасына тізбектей статикалық конденсатор қосылғандағы кернеуді реттеу тәсілдерін айтады.

Белгілі электр тізбегінің суммалы реактивті кедергісі индуктивті және сиымдылықты кедергілердің арасындағы айырмасымен анықталады:

х_общ=х_L – х_С

Қосылған конденсаторлардың сиымдылығын көлемін өзгерте отырып, яғни х_С көлемінде, линиядағы шығынның көлемін алуға болады, ол электр қабылдағыштарында қысқыштарындағы кернеу көлемінің қосылуымен бірдей.

Лекция 14. Қуат пен энергия шығынын анықтау

Электр энергиясын тасымалдау трансформаторлар мен желілердегі қуат пен энергия шығынынсыз болмайды.

Көрсетілген шығындарды қорек көзінің қуатын көбейту арқылы жабуға болады. Бірақ бұл энергожүйе құруда капиталдық шығынның өсуіне әкеліп соғады. Сонымен қатар қуат пен энергия шығыны электрстанцияларында жанармай шығынына да себеп болады.

Сондықтан жобалауда осы шығындарды азайтуға тырысу қажет. Электрлік желі өткізгіштеріндегі және трансформаторлардағы қуат пен энергия шығынын анықтау әдістемесін қарастырайық.

Трансформатордағы активті қуат шығыны болат сымдардағы жүктемеден тәуелсіз шығындардан және орамдағы жүктемеге тәуелді шығындардан тұрады.

Трансформатордағы активті қуаттың шығыны келесі формуладан анықталады:

мұнда:        – номинал кернеудегі трансформатор болаттарындағы активті қуат

                   шығыны, кВт;

        – номинал кернеудегі трансформатор болаттарындағы жүктемедегі

                   активті қуат шығыны, кВт;

        – трансформатор жүктемесінің номинал қуатқа қатынасы.

Трансформатордағы реактивті қуат шығыны жүктемеден және шығыннан тәуелсіз магниттелу шығынынан тұрады.

Көрсетілген шығындар келесі ережеден анықталады:

, шамалары трансформаторларға арналған каталогтарда көрсетіледі,  және каталогтарда берілген ережелерден анықталады:

мұнда:       I_х.х% – трансформатордың зая жүріс тоғы, %;

       U_к% – қысқа тұйықталу кернеуі, %;

       I_н.т – трансформатордың номинал тоғы, а.

Лекция 15. Қуат коэффициенті және оны жоғарылату әдістері

Реактивті энергияның негізгі тұтынушылары болып асинхронды электр қозғалтқыштар, трансформаторлар және индуктивті пештер, газоразрядты лампалар және т.б. саналады.

Номинал жүктемеге жақын жүктемеде жұмыс істейтін АҚ соsφ жоғары мәніне ие болады. Электрқозғалтқыштың жүктемесі азайғанда қуат коэффициенті де азаяды. Бұл электрқозғалтқыш қысқыштарындағы активті қуат оның жүктемесіне пропорционал өзгереді, ал реактивті қуат өзгерусіз қалады. Бос жүріс режімінде соsφ ең аз шамада болады 0,1÷0,3.

Қуаттық трансформаторлар, асинхронды электрқозғалтқыштар сияқты 75% жүктемеде қуат коэффициентінің аз шамасына ие. Аса жүктемелі АҚ-да төмен соsφ ие. Төмендеткіш формадағы кернеудің өсуі қуат коэффициентінің азаюына себеп болады. Тізбекте индуктивті кедергісі (дроссель) бар газоразрядты шамдарды компенсациялау құрылғылары жоқ кезде қолдану қуат коэффициентін азайтады. Электрқозғалтқыш қуатын қажет механизмнің қуатына қарап таңдау қажет.

       Ал қондырылған қозғалтқыштарды таңдап қайта құру қажет. Бірақ, кейде мұндай ауыстыру активті энергия шығынына әкеледі, сондықтан қайсысы тиімді соны таңдау қажет. Бұдан басқа ауыстырған қозғалтқыштың рұқсат қызу шартына, жүктемесіне қарау қажет.