Электрическое и электромеханическое оборудование

Электрическое и электромеханическое оборудование

Электрическое и электромеханическое оборудование

1._
Дайте понятие о коэффициенте спроса. Определите мощности подстанции методом коэффициента спроса

мощность подстанция молниеотвод

коэффициент спроса - отношение совмещенного максимума нагрузки приемников энергии к их суммарной установленной мощности.

Наиболее широкое применение для определения мощности шахтных подстанций нашел метод коэффициента спроса. Исходные величины для определения электрических нагрузок подстанций - установленная и присоединенная мощности приемников. Установленной мощностью (кВт) называется номинальная мощность всех приемников, питаемых от данной трансформаторной подстанции, за исключением резервных и работающих только в ремонтную смену. Для электродвигателей установленная мощность соответствует их номинальной мощности на валу, указанной на щитке. Присоединенной мощностью (кВт) называется мощность, потребляемая приемниками при работе с номинальной нагрузкой, т.е. присоединенная мощность равна установленной мощности, деленной на к.п.д. приемника:

Таким образом, мощность подстанции (трансформатора) определяется присоединенной мощностью токоприемников. Однако вследствие того, что мощность каждого электродвигателя выбрана с определенным запасом для работы машины и средняя нагрузка рабочей машины обычно ниже максимальной, а все токоприемники работают не одновременно, то при определении электрических нагрузок для выбора мощности трансформатора подстанции необходимо учитывать коэффициент одновременности работы токоприемников и коэффициент их загрузки. Коэффициент одновременности есть отношение номинальной мощности одновременно включенных в рассматриваемый момент приемников к общей мощности приемников, подключенных к данному трансформатору, где ΣPодн -номинальная суммарная мощность одновременно включенных приемников, кВт; ΣPуст - суммарная установленная мощность всех токоприемников, кВт. Коэффициент загрузки есть отношение фактической мощности, отдаваемой токоприемником (на валу) в рассматриваемый момент, к его номинальной мощностиф - фактическая мощность на валу электродвигателя, кВт; Рном - номинальная мощность электродвигателя, кВт. Из-за сложности определения двух указанных коэффициентов их заменяют одним, учитывающим неодновременную работу и неполную загрузку электродвигателей. Этот коэффициент получил название коэффициента одновременности использования присоединенной мощности или коэффициента спроса kс Коэффициент спроса есть отношение устойчивой максимальной нагрузки приемников к их суммарной присоединенной мощности. Под устойчивой максимальной нагрузкой понимается нагрузка, длящаяся не менее 30 мин. Таким образом, коэффициент спроса представляет собой в скрытой форме произведение устойчивых максимальных значений коэффициентов одновременности и загрузки. Так как в основу определения коэффициентов загрузки и одновременности положена номинальная (полезная) мощность приемников, то при подсчете нагрузок следует учитывать также к.п.д. приемников ŋдв и сети ŋс . Поэтому под коэффициентом спроса обычно понимают произведение

Исходя из значения коэффициента спроса, расчетная нагрузка (кВт) ΣPуст - суммарная установленная мощность однородных по режиму работы (или технологическим признакам) группы электродвигателей, кВт. Электрические нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса рассчитывают в следующей последовательности: 1) все намеченные к установке электроприёмники группируют по технологическим признакам (процессам) - очистные и подготовительные работы, околоствольный двор и т.д. Группировку электроприемников производят также по напряжениям; 2) определяют суммарные установленные мощности электроприемников внутри групп по технологическим процессам (и цехам) и по принятому для соответствующих групп напряжению; 3) рассчитывают активные, реактивные и полные электрические нагрузки по подземным участкам, группам, технологическим процессам, а также суммарные нагрузки по группам электроприемников с одинаковым напряжением - Ррасч - активная расчетная мощность группы приемников, кВт; kс - коэффициент спроса данной группы приемников, принимаемый по справочным данным.- реактивная расчетная мощность токоприемников группы, квар tgφ - соответствует для данной группы приемников cosφ (определяют по справочным материалам)

Где Sp полная расчетная мощность данной группы токоприемников, кВА Найденные значения мощностей вносят в расчетную таблицу и расчетную нагрузку (кВ-А) подстанции определяют по формуле

где kу.м - коэффициент участия в максимуме нагрузки, учитывающий несовпадение во времени максимумов нагрузки отдельных групп приемников. Принимается по справочным данным. При отсутствии данных принимается kу.м= 0,8÷0,95; ΣPрасч - сумма расчетных активных нагрузок отдельных групп приемников, кВт; ΣQp - сумма расчетных реактивных нагрузок отдельных групп приемников, квар. Средневзвешенный cosφ определяют по tgφ из формулы

Значения коэффициентов спроса и мощности для групп основных потребителей угольных и горнорудных шахт приведены в прил. 2.1; значения коэффициентов участия в максимуме нагрузки по отдельным группам электроприемников шахт - в прил. 2.2, Коэффициент спроса для выемочных участков угольных шахт составляет 0,5-0,7, для железорудных шахт 0,4-0,6. Согласно методу коэффициента спроса, расчетная мощность (кВ-А) трансформатора участковой передвижной подстанции для угольных шахт. Согласно методу коэффициента спроса, расчетная мощность (кВ-А) трансформатора участковой передвижной подстанции для угольных шахт

Для группы электроприемников очистных и подготовительных забоев угольных шахтcosφ срсогласно прил, 2.1 принимают 0,6-0,7(для пологих пластов - 0,6, для крутых - 0,7). Коэффициент спроса здесь определяется по формулам, предложенным Центрогипрошахтом. При применении для очистных работ комплексов с механизированной крепью и с автоматической электрической блокировкой очередности пуска электродвигателей, входящих в состав комплекса, коэффициент спроса.

В последнее время с учетом опыта эксплуатации и данных обследования электрических нагрузок участковых трансформаторных подстанций при выборе мощности подстанции для питания очистного или подготовительного участка принято считать, что расчетная мощность трансформатора, полученная из выражения (2.10), завышена. Поэтому при выборе трансформатора предлагается расчетную мощность трансформатора, определенную по формуле (2.10) методом | коэффициента спроса, разделить ца коэффициент возможного использования шахтных подстанций на участках, равный 1,25, и по полученной уточненной расчетной мощности Sктп выбрать номинальную мощность трансформаторной подстанции.

Однако согласно существующей методике номинальная мощность трансформаторной подстанции выбирается по расчетной мощности, определенной по методу коэффициента спроса. Этим и следует руководствоваться при решении приведенных здесь задач. К установке на участке принимается трансформаторная передвижная подстанция, номинальная мощность которой равна или больше расчетной.

Может быть принята подстанция с номинальной мощностью трансформатора меньшей, чем расчетная, если разница между расчетной и номинальной мощностями трансформатора подстанции не превышает 5 %.

2.  Дайте понятие о перенапряжениях. Опишите устройство и работу стержневых и тросовых молниеотводов

При нормальных режимах напряжение в электрических установках близко к номинальному и не превосходит его более чем на 10 %. Однако возможны кратковременные повышения напряжения, которые называются перенапряжениями. В зависимости от причины возникновения они разделяются на коммутационные и атмосферные. Следствием их может быть пробой изоляции электроустановок с последующим коротким замыканием и отключением электроприемников. Основной вид перенапряжений, от которых надлежит защищать электроустановки, есть перенапряжения, вызываемые атмосферными явлениями, и в первую очередь грозой.

Причиной грозы является грозовое облако, которое образуется из мельчайших капель воды - водяной пыли. Восходящими воздушными потоками водяная пыль поднимается в верхние слои атмосферы и образует облака. По пути капли электризуются вследствие трения о воздух, и нижняя часть облака заряжается отрицательно. В свою очередь, земля как вторая обкладка своеобразного огромного конденсатора получает положительный заряд. Напряженность электрического поля между грозовым облаком и землей в среднем составляет 10 кВ/м, однако в местах, где на земле имеются остроконечные предметы, напряженность увеличивается и может даже наблюдаться свечение из-за так называемого коронного разряда.

Если напряженность электрического поля превысит электрическую прочность воздуха 25 ... 30 кВ/см, то создаются условия для образования молнии. Существуют различные разновидности молний: линейная, шаровая. С точки зрения возможных повреждений электроустановок интерес представляет линейная молния между облаком и землей.

Рис. Зависимость напряжения от времени при атмосферном перенапряжении.

Длина линейной молнии, представляющей собой огромную искру, составляет обычно сотни и тысячи метров, а между облаками-даже десятки километров.

Ток молнии стремительно возрастает до 30 ... 40 кА. Зарегистрированы молнии с силой тока сотни килоампер, но они бывают редко и учитываются только при защите особо ответственных объектов.

Во время разряда температура канала в воздухе достигает 20 000 °С. При этом воздух быстро расширяется, и как бы взрывается, что вызывает ослепительный световой импульс и раскаты грома.

Разряда молнии имеет форму апериодического импульса или волны напряжения. Напряжение быстро возрастает до максимума U_max, который называется амплитудой перенапряжения, а затем относительно медленно уменьшается. Время t₁за которое напряжение молнии возрастает от нуля до амплитудного значения, называется фронтом волны. Время t₂ от начала процесса до снижения напряжения, равного 50 % амплитуды на спадающей части импульса или волны, называют длиной волны. Для усредненной характеристики импульса или волны молнии определяют t₁ = 1,67 ВА, а t₂= ОС, причем прямую OD проводят через точки на кривой импульса, равные 0,30 U_mах и 0,90 U_mах Фронт волны составляет t₁=1,2 мкс и длина волны t₂=50 мкс.

Максимальное напряжение линейной молнии составляет сотни тысяч и даже миллионы вольт, то есть мощность ее огромна, однако, вследствие того что длительность действия молнии ничтожно мала (десятки микросекунд), количество выделяемой энергии незначительно. Суммарный заряд, переносимый молнией, обычно составляет 20 ... 100 кулон. Грозы - явление крайне распространенное. Поскольку они носят главным образом тепловой характер, число грозовых часов в году по продвижении к северу, как правило, уменьшается. В средней полосе сезон грозовой деятельности начинается в мае, а кончается в октябре. Зимние грозы крайне редки.

Наиболее тяжелые последствия бывают при прямом ударе молнии в поражаемый объект. Это, прежде всего воздействие амплитуды волны перенапряжения, которая достигает миллионов вольт и практически пробивает любую изоляцию. Кроме того, молния расщепляет деревянные стойки и траверзы опор линий электропередачи, разрушает каменные и кирпичные постройки, вызывает пожары и т. п.

Электростатические и электромагнитные поля, связанные с главным разрядом молнии, индуктируют напряжения на проводах линии, проходящих вблизи места удара, достигающие сотен тысяч вольт. Этот индуктированный импульс или волна распространяется со скоростью, близкой к скорости света, по всем электрически связанным линиям и вызывает повреждения в местах с наиболее слабой изоляцией, иногда за несколько километров от места удара молнии.

Молниеотводы состоят из несущей части (опоры), молниеприемника, токоотвода и заземлителя. Существует два типа молниеотводов: стержневой и тросовый. Они могут быть отдельно стоящие, изолированные и не изолированные от защищаемого здания или сооружения.

Рис. Виды молниеотводов и их защитные зоны:

а - стержневой одиночный; б - стержневой двойной; в - антенный; 1 - молниеприемник; 2 - токоотвод, 3 - заземление

Стержневые молниеотводы представляют собой один, два или больше вертикальных стержней, устанавливаемых на защищаемом сооружении или вблизи него. Тросовые молниеотводы - один или два горизонтальных троса, каждый закрепленный на двух опорах, по которым прокладывают токоотвод, присоединенный к отдельному заземлителю; опоры тросового молниеотвода устанавливают на защищаемом объекте или вблизи него. В качестве молниеприемников используют круглые стальные стержни, трубы, стальной оцинкованный трос и др. Токоотводы выполняют из стали любой марки и профиля сечением не менее 35 мм2. Все части молниеприемников и токоотводов соединяют сваркой.

3.    Поясните, как осуществляется контроль за исправностью защитного заземления измерителем М-416

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус.

Задача защитного заземления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшейся под напряжением.

Принцип действия заземления - снижение напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения.

Заземляющие устройства после монтажных работ и периодически не реже один раз в год испытываются по программе Правил устройства электроустановок. По программе испытания производится измерение сопротивления заземляющего устройства.

Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генераторов или трансформаторов или выводов источников однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4, 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380, и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.

Измерения сопротивления контура заземляющего устройства производятся измерителем заземления М416 или Ф4103-М1.

Описание измерителя заземления М416

Измеритель сопротивления заземления Ф4103-М1

Измеритель сопротивления заземления Ф4103-М1 предназначен для измерения сопротивления заземляющих устройств, удельного сопротивления грунтов и активных сопротивлений как при наличии помех, так и без них с диапазоном измерений от 0-0,3 Ом до 0-15 Ком (10 диапазонов).

Измеритель Ф4103 является безопасным.

При работе с измерителем в сетях с напряжением выше 36 В необходимо выполнять требования безопасности, установленные для таких сетей. Класс точности измерительного прибора Ф4103 - 2,5 и 4 (в зависимости от диапазона измерения).

Питание - элемент (R20, RL20) 9 шт. Частота оперативного тока - 265-310 Гц. Время установления рабочего режима - не более 10 секунд. Время установления показаний в положении "ИЗМ I" - не более 6 секунд, в положении "ИЗМII" - не более 30 секунд. Продолжительность непрерывной работы не ограничена. Норма средней наработки на отказ - 7250 часов. Средний срок службы - 10 лет Условия эксплуатации - от минус 25 ° С до плюс 55 ° С. Габаритные размеры, мм - 305х125х155. Масса, кг , не более - 2,2.

Перед проведением измерений измерителем Ф4103 необходимо, по возможности, уменьшить количество факторов, вызывающих дополнительную погрешность, например, устанавливать измеритель практически горизонтально, вдали от мощных электрических полей, использовать источники питания 12±0,25В, индуктивную составляющую учитывать только для контуров, сопротивление которых меньше 0,5 Ом, определять наличие помех и так далее. Помехи переменного тока выявляются по качаниям стрелки при вращении ручки ПДСТ в режиме "ИЗМI". Помехи импульсного (скачкообразного) характера и высокочастотные радиопомехи выявляются по постоянным непериодическим колебаниям стрелки.

Порядок проведения измерения сопротивления контура защитного заземления

. Установить элементы питания в измеритель заземления.

. Установить переключатель в положение «Контроль 5 Ω», нажать кнопку и вращением ручки «реохорд» добиться установки стрелки индикатора в нулевую отметку шкалы.

. Подключить соединительные провода к прибору, как показано на рисунке 1, если измерения производятся прибором М416 или рисунке 2, если измерения производятся прибором Ф4103-М1.

. Углубить дополнительные вспомогательные электроды (заземлитель и зонд ) по схеме рис. 1 и 2 на глубину 0,5 м и подключить к ним соединительные провода.

. Переключатель установить в положение «Х1».

. Нажать кнопку и вращая ручку «реохорда» приблизить стрелку индикатора к нулю.

. Результат измерения умножить на множитель.

Подключение прибора М416 для измерения сопротивления контура заземления

Подключение прибора Ф4103-М1 для измерения сопротивления контура заземления: а - схема подключения; б - контур заземления

Список используемой литературы

1. http://electricalschool.info/

3. П.Л. Светличный «Справочник энергетика угольной шахты» М. «Недра» 1975г