Приемники электрической энергии

Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии (в том числе электрическую, по с другими параметрами) для ее использования.

По технологическому назначению их классифицируют в зависимости от вида энергии, в который данный приемник преобразует электрическую энергию, в частности:

механизмы приводов машин и механизмов;

электротермические и электросиловые установки;

установки электроде астения;

установки электростатического и электромагнитного поля,

установки искровой обработки;

электронные и вычислительные машины;

устройства контроля и испытания изделий.

Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

Федеральный закон «Об энергетике» называет потребителем электрической и тепловой энергии лицо, приобретающее ее для собственных бытовых или производственных нужд, а субъектами электроэнергетики — «лиц, осуществляющих деятельность в сфере электроэнергетики, в том числе производство электрической и тепловой энергии, энергоснабжение потребителей» предоставление уснут по передаче электроэнергии, оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике, сбыт электроэнергии, организацию купли-продажи электроэнергии».

Классификация электроприемников по обеспечению надежности электроснабжения

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории:

Электроприемники I категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники II категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории – все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий. Это приемники вспомогательных цехов, несерийного производства продукции и т.п.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания. Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

Классификация приемников электротехнической энергии

Потребители электрической энергии характеризуются по:

1. суммарной установленной мощности электроприёмников;

2. по принадлежности к отрасли промышленности (например сельское хозяйство);

3. по тарифной группе;

4. по категории энергетической службы.

Электротехнические установки, производящие, преобразующие, распределяющие и потребляющие электроэнергию, по уровню напряжения подразделяются на электроустановки напряжением выше 1 кВ и до 1 кВ (для электроустановок постоянного тока – до 1,5 кВ). Электроустановки напряжением до 1 кВ переменного тока выполняются с глухозаземленной нейтралью, а в условиях с повышенными требованиями к безопасности – с изолированной нейтралью (торфяные разработки, угольные шахты, передвижные электроустановки и т.п.).

Установки выше 1 кВ подразделяются на установки:

1) с изолированной нейтралью (напряжением 35 кВ и ниже);

2) с компенсированной нейтралью (включенной на землю через индуктивное сопротивление для компенсации емкостных токов), применяются для сетей напряжением до 35 кВ и редко 110 кВ;

3) с глухозаземленной нейтралью (напряжением 110 кВ и выше).

По роду тока все электроприемники, работающие от сети, можно разделить на электроприемники переменного тока промышленной частоты 50 Гц (в ряде стран используют 60 Гц), переменного тока повышенной или пониженной частоты, постоянного тока.

Большинство электроприемников промышленных потребителей электроэнергии работает на переменном трехфазном токе частотой 50 Гц.

Установки повышенной частоты применяют:

Для получения частоты до 10 000 Гц применяют тиристорные преобразователи, для частоты свыше 10 000 Гц используют электронные генераторы.

Электроприемники пониженной частоты используются в транспортных устройствах, например для прокатных станов (f =16,6 Гц), в установках для перемешивания металла в печах (f = 0…25 Гц). Кроме того, пониженную частоту напряжения используют в индукционных нагревательных устройствах.

Опыт применения промышленной (50 Гц) и повышенной (60 Гц) частот подтвердил экономическую целесообразность частоты 60 Гц, а технико-экономические расчеты показали, что оптимальной следует считать частоту 100 Гц.

Характерные приёмники электроэнергии

Все приёмники электроэнергии характеризуются различными параметрами. При этом режимы их работы описываются ГЭН, поэтому с целью анализа режимов электропотребления используют характерные приёмники электроэнергии, представляющие собой группы электроприёмников, схожих по режимам работы и основным параметрам.

К характерным электроприёмникам относят следующие группы:

Электроприемники постоянного тока

Постоянный ток применяют в гальваническом производстве (хромирование, никелирование и т.д.), для сварки на постоянном токе, для питания двигателей постоянного тока и т.п.

Исходя из перечисленных выше классификаций, наиболее сложную совокупность электроприемников представляет собой электропривод. Самым распространенным является асинхронный электропривод, характеризующийся значительным потреблением реактивной мощности, большими пусковыми токами и существенной чувствительностью к отклонениям напряжения сети от номинального.

В установках, не требующих регулирования скорости в процессе работы, применяются электроприводы переменного тока (асинхронные и синхронные двигатели). Нерегулируемые электродвигатели переменного тока – основной вид электроприемников в промышленности, на долю которых приходится около 70% суммарной мощности.

При выборе типа электродвигателя для нерегулируемого электропривода переменного тока часто руководствуются следующими соображениями:

Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются в мощных приводах с тяжелыми условиями пуска (в шахтных подъемниках и др.).

Электродвигатели таких общепромышленных установок как компрессоры, вентиляторы, насосы и подъемно-транспортные устройства в зависимости от номинальной мощности имеют напряжение питания 0,22 – 10 кВ. Номинальная мощность электродвигателей этих установок изменяется от долей киловатт до 800 кВт и более. Названные электроприемники относят, как правило, к I категории надежности электроснабжения. Например, отключение вентиляции в цехах химических производств требует эвакуации людей из помещений и, следовательно, остановки производства.

Преобразование электроэнергии переменного тока в постоянный требует затрат на установку преобразовательных агрегатов и аппаратуры управления, на строительство помещений для них, а также эксплуатационных расходов на их обслуживание и на потери электроэнергии. Поэтому стоимость системы электроснабжения и удельная стоимость электроэнергии на постоянном токе выше, чем на переменном. Двигатели постоянного тока стоят дороже, чем асинхронные и синхронные двигатели. Регулируемые приводы постоянного тока применяются в тех случаях, когда требуется быстрое, широкое и (или) плавное изменение частоты вращения.

Коэффициент мощности электроприемников

Важной характеристикой электроприемника является коэффициент мощности cos(φн). Коэффициент мощности является паспортной характеристикой, отражающей долю потребляемой активной мощности при номинальных нагрузке и напряжении. Номинальное значение cosφ электродвигателя зависит от его типа, номинальной мощности, частоты вращения и других характеристик. При эксплуатации электродвигателей их cosφ в основном зависит от загрузки.

Для электропривода крупных насосов, компрессоров и вентиляторов часто применяют синхронные двигатели, которые используются как дополнительные источники реактивной мощности в системе электроснабжения.

Из электротехнологических устройств наибольшие проблемы вызывают дуговые сталеплавильные печи из-за следующих причин:

Аналогичные с дуговыми сталеплавильными печами проблемы имеют электросварочные установки переменного тока. Особенно низкий у них cosφ.

Электрическое освещение также вызывает некоторые электросетевые проблемы, а именно: применяемые вместо ламп накаливания высокоэкономные разрядные лампы имеют нелинейную характеристику и чувствительны к кратковременным (доли секунд) перерывам электроснабжения. Однако эти проблемы в настоящее время решаемы за счет перевода ламп на высокочастотное питание через индивидуальные преобразователи частоты, что улучшает не только их светотехнические, но и энергетические параметры.

Источники света (лампы накаливания, люминесцентные, дуговые, ртутные, натриевые и др.) являются однофазными электроприемниками и для снижения несимметрии равномерно распределяются по фазам. Для ламп накаливания cosφ = 1, а для газоразрядных соsφ = 0,6.

К электроснабжению устройств управления и обработки информации предъявляются повышенные требования в отношении надежности и качества электроэнергии, поэтому они питаются, как правило, от источников гарантированного бесперебойного электроснабжения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Источники электрической энергии

Энергетическая проблема является одной из основных проблем человечества. Основными источниками энергии, на данный момент, являются газ, уголь и нефть. По прогнозным данным запасов нефти хватит на 40 лет, угля на 395 лет и газа на 60 лет. Мировая система энергетики подвергается гигантским проблемам.

Относительно электроэнергии, то источники электрической энергии представлены различными электростанциями – тепловыми, гидроэлектростанциями и атомными электростанциями. В результате стремительного истощения природных энергетических носителей на первый план выводится задача по поиску новых методов получения энергии.

Источники основной электрической энергии

Работают на органическом топливе – мазут, уголь, торф, газ, сланцы. Размещаются ТЭС, главным образом, в том регионе, где присутствуют природные ресурсы и вблизи крупных нефтеперерабатывающих предприятий.

Для нагрева воды требуется энергия тепла, которая выделяется в результате ядерной реакции. А в остальном она схожа с тепловой электростанцией.

Нетрадиционные источники энергии

К ним относятся ветер, солнце, тепло земных турбин и океанические приливы. В последнее время их все чаще используют как нетрадиционные дополнительные источники энергии. Ученые утверждают, что к 2050 году нетрадиционные энергоисточники станут основными, а обычные потеряют свое значение.

Есть несколько способов ее применения. Во время физического метода получения энергии солнца применяются гальванические батареи, способные поглощать и преобразовывать солнечную энергию в электрическую или тепловую. Также используется система зеркал, отражающая солнечные лучи и направляющая их в трубы, заполненные маслом, где концентрируется солнечное тепло.

В некоторых регионах целесообразнее использовать солнечные коллекторы, с помощью которых есть возможность в частичном решении экологической проблемы и использования энергии для бытовых нужд.

Основные достоинства энергии солнца – общедоступность и неисчерпаемость источников, полная безопасность для окружающей среды, основные экологически чистые источники энергии.

Главный недостаток – потребность в больших площадях земли для строительства солнечной электростанции.

Ветряные электростанции способны производить электрическую энергию только в том случае, когда дует сильный ветер. «Основные современные источники энергии» ветра – ветряк, представляющий собой достаточно сложную конструкцию. В нем запрограммированы два режима работы – слабый и сильный ветер, а также есть остановка двигателя, если очень сильный ветер.

Для производства электрической энергии используется энергия прилива. Для того, чтобы построить простейшую приливную электростанцию потребуется бассейн, перекрытое плотиной устье реки или залив. Плотина оснащена гидротурбинами и водопропускными отверстиями.

Вода во время прилива поступает в бассейн и когда происходит сравнение уровней воды в бассейне и в море, водопропускные отверстия закрываются. С приближением отлива водный уровень уменьшается, напор становится достаточной силы, турбины и электрогенераторы начинают свою работу, постепенно вода из бассейна уходит.

Новые источники энергии в виде приливных электростанций имеют некоторые минусы – нарушение нормального обмена пресной и соленой воды; влияние на климат, так в результате их работы меняется энергетический потенциал вод, скорость и площадь перемещения.

Плюсы – экологичность, невысокая себестоимость производимой энергии, сокращение уровня добычи, сжигания и транспортировки органического топлива.

• Нетрадиционные геотермальные источники энергии

Для производства энергии используется тепло земных турбин (глубинные горячие источники). Данное тепло можно применять в любом регионе, но расходы смогут окупиться лишь там, где горячие воды максимально приближены к земной коре – местности активной деятельности гейзеров и вулканов.

Основные источники энергии представлены двумя типами – подземный бассейн естественного теплоносителя (гидротермальный, паротермальный или пароводяной источники) и тепло горных горячих пород.

Первый тип представляет собой готовые к применению подземные котлы, из которых пар или воду добывать можно обычными буровыми скважинами. Второй тип дает возможность получения пара или перегретой воды, которые в дальнейшем можно использовать в энергетических целях.

Основной недостаток обоих типов – слабая концентрация геотермических аномалий, когда горячие породы или источники подходят близко к поверхности. Также требуется обратная закачка в подземный горизонт отработанной воды, поскольку термальная вода имеет множество солей токсичных металлов и химических соединений, которые нельзя сбрасывать в поверхностные водные системы.

Достоинства – данные запасы неисчерпаемы. Геотермальная энергия пользуется большой популярностью благодаря активной деятельности вулканов и гейзеров, территория которых занимает 1/10 площади Земли.

Новые перспективные источники энергии – биомасса

Биомасса бывает первичной и вторичной. Для получения энергии можно использовать высушенные водоросли, отходы сельского хозяйства, древесину и т. д. Биологический вариант использования энергии – получение из навоза биогаза в результате сбраживания без доступа воздуха.

На сегодняшний день в мире накопилось приличное количество мусора, ухудшающего окружающую среду, мусор оказывает губительное влияние на людей, животных и на все живое. Именно поэтому требуется развитие энергетики, где будет использоваться вторичная биомасса для предотвращения загрязнения окружающей среды.

Согласно подсчетам ученых, населенные пункты могут полностью обеспечивать себя электроэнергией только за счет своего мусора. Более того, отходы практически отсутствуют. Следовательно, будет решаться проблема уничтожения мусора одновременно с обеспечением населения электроэнергией при минимальных расходах.

Преимущества – не повышается концентрация углекислого газа, решается проблема использования мусора, следовательно, улучшается экология.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Системы оперативного тока на электрических подстанциях

Назначение системы оперативного тока на электрических подстанциях

Совокупность источников питания, кабельных линий, шин питания переключающих устройств и других элементов оперативных цепей составляет систему оперативного тока данной электроустановки. Оперативный ток на подстанциях служит для питания вторичных устройств, к которым относятся оперативные цепи защиты, автоматики и телемеханики, аппаратура дистанционного управления, аварийная и предупредительная сигнализация. При нарушениях нормальной работы подстанции оперативный ток используется также для аварийного освещения и электроснабжения электродвигателей (особо ответственных механизмов).

Проектирование установок оперативного тока

Проектирование установки оперативного тока сводят к выбору рода тока, расчету нагрузки, выбору типа источников питания, составлению электрической схемы сети оперативного тока и выбору режима работы.

Требования, предъявляемые к системам оперативного тока

К системам оперативного тока предъявляют требования высокой надежности при коротких замыканиях и других ненормальных режимов в цепях главного тока.

Классификация систем оперативного тока на электрических подстанциях

Применяются следующие системы оперативного тока на подстанциях:

В системах оперативного тока различают:

Постоянный оперативный ток применяется на подстанциях 110-220 кВ со сборными шинами этих напряжений, на подстанциях 35-220 кВ без сборных шин на этих напряжениях с масляными выключателями с электромагнитным приводом, для которых возможность включения от выпрямительных устройств не подтверждена заводом-изготовителем.

Переменный оперативный ток применяется на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели 6(10)-35 кВ оснащены пружинными приводами.

Выпрямленный оперативный ток должен применяться: на подстанциях 35/6(10) кВ с масляными выключателями 35 кВ, на подстанциях 35-220/6(10) кВ и 110-220/35/6(10) кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда выключатели оснащены электромагнитными приводами; на подстанциях 110 кВ с малым числом масляных выключателей на стороне 110 кВ.

Смешанная система постоянного и выпрямленного оперативного тока применяется для уменьшения емкости аккумуляторной батареи за счет применения силовых выпрямительных устройств для питания цепей электромагнитов включения масляных выключателей. Целесообразность применения этой системы должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.

Смешанная система переменного и выпрямленного оперативного тока применяется: для подстанций с переменным оперативным током при установке на вводах питания выключателей с электромагнитным приводом, дл я питания электромагнитов включения которых устанавливаются силовые выпрямительные устройства. Для подстанций 35-220 кВ без выключателей на стороне высшего напряжения, когда не обеспечивается надежная работа защит от блоков питания при трехфазных коротких замыканий на стороне среднего или высшего напряжения.

В этом случае защита трансформаторов выполняется на переменном токе с использованием предварительно заряженных конденсаторов, а остальных элементов подстанции – на выпрямленном оперативном токе.

Система постоянного оперативного тока

В качестве источников постоянного оперативного тока используются аккумуляторные батареи типа СК или СН.

Потребители постоянного тока

Всех потребителей энергии, получающих питание от аккумуляторной батареи, можно разделить на три группы:

1) Постоянно включенная нагрузка – аппараты устройств управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, постоянно обтекаемые током, а также постоянно включенная часть аварийного освещения. Постоянная нагрузка на аккумуляторной батареи зависит от мощности постоянно включенных ламп сигнализации и аварийного освещения, а также от типов реле. Так как постоянные нагрузки невелики и не влияют на выбор батареи, в расчетах можно ориентировочно принимать для крупных подстанций 110-500 кВ значение постоянно включенной на грузки 25 А.

2) Временная нагрузка – появляющаяся при исчезновении переменного тока во время аварийного режима – токи нагрузки аварийного освещения и электродвигателей постоянного тока. Длительность этой нагрузки определяется длительностью аварии (расчетная длительность 0,5 часа).

3) Кратковременная нагрузка (длительностью не более 5 с) создается токами включения и отключения приводов выключателей и автоматов, пусковыми токами электродвигателей и токами нагрузки аппаратов управления, блокировки, сигнализации и релейной защиты, кратковременно обтекаемых током.

При переменном оперативном токе наиболее простым способом питания электромагнитов отключения выключателей является непосредственное включение их во вторичные цепи трансформаторов тока (схемы с реле прямого действия или с дешунтированием электромагнитов отключения при срабатывании защиты). При этом предельные значения токов и напряжений в токовых цепях защиты не должны превышать допустимых значений, а токовые электромагниты отключения (реле типов РТМ, РТВ или ТЭО) должны обеспечивать необходиму ю чувствительность защиты в соответствии с требованиями ПУЭ. Если эти реле не обеспечивают необходимой чувствительности защиты, питание цепей отключения производится от предварительно заряженных конденсаторов.

На подстанциях с переменным оперативным током питание цепей авто-матики, управления и сигнализации производится от шин собственных нужд через стабилизаторы напряжения.

Источниками переменного оперативного тока являются трансформаторы собственных нужд и измерительные трансформаторы тока и напряжения, осуществляющие питание вторичных устройств непосредственно или через промежуточные звенья – блоки питания, конденсаторные устройства. Переменный оперативный ток распределяется централизованно и, следовательно, при его использовании не требуется сложной и дорогой распределительной сети. Однако зависимость питания вторичного оборудования от наличия напряжения в основной сети, недостаточная мощность самих источников (измерительные трансформаторы тока и напряжения) ограничивает область применения оперативного переменного тока.

Трансформаторы тока служат надежными источниками для питания за-щит от коротких замыканий; трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд могут служить источниками для защит от повреждений и ненормальных режимов, не сопровождающихся глубокими понижениями напряжения, когда не требуется высокой стабильности напряжения и допустимы перерывы в питании.

Стабилизаторы напряжения предназначены для:

1) поддержания необходимого напряжения оперативных цепей при работе АЧР, когда возможно о дновременное снижение частоты и напряжения;

2) разделения оперативных цепей и остальных цепей собственных нужд подстанции (освещение, вентиляция, сварка и т.д.), что существенно повышает надежность оперативных цепей.

Система выпрямленного оперативного тока

Для выпрямления переменного тока используются:

Блоки питания стабилизированные типа БПНС-2 совместно с токовыми типа БПТ-1002 – для питания цепей защиты, автоматики, управления.

Блоки питания нестабилизированные типа БПН-1002 – для питания цепей сигнализации и блокировки, что уменьшает разветвленность цепей оперативного тока и обеспечивает возможность выдачи всей мощности стабилизированных блоков для срабатывания защиты и отключения выключателей.

Блоки БПН-1002 вместо БПНС-2 – для питания цепей защиты, автоматики, управления, когда возможность их использования подтверждена расчетом и не требуется стабилизация оперативного напряжения (например, при отсутствии АЧР).

Силовые выпрямительные устройства ТЧ на УКП и УКПК с индуктивным накопителем – для питания включающих электромагнитов приводов масляных выключателей. Индуктивный накопитель обеспечивает включение выключателя на короткое замыкание при зависимом питании цепей включения.

Блоки питания нестабилизированные БПЗ-401 применяются для заряда конденсаторов, которые используются для отключения отделителей, включения короткозамыкателей, отключения выключателей 10(6) кВ защитой минимального напряжения, а также отключения выключателей 35-110 кВ при недостаточной мощности блока питания.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник