Общая энергетика
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
?онструктивными особенностями, выполняются автотрансформаторы, которые также используются при передаче электрической энергии для повышения и понижения напряжения.
Современные трансформаторы и автотрансформаторы разнообразны по конструкции: однофазные и трёхфазные; сухие, масляные и с негорючим заполнителем бака; трёх- и пяти-стержневые; с герметичным баком и с расширителем для масла и т.п. Конструкции трансформаторов, их характеристики, режимы работы подробно рассматриваются в специальных дисциплинах.
Промышленная система переменного тока является трёхфазной, трёх- или четырёхпровдной. Нейтральная точка (нейтраль) источника питания и потребителя нагрузки может быть соединена с землей (заземленная нейтраль) или изолирована от земли (изолированная нейтраль), а отдельные фазы соединяются друг с другом по схеме "звезда" или "треугольник" (рис.2.2). При одинаковой (симметричной) нагрузке zA=zB=zC в соответствии с выражениями (1.8, 1.9) iA +iB +iC =0. Поэтому четвертый проводник, соединяющий нейтральные точки источника и нагрузки, не требуется. Он используется только в распределительных электрических сетях потребителей, работающих при напряжении 380/220 В. Назначение нулевого проводника - получение фазного напряжения 220 В и обеспечение безопасности работы обслуживающего персонала при наличии заземленной нейтрали. В электрических сетях некоторых типов, например, в бытовых электроустановках напряжением 380/220 В, выполняются два нулевых проводника - защитный и рабочий. Это значительно повышает безопасность пользователей. Требования к выполнению защитных и рабочих проводников изложены в [1] и рассматриваются в специальных дисциплинах.
Известны соотношения фазных и междуфазных (линейных) значений электрических величин для разных схем:
схема "звезда":
схема треугольник:
На рис.2.2.б приборы А1, V1, V2 регистрируют фазные величины, а А2, V3- линейные. На рис.2.2.в приборы А1, V1 регистрируют фазные величины, а А2, V2- линейные.
Режим нейтрали электрических сетей (рис.2.3.) определяется двумя факторами: безопасностью обслуживания и экономичностью. При изолированной нейтрали замыкание одного провода ЛЭП на землю в точке К не приводит к большому увеличению тока, т.к. отсутствует замкнутый электрический контур от начала фазной обмотки через точку замыкания к окончанию этой обмотки в точку N. Такие повреждения (на воздушных ЛЭП они составляют до 70%) не требуют немедленного отключения линии, что дает возможность отыскать замыкание в процессе эксплуатации, а затем устранить его. При этом не происходит отключения потребителя и перерыва в его электроснабжении. Такое же замыкание в сети с заземленной нейтралью приводит к резкому возрастанию тока, т.к. контур C-K-N оказывается замкнутым накоротко через землю. В этом случае специальные устройства релейной защиты и автоматики мгновенно отключают ЛЭП во избежание повреждения. Потребитель перестает получать по этой линии электроэнергию. Но при этом обеспечивается бльшая, чем в предыдущем случае, безопасность работников. Действительно, в схеме рис.2.3.а при не отключенном замыкании в точке К возможно случайное касание человеком другого провода. Через тело человека начнет протекать значительный ток, величина которого определяется значением междуфазного напряжения ВС и электрическим сопротивлением тела человека. Поражение электрическим током чрезвычайно опасно. В схеме рис.2.3.б подобный режим невозможен, т.к. ЛЭП мгновенно отключается от источника.
Каждая из рассмотренных схем имеет свою область применения. Электрические сети напряжением 6-10-35 кВ работают с изолированной нейтралью, остальные - с заземленной. Заземление нейтрали в сетях напряжением до 1000 В выполняется в целях обеспечения электробезопасности, а в сетях 110 кВ и выше - по экономическим соображениям, связанным со стоимостью изоляции. Подробнее этот вопрос рассматривается в специальных дисциплинах.
Рис.2.2. Схемы передачи электроэнергии:
а - общая блок-схема; б - четырёхпровдная система с заземленной нейтралью;
в - трёхпровдная система с изолированной нейтралью.
- источник электроэнергии; 2 - потребитель; 3 - провода ЛЭП
Рис.2.3. Режимы нейтрали
а - изолированная нейтраль; б - заземленная нейтраль
Конструкция ЛЭП. Различают два основных типа ЛЭП по конструкции: воздушные и кабельные (КЛЭП). Подробно эти вопросы рассматриваются в специальных дисциплинах, поэтому ограничимся краткими сведениями.
Основные элементы конструкции воздушных ЛЭП представлены на рис.2.4. Это провода, опоры, изоляторы, арматура. Используются неизолированные, в основном многопроволочные провода марки А (алюминиевые) и АС (сталеалюминевые). Провода АС имеют стальной сердечник 1, несущий механическую нагрузку, поверх которого навит алюминиевый провод. Провода имеют стандартное сечение. Каждому сечению соответствует длительно допустимый ток, а также удельное активное и реактивное сопротивление. Площадь сечения провода ЛЭП напряжением выше 1000 В предварительно выбирается по формуле
, мм2 (2.1)
где jэ -экономическая плотность тока, справочная величина, А/мм2; Iл - сила тока, протекающего в ЛЭП, А.
Полученное значение F округляется до ближайшего стандартного, при этом для воздушных ЛЭП напряжением 110 кВ сечение принимается не менее 70 мм2, а для линий напряжением 220 кВ - не менее 240 мм2, что связано с необходимостью снижения активных потерь мощности при кор?/p>