Слайд 1Стандартизация в электроэнергетике
Лектор – Стрижова Татьяна Анатольевна
Цель дисциплины
– знакомство с нормами ГОСТ в области проектирования систем электроснабжения
и качества электроэнергии.
Слайд 2Стандартизация в электроэнергетике
Лекции
Практическая работа
Контрольная работа
Зачет
Слайд 3Кафедра электроснабжения
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ
Учебно-методический комплекс
Институт энергетический
Специальность
140211.65 – электроснабжение
Направления подготовки бакалавра
140200.62 – электроэнергетика
Санкт-Петербург
Издательство СЗТУ
2008
Слайд 4К основным целям стандартизации относятся:
- обеспечение безопасности продукции, работ
и услуг для окружающей среды, жизни, здоровья и имущества;
-
повышение качества продукции в соответствиис уровнем развития науки, техники и технологии;
- обеспечение технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции; экономия всех видов ресурсов;
- обеспечение единства измерений;
- устранение технических барьеров в производстве и торговле, улучшение конкурентоспособности продукции на мировом рынке;
- обеспечение безопасности хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф и других чрезвычайных ситуаций;
- содействие повышению обороноспособности и мобилизационной готовности страны.
Слайд 5Основные принципы стандартизации;
Организация работ по стандартизации;
Категории нормативных документов
и
виды стандартов;
Методические основы стандартизации
(ограничение, типизация, агрегатирование, унификация)
Слайд 6Изучение стандартов с перечислением их основных показателей:
Выполнение чертежей по СЭС
Категории
надежности
Выбор режима нагрузки трансформаторов
Показатели качества электроэнергии
Слайд 7ГОСТ 19431-84
Энергетика и электрификация.
Термины и определения
Слайд 8Электроэнергетическая система
Электроэнергетическая система - электрическая часть энергосистемы и питающиеся от
нее приемники электрической энергии, объединенные общностью процесса производства, передачи, распределения
и потребления электрической энергии.
Слайд 9Система электроснабжения
Система электроснабжения общего назначения - совокупность электроустановок и
электрических устройств энергоснабжающей организации, предназначенных для обеспечения электрической энергией различных
потребителей (приемников электрической энергии).
Слайд 10 Электрическая сеть
Электрическая сеть общего
назначения - электрическая сеть энергоснабжающей организации, предназначенная для передачи электрической
энергии различным потребителям (приемникам электрической энергии).
Слайд 11Центр питания
Центр питания - распределительное устройство генераторного напряжения электростанции
или распределительное устройство вторичного напряжения понизительной подстанции энергосистемы,к которым присоединены
распределительные сети данного района.
Слайд 12Точка общего присоединения
Точка общего присоединения - точка электрической сети
общего назначения, электрически ближайшая к сетям рассматриваемого потребителя электрической энергии,
к которой присоединены или могут быть присоединены электрические сети других потребителей.
Слайд 13Потребитель электрической энергии
Потребитель электрической энергии - юридическое или физическое
лицо, осуществляющее пользование электрической энергией (мощностью).
Слайд 152.1. Стандартизация терминов, определений, буквенных обозначений в электротехнике
В ГОСТ 19880-74
приведены основные понятия,
принятые в электротехнике. В нем сгруппированы
понятия,
относящиеся к области электромагнитных
явлений, к электрическому полю, электрическому току, магнитному полю, электрическим и
магнитным свойствам вещества, электрическим,
электронным и магнитным цепям, к теории
электрических цепей, и понятия, относящиеся
к процессам в электрических и
магнитных цепях и средах.
Слайд 16ГОСТ 1494-77 "Электротехника.
Буквенные обозначения основных величин"
устанавливает, что в
качестве буквенных
обозначений величин должны применяться
буквы латинского и греческого
алфавитов
при необходимости с нижними и (или) верхними
индексами.
ГОСТ 8.417-81 "Единицы физических величин"
предписывает обязательное применение
Международной системы
(международное сокращенное название - SI,
в русской транскрипции - СИ), а также
десятичные кратные и дольные от этих единиц.
Слайд 172.2. Правила выполнения электрических схем
Все схемы подразделяются по видам
и типам.
Виды схем обозначают буквами:
электрические - Э, оптические
- Л, энергетические - Р,
гидравлические - Г, пневматические – П и т. д.
Типы схем обозначают цифрами: структурные − 1,
функциональные − 2, принципиальные (полные) − 3,
соединений (монтажные) − 4, подключения − 5,
например,− ЭЗ.
Слайд 18Схема принципиальная − схема, определяющая полный состав элементов и связей
между ними, дающая детальное представление о принципах работы
(служит основанием для разработки конструкторских документов, например схем соединения (монтажных)).
Слайд 20Параметрические ряды
ГОСТ 8032-84 "Предпочтительные числа и ряды
предпочтительных чисел"
предпочтительные числа получают на основе
геометрической прогрессии, v-й член
которой равен
где R = 5, 10, 20, 40, 80 и 160, a v принимает целые
значения в интервале от 0 до R
знаменатель прогрессии Q =
).
Слайд 21Члены прогрессии, расположенные
в интервале от 1,00 до 10,00, составляют
исходный ряд. Ряды предпочтительных чисел не ограничиваются в обоих направлениях,
при этом предпочтительные числа менее 1 и более 10 получают делением или умножением членов исходного ряда на 10, 100, 1000 и т. д.
Допускаемые отклонения напряжений выбирают из ряда
0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 10; 15 % от номинальных значений
Слайд 22Стандартизация степени защиты оборудования
Степени защиты электрооборудования регламентируются ГОСТ 14254-96 (МЭК
529-89)
Код IP - система кодификации, применяемая для
обозначения степеней защиты,
обеспечиваемых оболочкой, от доступа к опасным частям,
попадания внешних твердых предметов, воды,
а также для предоставления дополнительной информации,
связанной с такой защитой.
IP 2 3 С Н
Буквы кода (Международная защита)
(International Protection)
Первая характеристическая цифра
(цифры от 0 до 6 либо буква X)
Вторая характеристическая цифра
(цифры от 0 до 8 либо буква X)
Дополнительная буква (при
необходимости) (буквы А, В, C, D)
Вспомогательные буквы (при
необходимости) (буквы Н, М, S)
Дополнительные и вспомогательные буквы опускают без
замены на X. При использовании более одной дополнительной
буквы применяют алфавитный порядок.
Слайд 26Номинальные напряжения UHOM
ГОСТ 721-97 .Номинальные напряжения свыше 1000 В.
ГОСТ 21128-83.Номинальные напряжения до 1000 В.
Слайд 27Номинальные напряжения
Для генераторов кВ :
13,8; 15,75; 18,0; 20,0; 24,0
и 27,0.
Сети и приемники, кВ : 6,10,20,35,110,220,330,500,750,
1150.
Слайд 28Наибольшее рабочее напряжения
7,2; 12 ; 24 ; 40,5 ; 126
;
252 ; 363 ; 525 ; 787;
1200 кВ
Слайд 30
МасштабЫ ЧЕРТЕЖЕЙ
ГОСТ 2.302
МасштабЫ уменьшения
1:2;1:2,5;1:4;1:5;1:10;1:15;1:20;1:25;1:40;1:50;1:75;1:100;1:200;
1:300;1:400;1:500;1:800;1:1000.
Масштабы увеличения
2:1;2,5:1;4:1;5:1;10:1;40:1;
50:1;100:1.
Обозначения условные
графические в схемах
Слайд 34Силовые трансформаторы
ГПП 110-330 кВ
QSG9
FV9
FV
Слайд 35Силовые трансформаторы
цеховые 6-10 кВ
Слайд 36Ограничители перенапряжений
ОПН 6-1150 кВ
Слайд 37Конденсаторные установки
6-10 кВ
Слайд 38Трансформаторы напряжения
6-330 кВ
Слайд 43Двигатели 6-10 кВ
Асинхронные
Синхронные
Слайд 44QS2
QS5
QSG1
QSG3
QSG5
QS3
QSG7
QSG8
QSG6
QSG2
QSG4
QS6
QSG10
QSG9
Слайд 47Автоматический выключатель
0,4 кВ
Слайд 50Проектирование систем электроснабжения
Должны рассматриваться вопросы перспективы развития энергосистем
и систем электроснабжения с учетом сочетания сооружаемых с действующими сетями
других классов напряжения
Слайд 51Централизация электроснабжения
Обеспечение централизованного электроснабжения всех потребителей электрической энергии
независимо от их принадлежности.
Слайд 52Потери электрической энергии
Обеспечение снижения потерь электрической энергии
Слайд 53Охрана окружающей среды
Соответствие принимаемых решений условиям охраны окружающей среды
Слайд 54Технологическое резервирование
Резервирование должно учитывать перегрузочную способность элементов электроустановок
Слайд 56ГОСТ 14209-97 . Режимы нагрузки силовых трансформаторов.
Слайд 57 В нормальном режиме учитывают:
1.Минимальное резервирование в аварийном режиме.
2. Категории потребителей.
3. Удельную плотность нагрузки.
Выбор трансформаторов
Слайд 58Номинальная мощность
S ном.тр. => S расч.тп / βз•N,
где β з - коэффициент загрузки трансформатора;
N - число
трансформаторов.
Слайд 59Условия перегрузки
β п.ав.· S ном. тр. ≥ S расч.тп.
Коэффициент перегрузки в аварийном режиме
β п.ав. = S расч.
тп / S ном. тр. ;
β п.ав. = < 1,5 ÷ 1,8.
Слайд 60Режим продолжительных аварийных перегрузок
Sном=< 2,5МВ•А →βп.ав.=1,8.
S
ном =100МВ•А →βп.ав=1,3.
Слайд 61Режим кратковременных
аварийных перегрузок
S ном =< 2,5 МВ•А → β=2.
S ном =100МВ•А → β=1,5.
Слайд 62 Коэффициент загрузки трансформатора в нормальном режиме:
βз.норм. =
S расч. тп / (N• S
ном. тр.)
Слайд 63Климатические исполнения ГОСТ 15150
Для макроклиматического района с умеренным климатом
У
Для макроклиматических
районов с умеренным и холодным климатом
УХЛ
Слайд 64.Трансформаторы 10 кВ
ТМ-400/10-У 1
ТМ-630/10-У 1
ТМ-1000/10-У 1
ТМ-1600/10-У 1
ТМ-2500/10-У 1
ТМ-2500/10/3, 15-У 1
ТМ-2500/10/6, 3-У 1
ТМ-4000/10 - У 1
ТМ-6300/10/6, 3 - У 1
Слайд 66Трансформаторы 35 кВ
ТМН-1600/35-У 1, УХЛ 1
ТМН-2500/35-У 1, УХЛ 1
ТМН-4000/35-УХЛ1
ТМН-6300/35-У 1
Слайд 68Трансформаторы 35 кВ
ТД-10000/35
ТДЦ-80000/35
ТДНС-10000/35 - У 1
ТДНС-10000/35 -УХЛ 1
ТДНС-16000/20 - У 1
ТДНС-16000/35 - У 1
ТДНС-16000/35 -УХЛ 1
ТРДНС-25000/35 - У 1
ТРДНС-32000/35 - У 1
ТРДНС-40000/35 - У 1
Слайд 69Трансформаторы 110 кВ
ТД-40000/110-У 1
ТД-40000/110-ХЛ 1
ТДЦ-80000/110-У 1
ТДЦ-40000/110-ХЛ 1
ТДЦ-125000/110-У 1
ТДЦ-200000/110-У
1
Слайд 71Трансформаторы 110 кВ
ТМН-2500/110 - У 1
ТМН-6300/110 У
ТДН-10000/110
У 1
ТДН-16000/110 У 1
ТДН-25000/110 У 1
ТРДН-25000/110 У 1
ТДН-40000/110 У 1
ТРДН-40000/110
У 1
ТРДН-63000/110 У 1
Слайд 72Значения букв и цифр
Т – трехфазное исполнение; вторая буква-
М, Д, ДЦ, Ц -изоляция масляная;
М-естественная циркуляция
трансформаторного масла с естественной циркуляцией воздуха;
Д – естественная циркуляция масла и принудительная воздуха.
Слайд 73Значения букв и цифр
ДЦ – принудительная циркуляция масла и воздуха;
Ц – принудительная циркуляция масла и охлаждающей воды; Р –
с расщепленной обмоткой низкого напряжения ; З – трансформатор без расширителя , защищенный азотной подушкой,герметичный
Слайд 74Значения букв и цифр
Н – с регулированием напряжения под нагрузкой
(РПН) ; числитель дроби – номинальная мощность , знаменатель– номинальное
напряжение; цифра после дроби – год разработки;
У1 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150.
Слайд 75Сухие трансформаторы
Тип ТС-250/10/0,4
Тип ТС-2000/10/0,4
Тип ТС-1000/0,415
Слайд 77Номинальные напряжения
Трансформаторы без РПН ,
U1:6(6,3);10,5(11); 20; 35; 330; 500;
750 кВ.
U2:6,3(6,6); 10(10,5); 22; 38,5;
121; 242; 347; 525; 787 кВ.
Слайд 78Номинальные напряжения
Трансформаторы с РПН,
U1:6(6,3); 10,5(11); 20(21); 35(36,75); 110(115); 220(230);
330; 500; 750 кВ.
U2:6,3(6,6); 10,5(11); 22; 38,5;
115(121); 230(242);
330; 500; 750 кВ.
Слайд 79
ГОСТ 13109-97.
Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения.
ГОСТ 30372-95.
Совместимость
технических средств электромагнитная.
Слайд 80Показатели качества электроэнергии
Отклонение напряжения
Колебания напряжения
Несинусоидальность напряжения
Несимметрия напряжения
Отклонение частоты
Провал напряжения
Временное перенапряжение
Импульсное
перенапряжение
Слайд 84Обобщённый узел нагрузки
Нагрузка в среднем составляет:
-10 %
специфической нагрузки (например, метро - 11 %);
-30
% освещение и прочее;
-60 % асинхронные электродвигатели.
Слайд 85Отклонение напряжения Нормально и предельно допустимые значения
δUy нop= ± 5 °/о UHOM..сети;
δUy пред= ± 1 О °/о UHOM..сети.
Виновники ухудшения КЭ –
энергоснабжающая организация.
Слайд 86Влияние отклонения напряжения
1. Срыв технологического процесса.
2. Освещение:
при величине напряжения 1,1UHOM срок службы ламп накаливания снижается в
4 раза; при величине напряжения 0,9UHOM снижается световой поток ламп накаливания на 40 % и люминесцентных ламп на 15 %.
Слайд 87Влияние отклонения напряжения
При U< 0,9Uном люминесцентные лампы мерцают, а при
0,8Uном просто не загораются.
3.Электропривод:при U< 0,85Uном момент АД снижается на
25 %. Двигатель может не запуститься или остановиться.
Слайд 88Влияние отклонения напряжения
4. При длительной работе на U=0,9Uном
срок службы двигателя снижается вдвое.
5.
При повышении напряжения на 1 % увеличивается потребляемая двигателем реактивная мощность на 3...7 %.
Слайд 89Действующее значение напряжения прямой последовательности основной частоты U(1)i при
i-ом
измерении
Слайд 91Измерение отклонения напряжения δUy,%
Слайд 92Способы выполнения требований ГОСТ
1.Снижением потерь напряжения.
2.Регулированием напряжения.
Слайд 93Снижение потерь напряжения
ΔU = (P·R + Q·X) / U т
п
■ Выбором сечения проводников линий электропередач (= R) .
■
Применением продольной емкостной компенсации реактивного сопротивления линии (X).
■ Компенсацией реактивной мощности (Q).
Слайд 94Регулирование напряжения U
Регулирование напряжения U
под нагрузкой - РПН
Такими устройствами оснащены 10-15% трансформаторов. Диапазон регулирования ± 16 %
с дискретностью 1,78 %.
Слайд 95Переключение без возбуждения - ПБВ
С отключением от сети.
Диапазон регулирования ± 5% с дискретностью 2,5
%.
Слайд 96Колебания напряжения
Колебания напряжения - быстро изменяющиеся отклонения напряжения.
Колебания напряжения происходят под воздействием быстро изменяющейся нагрузки сети.
Слайд 97Влияние колебаний напряжения
1. Вызывают брак продукции.
2. Способствуют отключению АСУ.
3. Вызывают вибрации
электродвигателя
4. При размахах колебаний более 15 % могут отключаться магнитные пускатели и реле.
Слайд 98Показатели колебаний напряжения
1. Размах изменения напряжения δU.
2. Доза фликера Pst
Слайд 100
Частота повторения изменений напряжения FUt , (1/с, 1/мин)
где m —
число изменений напряжения за время Т;
Т — интервал времени измерения, принимаемый равным
10 мин.
где m — число изменений напряжения за время Т;
т — интервал времени измерения, принимаемый равным 10 мин .
FUt = m/ Т,
Слайд 101
где Ui, Ui+1 - значения следующих один за другим экстремумов
или экстремума и горизонтального участка, определенных на каждом полупериоде основной
частоты, В.
Слайд 103Раздражающее действие фликера
При частоте колебаний 8,8 Гц
и размахах изменения
напряжения
δUt = 29 %.
Слайд 104Доза фликера
Кратковременную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения,
равном 10 мин. Длительную дозу фликера определяют на интервале времени
наблюдения 2 ч.
Слайд 105Предельно допустимое значение дозы фликера
Для кратковременной дозы фликера
Pst =1,0
- 1,38.
Для длительной дозы фликера Ри =0,74 - 1,0.
Слайд 106Предельно допустимое значение для сети 0,4 кВ
Для суммы
установившегося отклонения напряжения δUу и размаха изменений напряжения δUt в
точках сети UHOM = 0,38 кВ равно
±10 % от UHOM .
Слайд 107Мероприятия по снижению колебаний напряжения
1.Увеличение мощности короткого замыкания питающей системы.
2.Схемные
решения подключения спокойной нагрузки.
Слайд 109Несинусоидальность напряжения
Источники искажения формы синусоидальных токов и напряжений: генераторы,
трансформаторы, преобразовательные устройства и нелинейные нагрузки.
U(t)нarpyзки = U(t)ceти - i(t)•Z
(t).
Слайд 110Показатели несинусоидальности напряжения
-коэффициент искажения синусоидальности
кривой напряжения;
-коэффициент i-ой гармонической составляющей
напряжения.
Слайд 111Коэффициент искажения
синусоидальности кривой напряжения, %
Нормально
Предельно
допустимое
допустимое
значение значение
0,38 кВ 8,0 0,38 кВ 12,0
6-20 кВ 5,0 6-20 кВ 8,0
35 кВ 4,0 35 кВ 6,0
110-330 кВ 2,0 110-330 кВ 3,0
Слайд 112Влияние искажения синусоидальности
Перегрев и разрушение нулевых рабочих
проводников кабельных линий вследствие их перегрузки токами третьей гармоники
Слайд 113Влияние искажения синусоидальности
Дополнительные потери в трансформаторах (из-за высших гармоник)
Ухудшаются условия
работы батарей конденсаторов.
Ускорение старения изоляции оборудования.
Помехи в сетях телекоммуникаций.
Слайд 115
F(t)=
A0 +Σ[аксоsкωt +bкsinкωt ];
Σ cк sin(кωt +φк), ĸ =1,2,3…
Слайд 116Симметрия относительно оси абсцис
А0=с 2= с 4=…=0.
Слайд 117Симметрия относительно оси ординат, bк=0
Слайд 118Симметрия относительно
начала координат, aк=0
Слайд 119Действующее значение периодической несинусоидальной переменной
Слайд 120
Определить действующее значение напряжения , если
е(t)=10+50 sin кωt +
10sin 3кω t
Слайд 123
Векторная диаграмма напряжений прямой и обратной последовательности
Слайд 124
Векторная диаграмма напряжений прямой и нулевой последовательности
Слайд 125
Формулы ГОСТ для определения напряжений U1 прямой и U2 обратной
последовательностей:
Слайд 126
Коэффициент несимметрии напряжений:
-по обратной последовательности равен, %
-по
нулевой последовательности равен, %
Слайд 127График коэффициентов несимметрии по обратной последовательности ДСП
Слайд 128Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента:
-несимметрии напряжений по обратной
последовательности в электрических сетях равны 2,0 и 4,0 % ;
-несимметрии напряжений по нулевой последовательности в сетях с номинальным напряжением 0,38 кВ также равны 2,0 и 4,0 % .
Слайд 129Мероприятия по снижению несимметрии напряжения
∙ Равномерное распределение нагрузки по
фазам.
∙ Применение симметрирующих устройств.
Слайд 131Отклонение частоты
Нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты
равны ±0,2 и ±0,4 Гц соответственно.
Снижение частоты происходит при дефиците
мощности работающих в системе электростанций.
Слайд 132Меры подержания частоты
1. Модернизация существующих и строить новые
электростанции. 2.Автоматическая частотная разгрузка (АЧР), то есть отключение части потребителей
при снижении частоты. Это ещё называют веерными отключениями.
Слайд 133Провал напряжения
Вызван повреждением оборудования и линий.
Предельно допустимая глубина
провала напряжения δUп ≤ 20 кВ;
Длительность провала напряжения Δtп
= 30 с.
Слайд 135Фиксируют начальный момент времени tн резкого спада:
tн при 0,9Uном
и конечный момент времени
tк при 0,9Uном
Длительность провала напряжения Δtп
в секундах по формуле
Δtп = tк - tн
Слайд 136Временное перенапряжение
Возникают при коммутациях оборудования и при
коротких замыканиях на землю (длительные).
Внезапное и значительное
повышение напряжения (более 110 % Uном) длительностью более 10 миллисекунд.
Слайд 138Коэффициента временного перенапряжения
Измеряют амплитудные значения напряжения Uа на каждом
полупериоде основной частоты при напряжении, равном 1,1Uном. Длительность фронта до
5 мс.
Определяют максимальное из измеренных амплитудных значений напряжения Ua max.
KперU= Ua max / Uном
Слайд 139Импульсное перенапряжение
Резкое повышение напряжения длительностью менее 10 миллисекунд.
Слайд 140Источники импульсных перенапряжений
Импульсные перенапряжения возникают при грозовых
явлениях и при коммутациях оборудования (трансформаторы, двигатели, конденсаторы, кабели), в
том числе при отключении коротких замыканий.
Слайд 145Значения коммутационных импульсных напряжений
Uном, кВ
Uком,кВ
0,38
4,5
3 15,5
6 27
10 43
20 85,5
35 148
110 363
220 705
85,5
148
363
705
Слайд 146Грозовые импульсные напряжения для трансформаторов
Uном, кВ
Uком,кВ
6
60
10 80
35 200
110 480
220 750
Слайд 148Максимальная полуширина зоны rс в горизонтальном сечении на высоте hc
Слайд 149Ширина горизонтального сечения в центре между молниеотводами 2rсх на высоте
hx ≤ hc
Ширина горизонтального сечения ℓх на высоте hх
≥hс
Слайд 150Для расстояния Lc≤ L≤ Lmax высота hc определяется по выражению: