Меню

Аппараты распределения электрического тока

Передача и распределение электрической энергии

Передача и распределение электрической энергииЭлектроэнергетической системой называется электрическая часть энергосистемы и питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии.

В настоящее время в составе 6 объединенных энергосистем работает параллельно 74 районных систем.

Электроэнергетической сетью называется совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Подстанцией называется электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств до и выше 1000 В, аккумуляторной батареи устройств управления и вспомогательных сооружений.

Распределительным устройством называется электроустановка, служащая для приема и распределения электроэнергии и содержащая коммутационные аппараты, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства (компрессорные, аккумуляторные и др.), а также устройства защиты, автоматики и измерительные приборы.

Линией электропередачи (ЛЭП) любого напряжения (воздушной или кабельной) называется электроустановка, предназначенная для передачи электрической энергии на одном и том же напряжении без трансформации.

Передача и распределение электрической энергии

Рис. 1. Передача и распределение электрической энергии

По ряду признаков электрические сети подразделяются на большое количество разновидностей, для которых применяются различные методы расчета, монтажа и эксплуатации.

Электрические сети делятся:

трансформаторная подстанция1. По напряжению:

2. По уровню номинального напряжения:

а) сети низкого (напряжения (до 1 кВ);

б) сети среднего напряжения (выше 1 кВ и до 35 кВ включительно);

в) сети высокого напряжения (110 . 220 кВ);

г) сети сверхвысокого напряжения (330 . 750 кВ);

д) сети ультравысокого напряжения (выше 1000 кВ)

3. По степени подвижности:

а) передвижные (допускают многократное изменение трассы, свертывание и развертывание) — сети до 1 кВ;

б) стационарные сети (имеют неизменяемую трассу и конструкцию):

временные — для питания объектов, работающих непродолжительно (несколько лет);

постоянные — большинство электрических сетей, работающих в течение десятилетий.

4. По назначению:

электростанцияа) сети до 1 кВ: осветительные; силовые; смешанные; специальные (сети управления и сигнализации).

б) сети выше 1 кВ: местные, обслуживающие небольшие районы, радиусом действия 15. 30 км, напряжением до 35 кВ включительно; районные, охватывающие большие районы и связывающие электростанции электрической системы между собой и с центрами нагрузок, напряжением 110 кВ и выше.

5. По роду тока и числу проводов:

а) линии постоянного тока: однопроводные, двухпроводные, трехпроводные (+, -, 0);

б) линии переменного тока: однофазные (одно- и двухпроводные), трехфазные (трех- и четырехпроводные), неполнофазные (две фазы и нуль).

6. По режиму работы нейтрали: с эффективно заземленной нейтралью (сети выше 1 кВ), с глухозаземленной нейтралью (сети до и выше 1 кВ), с изолированной нейтралью (сети до и выше 1 кВ).

7. По схеме электрических соединений:

а) разомкнутые (нерезервированные):

Схемы разомкнутых сетей

Рис. 2 . Схемы разомкнутых сетей : а) радиальные (нагрузка только на конце линии); б) магистральные (нагрузка присоединена к линии в разных местах). б) замкнутые (резервированные).

Схемы замкнутых сетей

Рис. 3 . Схемы замкнутых сетей : а) сеть с двухсторонним питанием; б) кольцевая сеть; в) двойная магистральная линия; г) сложнозамкнутая сеть (для питания ответственных потребителей по двум и более направлениям).

8. По конструкции: электропроводки (силовые и осветительные ), токопроводы — для передачи электроэнергии в больших количествах на небольшие расстояния, воздушные линии — для передачи электроэнергии на большие расстояния, кабельные линии — для передачи электроэнергии на далекие расстояния в случаях, когда сооружение ВЛ невозможно.

К электрическим сетям предъявляются следующие требования : надежность, живучесть и экономичность.

Надежность — основное техническое требование, под которым понимается свойство сети выполнять свое назначение в пределах заданного времени и условий работы, обеспечивая электроприемники электроэнергией в необходимом количестве и надлежащего качества.

Необходимое количество электроэнергии определяется мощностью и режимом работы электроприемников. Качество электроэнергии зависит от параметров сети и определяется ГОСТ 13109-97, в которых приведены допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников: электродвигатели -5% . +10%; лампы рабочего освещения промышленных предприятий и общественных зданий, прожекторы наружногоюсвещения -2,5%. +5%; лампы освещения жилых зданий, аварийного и наружного освещения, прочие электроприемники ±5%.

электрические сетиНадежность обеспечивается:

1. применением схемы сети, учитывающей ответственность электроприемников;

2. выбором соответствующих марок проводов и кабелей;

3. тщательным расчетом сечений проводов и кабелей по нагреву, допустимой потере напряжения и механической прочности и расчетом устройств регулирования напряжения;

4. соблюдением технологии электромонтажных работ;

5. своевременным и качественным выполнением правил технической эксплуатации.

Живучесть электрической сети — это свойство выполнять свое назначение в условиях разрушающих воздействий в том числе и в боевой обстановке при воздействиях средств поражения противника.

1. использованием конструкций, которые наименее подвержены разрушению при воздействии поражающих факторов оружия противника;

Читайте также:  Сила тока в спирали электрокипятильника 4а который включен в сеть с напряжением 220в

2. специальной защитой сети от поражающих факторов;

3. четкой организацией ремонтно-восстановительных работ. Живучесть — основное тактическое требование.

Экономичность — это минимум затрат на сооружение и эксплуатацию сети при условии выполнения требований надежности и живучести.

1. применением типовых серийно выпускаемых и стандартных конструкций;

2. унификацией материалов и оборудования;

3. применением недефицитньгх и недорогих материалов;

4. возможностью дальнейшего развития, расширения и усовершенствования в процессе эксплуатации.

Источник

ЛЕКЦИЯ №1. НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ

МОДУЛЬ №1. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТАХ.

Электрические и электронные аппараты осуществляют управление потоком энергии от источника к потребителю. Они применяются в системах производства и распределения электрической энергии, в системах электроснабжения всех видов производства, в том числе и в системах электроснабжения электрического транспорта. Электрические и электронные аппараты наряду с электрическими машинами являются основными средствами электрификации и автоматизации. Стоимость их нередко оказывается соизмеримой со стоимостью управляемых ими электрических машин и оборудования или даже превышает ее.

Электрические и электронные аппараты предназначены для:

-управления режимами работы электрических цепей;

-защиты электрических цепей;

-регулирования параметров электрических цепей.

В зависимости от назначения аппараты можно разделить на следующие группы.

1. Коммутационные аппараты, осуществляющие переключения в цепях. Это рубильники, пакетные выключатели, выключатели нагрузки, выключатели высокого напряжения, разъединители, отделители, короткозамыкатели, автоматические выключатели, предохранители. Характерным для этой группы является относительно редкое их включение и отключение.

2. Ограничивающие аппараты предназначены для ограничения токов короткого замыкания (реакторы) и перенапряжений (разрядники).

3. Пускорегулирующие аппараты предназначены для пуска, регулирования частоты вращения, напряжения и тока электрических машин или других потребителей электрической энергии. Это контроллеры, контакторы, пускатели, резисторы, реостаты. Для этой группы характерны частые включения и отключения.

4. Контролирующие аппараты осуществляют контроль электрических или не электрических параметров. К этой группе относятся реле и датчики. В реле, при плавном изменение входной (контролируемой) величины, входной сигнал изменяется скачком. Датчики преобразуют непрерывное изменение входной величины в непрерывное изменение какой либо электрической выходной величины.

5. Аппараты для измерений изолируют цепи первичной коммутации (главного тока) от цепей измерительных и защитных приборов. Они преобразуют измеряемую величину до стандартного значения, удобного для измерений. Это трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, делители напряжения.

6. Регулирующие аппараты предназначены для регулирования заданного параметра по определенному, наперед заданному закону.

На электроподвижном составе (электровозах, трамваях, троллейбусах, вагонах метро) применяются аппараты специального исполнения, так называемые тяговые аппараты. В зависимости от основных функций тяговые аппараты относят к силовым, вспомогательным цепям и цепям управления.

В силовые и вспомогательные цепи преимущественно входят исполнительные аппараты систем управления. Это токоприемники и заземлительные устройства, соединяющие электрические цепи ЭПС с КС и через колесные пары с рельсами; коммутационные аппараты для группирования машин при пуске и торможении; резисторы и реакторы, применяемые для регулирования в этих режимах; аппараты прямой защиты, непосредственно воздействующие на защищаемую цепь (например, автоматические выключатели); аппараты косвенной защиты, работающие как датчики определенных величин.

Аппараты цепей управления имеют преимущественно распорядительно- информативное назначение в системе управления ЭПС. Это контроллеры, непосредственно управляющие движением ЭПС; кнопочные выключатели, управляющие отдельными аппаратами; автоматические регуляторы электрических и неэлектрических величин; блокировки различных видов, обеспечивающие правильную последовательность срабатывания аппаратов.

В зависимости от напряжения различают низковольтные аппараты-до 1000В (660В включительно) и высоковольтные аппараты свыше 1000В.

В электрических контактных аппаратах переключение цепей осуществляется электромеханическими элементами путем перемещения подвижных частей аппарата. Эти элементы просты в изготовлении и обслуживании, но обладают рядом недостатков:

-механической и магнитной инерционностью;

-нестабильностью характеристик вследствие изнашиваемости частей;

-незащищенностью от воздействия большего числа внешних и внутренних возмущений;

-относительно низкими надежностью и особенно ремонтопригодностью.

Однако только такие элементы обеспечивают гальваническую развязку цепей, отвечают требованиям электробезопасности в отношении обесточивания цепей и снятия напряжения.

Вэлектрических и электронных бесконтактных аппаратах, включение, отключение и переключение тока в электрической цепи осуществляется не механическим замыканием (размыканием) контактов, а скачкообразным изменением внутреннего сопротивления управляемого элемента, включенного в цепь последовательно с нагрузкой. В качестве такого элемента применяют магнитные усилители (МУ) с обратной связью, работающие в релейном режиме и полупроводниковые приборы, меняющие своё сопротивление в зависимости от силы тока управления.

В электронных аппаратах процессы включения, отключения и регулирования параметров осуществляются с помощью бесконтактных силовых полупроводниковых элементов (тиристоров, транзисторов, диодов). Полупроводниковые элементы обладают минимальной инерционностью. Их характеристики стабильны в течение продолжительного времени, элементы обеспечивают высокую надежность работы аппаратов, хотя в этом случае не происходит абсолютного разъединения отключаемых цепей.

Читайте также:  Сколько ставить ток для зарядки аккумуляторов

Электронные аппараты являются перспективными, особенно в системах, которые в условиях эксплуатации требуют повышенной надежности, высокого быстродействия, большого срока службы, когда аппараты находятся под воздействием вибраций или в атмосфере ядовитых газов. Область применения электронных аппаратов ограничивается, в первую очередь, ростом перегрузок по току и увеличением перенапряжений в коммутируемой цепи, большими потерями энергии во включенном состоянии, влиянием температуры и радиации. Совмещение положительных качеств аппаратов с электромеханическими и полупроводниковыми элементами привело к созданию аппаратов принципиально нового типа — комбинированных (гибридных) с высокими технико-экономическими показателями. У них высокая износостойкость, большая перегрузочная способность, относительно малые габариты, малые потери во включенном состоянии, повышенная надежность и долговечность.

Благодаря достижениям микроэлектроники создается возможность использования современной элементной базы, например, микропроцессоров, в системах управления электронными аппаратами.

Вопросы для самопроверки:

· Для чего предназначены электрические и электронные аппараты?

· На какие группы, в зависимости от назначения, разделяются электрические и электронные аппараты?

· Достоинства и недостатки электрических контактных аппаратов?

· Каким образом производится коммутация тока в электрической цепи бесконтактными аппаратами?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Электрические аппараты

Электрический аппарат (ЭА) – это электрическое устройство, которое используется для включения и отключения электрических цепей, контроля, измерения, защиты, управления и регулирования установок, предназначенных для передачи, преобразования, распределения и потребления электроэнергии.

Понятие «электрический аппарат» охватывает обширный круг бытовых и промышленных устройств. Многообразие самих аппаратов и выполняемых ими функций, совмещение в одном аппарате нескольких функций не позволяет строго классифицировать их по одному какому-то признаку.

Классификация электрических аппаратов может быть проведена по ряду признаков: назначению, области применения, принципу действия, роду тока, исполнению защиты от воздействия окружающей среды, конструктивным особенностям и т.д. Основной является классификация по назначению, которая предусматривает разделение электрических аппаратов на следующие большие группы:

· коммутационные аппараты распределительных устройств, служащие для включения и отключения электрических цепей. К этой группе относятся рубильники, пакетные выключатели, выключатели высокого напряжения, разъединители, отделители, короткозамыкатели, автоматические выключатели, предохранители. Для аппаратов этой группы характерно относительно редкое их включение и выключение;

· ограничивающие аппараты, предназначенные для ограничения токов короткого замыкания (к.з.) (реакторы) и перенапряжений (разрядники). Режимы короткого замыкания и перенапряжений являются аварийными, и эти аппараты редко подвергаются наибольшим нагрузкам;

· пускорегулирующие аппараты, предназначенные для пуска, регулирования частоты вращения, напряжения и тока электрических машин или каких-либо других потребителей электроэнергии. К этой группе относятся контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, пускатели, резисторы и реостаты. Для аппаратов этой группы характерны частые включения и отключения, число которых достигает 3600 в час и более;

· аппараты для измерений, с помощью которых цепи первичной коммутации (главного тока) изолируются от цепей измерительных и защитных приборов, а измеряемая величина приобретает стандартное значение, удобное для измерений. К ним относятся трансформаторы тока, напряжения, емкостные делители напряжения;

· электрические регуляторы, предназначенные для регулирования заданного параметра по определенному закону. В частности, такие аппараты служат для под-держания на неизменном уровне напряжения, тока, температуры, частоты вращения и других величин.

Разделение электрических аппаратов по другим признакам, например, по областям применения, более условно. Аппараты для электрических систем и электроснабжения объединяют в группу аппаратов распределительных устройств низкого и высокого напряжения. Аппараты, применяющиеся в схемах автоматического управления электроприводом и для автоматизации производственных процессов, объединяют в группу аппаратов управления.

По номинальному напряжению электрические аппараты разделяются на две группы: аппараты низкого напряжения НН (до 1000 В) и высокого напряжения ВН (более 1 кВ).

Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам, весьма разнообразны и зависят от назначения, условий эксплуатации, необходимой надежности и т.д. Однако можно сформулировать требования, которые являются общими для всех электрических аппаратов:

1) При номинальном режиме работы температура токоведущих элементов аппарата не должна превосходить значений, рекомендуемых стандартом или другими нормативными документами.

2) При коротком замыкании и других аварийных режимах токоведущие элементы аппарата подвергаются значительным термическим и динамическим воздействиям тока. Эти воздействия не должны вызывать остаточных явлений, нарушающих работоспособность аппарата после устранения короткого замыкания.

3) Изоляция электрических аппаратов должна выдерживать перенапряжения, которые имеют место в эксплуатации, и обладать определенным запасом, учитывающим ухудшение свойств изоляции с течением времени и вследствие осаждения пыли, грязи и влаги.

4) Контакты электрических аппаратов должны быть способны включать и отключать все токи рабочих режимов, а также и токи аварийных режимов, которые могут возникнуть в управляемых и защищаемых цепях.

6) В связи с широкой автоматизацией производственных процессов, применением сложных схем автоматики увеличивается число аппаратов, участвующих в работе. Возможность отказа в работе аппарата требует их резервирования и создания специальной системы поиска неисправностей. В связи с этим электрические аппараты должны обладать высокой надежностью.

Читайте также:  Сила тока датчик ваз

7) Масса, габаритные размеры, стоимость и время, необходимое для установки и обслуживания электрического аппарата должны быть минимальными. Отвечающие современным требованиям электрические аппараты за срок службы 25 лет не должны нуждаться в ремонте и сложной ревизии. Конструкция электрического аппарата должна обеспечивать возможность автоматизации в процессе их изготовления и эксплуатации.

Источник



Аппараты распределения электрической энергии до 1000 В

Дата добавления: 2014-04-26 ; просмотров: 3782 ; Нарушение авторских прав

К аппаратам распределения электрической энергии до 1000 В, или распределительным устройствам низкого напряжения, относятся автоматические воздушные выключатели, предохранители, неавтоматические выключатели (рубильники, пакетные выключатели). Эти аппараты предназначены для автоматического отключения отдельных участков электрических сетей в аварийных режимах (КЗ, перегрузки по току или напряжению, а также понижение напряжения) и для оперативных коммутаций в сетях (по команде оператора).

Все электрические аппараты входят в ту или иную энергосистему в соответствии с назначением. Любая энергосистема включает в себя источники, электрические сети (кабели, провода) и потребители.

Например, радиальная схема электроснабжения потребителей представлена на рис. 1 [2] и включает: Т1, Т2 – питающие трансформаторы; КТП – комплектную трансформаторную под-

станцию; QF1¸QF17 – автоматические выключатели; М1¸М9 – электродвигатели; РУ – распределительные устройства; L1¸L13 – соединительные кабели.

Электрические сети 0,4 кВ имеют наибольшее распространение, так как они применяются на всех промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, электростанциях и подстанциях.

На рис. 2 представлена электрическая схема комплектной трансформаторной подстанции (КТП) [1]. На вход (фазы А, В, С) может подаваться высокое напряжение, например 10 кВ. С выхода силового трансформатора Т1, как правило, снимается линейное напряжение 380 В.

В КТП входят: QS1 – высоковольтный выключатель нагрузки; FV1…FV3 – высоковольтные разрядники; FU5…FU7 – высоковольтные предохранители; Т1 – трансформатор напряжения; QF1, QF2, QF3 – автоматические выключатели; ТА1…ТА6 – трансформаторы тока; КМ2 – контактор; FU1…FU4 – низковольтные предохранители; РI – счетчик активной энергии; SА1…SА3 – переключатели; R1, R2 – резисторы; FV4…FV6 – разрядники низкого напряжения; ВL – фоторезистор; КV – реле напряжения; ЕL – осветительный прибор.

Но прежде подробней познакомимся с режимами работ энергосистемы и ответим на вопрос: для чего нужен тот или иной вид электрических аппаратов?

Существует три вида потребителей энергосистем: асинхронные двигатели (АД) с короткозамкнутым ротором (более 50% потребителей), осветительные установки и силовые полупроводниковые устройства.

В асинхронных двигателях могут возникать аварийные режимы вследствие ряда причин: короткое замыкание (КЗ) на зажимах двигателя, обрыв фазы статорной обмотки двигателя, технологические перегрузки и др.

Аварийные режимы в цепи асинхронного двигателя могут вызвать кратковременное увеличение тока в 12–20 раз по сравнению с номинальным (КЗ в цепи) или длительное прохождение тока перегрузки, который в 5–7 раз превышает номинальный.

Для защиты электрических сетей АД от короткого замыкания применяют автоматические выключатели, максимальный расцепитель тока, реле тока, предохранители. При обрыве фазы АД более эффективна минимальная токовая защита и температурная защита, менее эффективны тепловые реле. При технологической перегрузке лучше применять температурную защиту и тепловые реле. При нарушении охлаждения двигателя следует применять только температурную защиту.

В осветительных установках наиболее часто встречающийся аварийный режим – режим КЗ, поэтому в качестве защиты применяются автоматические выключатели или контакторы. Защита от перегрузки необходима только для осветительных установок, которые используются во взрыво- и пожароопасной средах.

Для защиты силовых полупроводниковых приборов от КЗ применяют быстродействующие автоматические выключатели, вакуумные выключатели, импульсные дуговые коммутаторы и другие аппараты.

Все перечисленные выше потребители электроэнергии работают в сетях с напряжением от 0,4 до 10 кВ. Стационарные силовые потребители и осветительные установки питаются от трехфазной четырехпроводной сети напряжением 380/220 В с глухо-заземленной нейтралью. Силовые потребители питаются от источника линейного напряжения (380 В), а осветительные приборы – от источника фазного напряжения (220 В). Мощные силовые потребители, например электродвигатели мощностью 160 кВт и выше, питаются напряжениями 660 В и 10 кВ.

В трехфазных сетях возможны следующие аварийные режимы: однофазное КЗ (60%); двухфазное КЗ на землю (20%); двухфазное КЗ (10%); трехфазное КЗ (10%).

Защита электрических сетей напряжением до 1000 В осуществляется с помощью автоматических выключателей и предохранителей. Если сеть находится в помещении, то она должна иметь также защиту от перегрузки, например, на базе автоматического выключателя с тепловым расцепителем.

Источник