Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

методические указания и контрольные задания

для студентов очного и заочного отделении

образовательных учреждений среднего профессионального образования

По специальности

Техническая эксплуатация и обслуживание электрического

И электромеханического оборудования»

Нижний Тагил

2019

Рассмотрена и одобрена цикловой комиссией электротехнических дисциплин	Утверждена заместителем директора по учебной работе
Председатель ЦК: _______________Голосова Н.В.   Протокол № __ «____» ________________ 2019г.	Зам. Директора по УР: _______________Турова А. А.   «___» ______________ 2019г.

 

 

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по учебной дисциплине Электроснабжение и энергосбережение по профессии 13.02.11. Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования.

 

Разработчик:

Брюшина Л.С., преподаватель высшей квалификационной категории ГАПОУ СО «НТГМК»

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………….……………………………………………………......4

1 Тематический план ...............................................................................................................................5

2 Контрольная работа ...........................................................................................................................6

Библиография .............................................................................................................................................36

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Электроснабжение отрасли» для специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования». Программой дисциплины «Электроснабжение отрасли» предусматривается изучение студентами вопросов производства, распределения и потребления электрической энергии, что необходимо для всесторонней подготовки техника-электрика.

В результате изучения дисциплины студенты должны знать:

- основные сведения об энергетических системах;

- методы определения электрических нагрузок потребителей электроэнергии;

- теоретические основы защит электроприемников и электрических сетей от токов короткого замыкания и токов перегрузки;

- конструктивные особенности линии электропередач, кабельных линий и оборудования электрических подстанций;

- характер вредного влияния электротехнических объектов на окружающую среду и меры зашиты от него.

Изучение дисциплины основывается на знаниях, полученных студентами по общеобразовательным дисциплинам, а также по дисциплинам: «Электротехника», «Материаловедение», «Электрические машины», «Электрические аппараты».

В свою очередь дисциплина «Электроснабжение отрасли» является базовой для изучения профилирующих дисциплин, для выполнения курсового и дипломного проектов.

Основной формой изучения курса при заочном обучении является самостоятельная работа с учебниками и электронными источниками.

Приступая к изучению той или иной темы, следует внимательно прочитать содержание методического указания, затем проработать материал по учебнику и электронным ресурсам, и, если возникнут проблемы, обратиться за консультацией в колледж.

Рекомендуется кратко конспектировать основные положения изучаемого материала, расшифровывать ту или иную терминологию, зарисовывать графики, схемы и т.п.

Вариант контрольной работы определяется двумя последними цифрами шифра, например, шифр 2807, т.е. студент выполняет вариант №7. Если две последние цифры шифра превышают цифру 30, то следует вычитать 30 и полученная цифра будет номером варианта, например, шифр 2853, 53-30=23, т.е. студент выполняет вариант №23.

 

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

ВВЕДЕНИЕ

 

Раздел 1 Системы электроснабжения объектов

1.1 Понятие о системах электроснабжения

1.2 Назначение и типы электрических станций и режимы их работы

1.3 Структурные схемы передачи электроэнергии к потребителям

 

Раздел 2 Внешнее и внутреннее электроснабжение объектов напряжением до и выше 1000В

2.1 Понятие о внешнем и внутреннем электроснабжении объектов

2.2 Общие сведения о силовом и осветительном электрическом оборудовании напряжением до 1000В

2.3 Классификация приемников электроэнергии по требуемой степени бесперебойности электроснабжения и режимов работы

2.4 Устройство и конструктивное выполнение элементов систем электроснабжения

2.5 Главные понизительные (ГПП) и распределительные (ГРП) подстанции. Основное
электрооборудование электрических станций и подстанций

2.6 Цеховые трансформаторные подстанции

2.7 Картограмма нагрузок, выбор количества и месторасположения подстанций

2.8 Расчет электрических нагрузок

2.9 Выбор элементов схемы электроснабжения и защиты

2.10 Компенсация реактивной мощности

Раздел 3 Энергосбережение

4.1 Энергия и энергоресурсы

4.2 Эффективность использования энергии

4.3 Правовое обеспечение энергосбережения

4.4 Управление энергосбережением

4.5 Современное энергосбережение

4.6 Перспективное направление использования энергии

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Задача 1

Выбрать сечение трёхфазного кабеля с алюминиевыми токопроводящими жилами по экономической плотности тока

 

Номер варианта	P, кВт	U н , кВ	Тм, ч	Способ прокладки	L , км	t ср , ° C	t п , с	b , мм	n	I к , кА	cosφ
1, 16	20	0,38	5700	На воздухе	0,35	18	0,7	110	2	7,2	0,86
2, 17	150	6	2800	В земле	0,6	-2	0,29	210	2	4,9	0,91
3, 18	315	10	4600	В земле	0,7	-3	0,25	140	4	3,5	0,9
4, 19	65	0,38	6500	На воздухе	0,02	10	0,23	190	3	7,1	0,83
5, 20	250	6	4100	На воздухе	0,8	-5	0,2	130	4	6,4	0,85
6, 21	630	10	3500	В земле	1,2	20	0,8	170	3	2,8	0,9
7, 22	67	0,38	5100	В земле	0,09	-4	0,22	150	4	4,5	0,95
8, 23	360	6	4600	В земле	0,7	-3	0,25	140	4	3,5	0,96
9, 24	550	10	3300	На воздухе	0,08	13	0,21	170	5	2,65	0,94
10, 25	76	0,38	7000	В земле	0,3	35	0,25	120	2	8,1	0,82
11, 26	1600	6	3700	На воздухе	0,29	23	1	200	3	1,9	0,85
12, 27	700	10	3500	В земле	0,12	20	0,8	170	3	2,8	0,92
13, 28	200	0,38	6500	На воздухе	0,02	10	0,23	190	3	7,1	0,9
14, 29	2000	6	7000	В земле	0,3	35	0,25	170	5	2,65	0,86
15, 30	800	10	5500	В земле	0,8	0	0,24	160	4	3,7	0,93

Задача 2

Выбрать сечение провода ВЛЭП марки АС:

 

 

Номер варианта:	S н , МВА	U н , кВ	L , км	t ср, ˚С	cosφ	Тм, ч
1, 16	19,5	110	5	-5	0,85	2700
2, 17	18,1	110	30	0	0,89	3100
3, 18	17,5	110	8	+5	0,87	5200
4, 19	5,3	35	10	+10	0,91	4700
5, 20	18,4	110	12	+15	0,83	3500
6, 21	10,9	35	5	+20	0,97	2900
7, 22	7,2	35	16	+25	0,93	4400
8, 23	10,7	35	17	+30	0,88	5700
9, 24	13,4	110	14	+35	0,81	6000
10, 25	17,1	110	15	+40	0,84	3500
11, 26	16,2	110	8,7	-5	0,86	4000
12, 27	10,4	35	20	0	0,92	4900
13, 28	13,1	110	12	+5	0,94	5300
14, 29	10,7	35	7	+10	0,95	5800
15, 30	12,1	110	11	+15	0,82	5500

Задача 3

Выбрать число и мощность силовых трансформаторов для ГПП. Обосновать выбор и расшифровать марку выбранных трансформаторов. Пояснить способ охлаждения выбранных трансформаторов.

Номер варианта:	S мак, МВА	U1 , кВ	U 2, кВ	Кз.г.	t пм , ч	SI кат, %
1	4,8	35	6	0,6	1	10
2	3,5	110	10	0,65	2	20
3	7,3	35	10	0,7	3	30
4	5,6	110	6	0,75	4	40
5	10,5	35	6	0,8	1	50
6	8,8	110	10	0,85	2	60
7	18,7	35	10	0,9	3	70
8	14	110	6	0,95	4	80
9	28	35	6	0,6	1	15
10	22,4	110	10	0,65	2	25
11	4,2	35	10	0,7	3	35
12	40	110	6	0,75	4	45
13	7.6	35	6	0,8	1	55
14	3,8	110	10	0,85	2	65
15	10,7	35	10	0,9	3	75
16	5	110	6	0,95	4	85
17	18,3	35	6	0,6	1	17
18	7	110	10	0,65	2	27
19	26,3	35	10	0,7	3	37
20	6,1	110	6	0,75	4	47
21	7,2	35	6	0,8	1	57
22	8,3	110	10	0,85	2	67
23	9,5	35	10	0,9	3	77
24	23	110	6	0,95	4	87
25	19,3	35	6	0,6	1	13
26	31	110	10	0,65	2	23
27	7,8	35	10	0,7	3	33
28	27	110	6	0,75	4	43
29	9,8	35	6	0,8	1	53
30	16,2	110	10	0,85	2	63

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧИ 3

Задача 4

Определить токи и мощность короткого замыкания:

Вариант 1, 11, 21

Sн1=Sн2=63 МВА

X0=0,4 Ом/км

Sc=∞ Xc=0

230 кВ

Uк=20%

115 кВ

L=40 км

115 кВ

Sн=25 МВА

Uк=10,5%

6,3 кВ

K

Рис. 1

 

 

Вариант 2, 12, 22

 

Xd″=0,115

Sн1=Sн2=12  МВА

6,3 кВ

Iн=600А

Xр=4%

СБ-3×50

L=0,4 км

K

6,3 кВ

X0=0,083 Ом/км

R0=0,37 Ом/км

 

Рис. 2

Вариант 3, 13, 23

 

Sн1=Sн2=30 МВА

Xd″=0,131

10,5 кВ

115 кВ

115 кВ

6,3 кВ

K

Sн1=Sн2=25МВА

Uк=10,5%

L=70 км

X0=0,4Ом/км

Sн1=Sн2=6,3 МВА

Uк=10,5%

 

Рис. 3

 

Вариант 4, 14, 24

 

 

Sc=∞ Xc=0

230 кВ

Sн1=Sн2=80 МВА

Uк=11%

115 кВ

L=7,5 км

X0=0,4 Ом/км

115 кВ

6,3 кВ

АВР

К

Sн1=Sн2=16 МВА

Uк=10,5%

Iнр=1,5 кА

Xр=3%

Рис. 4

Вариант 5, 15, 25

 

Sc=∞ Xc=0

115 кВ

115 кВ

10,5 кВ

10,5 кВ

10,5 кВ

K

Sн1= Sн2=16 МВА Uк=10,5%

L=50 км X0=0,4 Ом/км

Iнр=200 А Xр=5%

X0=0,086 Ом/км R0=0,443 Ом/км

АВВГ-3×70

L=2,5 км

Рис. 5

 

Вариант 6, 16, 26

Sн=16 МВА

L=2,8 км

Х0=0,4 Ом/км

Sс= ∞

U=7,5%

К2

К1

37 кВ

6,3 кВ

Sн=4 МВА

СД

Sн=1000 МВА

X′′d=0,2

37 кВ

Xс=0

10,5 кВ

Uк=8%

Рис. 6

 

 

Вариант 7, 17, 27

L=6 км

Х0=0,4 Ом/км

Sс= ∞

Uк=7,5%

Xс=0

37 кВ

37 кВ

SH1=SH2= =6,3 МВА

6,3 кВ

АВВГ-3х150

L=3 км

Х0=0,074 Ом/км

Iн=300 А

Хр=3%

К

АВР

6,3 кВ

R0=0,206 Ом/км

Рис. 7

 

 

Вариант 8, 18, 28

Uк=10,5%

К

6,3 кВ

Sн=6,3 МВА

6,3 кВ

SH1=SH2= =16 МВА

115 кВ

L=15 км

Х0=0,4 Ом/км

115 кВ

U=10,5 %

SH1=SH2=10 МВА

Xd″=0,13

Рис. 8

 

Вариант 9, 19, 29

К

ВВГ-3х95

L=2 км

Х0=0,083 Ом/км

Iн.р=300А

Хр=5%

10,5 кВ

SH1=SH2=SH3=60 МВА

Xd″=0,132

10,5 кВ

R0=0,194 Ом/км

Рис. 9

 

 

Вариант 10, 20, 30

6,3 кВ

SH1=SH2=100 МВА

Xd″=0,125

U=9,5%

Sн=80 МВА

Uкв-н=11%

Sн=25 МВА

L=8 км

Х0=0,4 Ом/км

115 кВ

115 кВ

6,3 кВ

К

Рис. 10.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧИ 4

Задача 5

Аппаратный цех электротехнического завода потребляет активную мощность P₂ при коэффициенте мощности cosφ₂. Для питания потребителей цеха на подстанции установили трехфазные трансформаторы с первичным напряжением U_ном1. Однако энергосистема, ограничив потребление реактивной мощности до Qэ, называемой оптимальной, потребовала установить на низшем напряжении подстанции 380 В конденсаторы.

 

Определить:

• Необходимую мощность конденсаторной батареи Q_Б  и выбрать ее тип;

• Номинальную мощность трансформатора на подстанции в двух случаях:

1) до установки батареи;

2) после установки батареи;

• В обоих случаях определить коэффициент полезного действия трансформатора с
учетом фактической нагрузки. Сделать заключение о целесообразности компенсации реактивной мощности потребителей цеха.

Номер варианта:	Р2, кВт	cos φ2	Q Э ,, квар	U ном1, кВ	Номер  варианта:	Р2, кВт	cos φ2	Q Э ,, квар	U ном1, кВ
1	1150	0,75	350	10	16	1700	0,7	350	10
2	370	0,8	110	6	17	900	0,83	193	6
3	300	0,75	110	10	18	970	0,83	370	10
4	860	0,7	280	10	19	700	0,75	200	6
5	1500	0,8	400	10	20	2300	0,8	700	10
6	1000	0,8	220	10	21	750	1,8	225	6
7	220	0,75	80	6	22	160	0,65	50	6
8	600	0,85	150	10	23	750	0,82	120	10
9	370	0,8	110	6	24	1070	0,82	275	10
10	2000	0,65	1100	10	25	970	0,8	250	6
11	900	0,75	200	10	26	1300	0,85	370	10
12	750	0,8	225	6	27	1000	0,74	300	6
13	1500	0,77	330	10	28	640	0,86	200	6
14	180	0,75	50	6	29	1400	0,75	350	10
15	290	0,8	110	6	30	870	0,81	210	6

Выбор батареи конденсаторов

Под реактивной мощностью понимается электрическая нагрузка, создаваемая колебаниями энергии электромагнитного поля. В отличие от активной мощности реактивная, циркулируя между источниками и потребителями, не выполняет полезной работы. Принято считать, что реактивная мощность потребляется (Q_L), если нагрузка носит индуктивный характер (ток отстает по фазе от напряжения) и генерируется (Q_с) при емкостном характере нагрузки (ток опережает по фазе напряжение).

 

Реактивная мощность запасается в виде магнитного и электрического полей в элементах электрической сети, электроприемниках, обладающих индуктивностью и емкостью.

 

Основными электроприемниками реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели - на их долю приходится 60...65% потребляемой реактивной мощности, 20…25% приходится на трансформаторы, 10…15% - на другие электроприемники (преобразователи, реакторы, газоразрядные источники света) и линии электропередачи.

 

Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками, а следовательно, и снижение тока в генераторах и сетях.

Проведение мероприятий по компенсации реактивной мощности дает значительный техно-экономический эффект, заключающийся в снижении потерь активной мощности:

,

потерь напряжения:

в лучшем использовании основного оборудования, в увеличении пропускной способности элементов сети по активной мощности:

где Q_к – мощность компенсирующих устройств.

 

Во вновь проектируемых электрических сетях компенсация реактивной мощности позволяет снизить число и мощность силовых трансформаторов, сечения проводников линий и габариты аппаратов распределительных устройств.

Пример. Предприятие потребляет активную мощность P₂=1550 кВт при коэффициенте мощности cos φ=0,72. Энергосистема предписала уменьшить потребляемую реактивную мощность до 450 квар.

 

Определить:

 

1) необходимую мощность конденсаторной батареи и выбрать её тип;

 

2) необходимую трансформаторную мощность и коэффициент нагрузки в двух случаях:

 

а) до установки батареи;

 

б) после установки батареи. Выбрать тип трансформатора. Номинальное напряжение сети 10 кВ.

 

1. Необходимая трансформаторная мощность до установки конденсаторов

S _тр = P ₂ / cos φ ₂ = 1550/0,72 = 2153 кВА

По табл. 1 выбираем трансформатор типа ТМ-2500/10 с номинальной мощностью

2500 кВА. Коэффициент нагрузки

k _н = 2153/2500 = 0,86.

 

2. Необходимая предприятию реактивная мощность

Q = S _тр sin φ ₂ = 2153 ∙ 0.693 = 1492 квар.

3. Необходимая мощность конденсаторной батареи

Q _б = Q – Q _э = 1492 – 450 = 1042 квар.

По табл. 2 выбираем комплектные конденсаторные установки типа УК-0,38 – 540Н мощностью 540 квар в количестве 2 шт. Общая реактивная мощность составит Q’_б=2∙540=1080 квар, что близко к необходимой мощности 1042 квар.

 

4. Нескомпенсированная реактивная мощность

Q _нск = Q – Q ’_б=1492 – 1080= 412 квар.

 

5. Необходимая трансформаторная мощность

 

Принимаем к установке один трансформатор ТМ-1600/10 мощностью 1600 кВА. Его коэффициент нагрузки составит: k_н=1604/1600~1,0.

 

Таким образом, компенсация реактивной мощности позволила значительно уменьшить установленную трансформаторную мощность.

БИБЛИОГРАФИЯ

 

Основные источники:

1).Электроснабжение и энергосбережение с использованием возобновляемых источников энергии

Иванов Владимир Михайлович, Бахтина Ирина Алексеевна, Иванова Татьяна Юрьевна, Ильиных Сергей Викторович

2015г. Источник: Российская государственная библиотека (РГБ)

2).Программное обеспечение задач энергосбережения в системах электроснабжения энергоемких производств

Колесник Ю.Н.

2014г. Источник: Российская государственная библиотека (РГБ)

3).Автоматизированные гидроэнергетические установки для электроснабжения и энергосбережения автономных потребителей

Иванов Владимир Михайлович, Иванова Татьяна Юрьевна, Бахтина Ирина Алексеевна, Трутнев Павел Сергеевич

2015г. Источник: Российская государственная библиотека (РГБ)

 

Дополнительные источники:

1. www.matburo.ru/literat.php

2. www.gaudeamus.omskciti.com

3. www.alleng.ru

4. www.math.ru

5. www.4tivo.com/edukation

 

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

методические указания и контрольные задания

для студентов очного и заочного отделении

образовательных учреждений среднего профессионального образования

По специальности