ВСТУП
Методичний посібник призначений для студентів спеціальності "Електричні системи і мережі" заочної форми навчання. Посібник може бути корисним для студентів денної форми навчання для підвищення ефективності їх самостійної роботи по дисципліні "Електричні системи і мережі" і для підготовки до державних іспитів на ступінь бакалавра.
Одною з основних задач посібника є розвиток у студентів творчого підходу до опису явищ і процесів, що протікають в електричних мережах та їх елементах. В посібнику відображені найбільш типові задачі, що виникають при управлінні робочими режимами електричних мереж. Особливу увагу звернено на питання обґрунтування вибору математичних моделей елементів і методику виконання розрахунків для досягнення мети задачі, обґрунтування доцільності використання заходів щодо підвищення економічності роботи мережі.
Теоретичний матеріал, методичні вказівки по рішенню задач, пояснення для розкриття процесу рішення задачі викладені згідно з розділами навчальної програми. Усі приклади супроводжують обґрунтування для окремих етапів процесу рішення задачі, пояснення отриманих результатів.
В посібнику приведені тести, задачі для контролю знань студентів.
При розробці посібника використовувались матеріали підручників:
1. Расчеты и анализ режимов работы сетей / Под ред. В.А. Веникова. - М.: Энергия, 1974. - 336 С.
2. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях / Под ред. В.А. Веникова. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 504 С.
1 ОСНОВНІ РОЗДІЛИ ДИСЦІПЛІНИ
До основних розділів курсу відносяться:
1. Джерела енергії і споживачі.
Джерела активної потужності в електричних системах. Типи електричних станцій: ДРЕС, ТЕЦ, ГЕС, АЕС (технологічні схеми); загальні відомості про нетрадиційні джерела енергії.
Джерела реактивної потужності. Споживачі активної та реактивної потужності.
Поняття споживача електроенергії. Класифікація споживачів і характеристика електричних навантажень. Графіки електричних навантажень, участь електричних станцій в покриті графіків навантажень.
Звернути увагу на наступне:
- режими роботи нейтралі мережі, векторні діаграми напруг і струмів, обґрунтування режиму нейтралі мережі, вплив режиму роботи нейтралі на організацію експлуатації, побудову релейного захисту та автоматики;
- обґрунтування областей використання ліній постійного струму;
- різницю у розміщені джерел активної і реактивної потужностей в електричній системі;
- області використання повітряних (ПЛ), кабельних (КЛ) ліній змінного струму та вставок постійного струму.
Л2, сторінки 19-53.
2. Лінії електропередачі електричних мереж.
Конструктивні елементи повітряних ліній (ПЛ): дроти, троси, опори, ізолятори, лінійна арматура. Кабельні лінії: конструкції кабелів, з'єднання, прокладка.
Звернути увагу на наступне:
- зв’язок напруги лінії, її довжини, конструкції, схеми розташування дротів, типа, матеріалу опори;
- різновидності лінійної арматури і призначення;
- зв’язок перетину ПЛ і КЛ змінного струму з їх пропускною здібністю та областю використання;
- конструкцію кабелів напругою 6 - 10 кВ та 15 - 35 кВ;
- визначення граничної довжини КЛ змінного струму напругою 110 кВ і вище.
Л1, сторінки 23-51; Л2, сторінки 65-111; Л4, сторінки 58-79.
3. Підстанції та розподільчі пункти.
Трансформатори і автотрансформатори, розподільчі пристрої, компенсуючи пристрої і реактори, типи підстанцій.
Звернути увагу на наступне:
- розташування обмоток на осередку трансформатору;
- зв’язок позначення типа трансформатора (автотрансформатора) з охолодженням, регулюванням напруги, конструктивними особливостями;
- відмінність трансформаторів від автотрансформаторів.
Л2, сторінки 112-121.
4. Заступні схеми елементів електричних систем і їх параметри (розробка схем заміщення; залежність заступної схеми від рівня номінальної напруги мережі та мети розрахунку; розрахунок параметрів; точність урахування фізичних процесів, які мають місце при генерації, передачі і розподілі електроенергії.
Звернути увагу на наступне:
- рівномірно розподілені та зосереджені параметри ліній, вплив урахування явища на похибки розрахунків;
- опори постійному і змінному струмам, у чому різниця, від яких факторів залежить ця різниця;
- які досліди проводяться з метою отримання інформації для визначення параметрів схем заміщення трансформаторів (автотрансформаторів), особливості проведення експериментальних досліджень;
- вплив розташування дротів фаз ПЛ, відстані між дротами, матеріалу дроту на індуктивний опір;
- умови щодо виникнення явища корони;
- фактори що впливають на вибір відстані між дротами в розщепленій фазі ПЛ;
- залежність заступної схеми від мети розрахунку, номінальної напруги мережі;
- чому при використанні кабелю в лініях постійного струму відпадає поняття критичної довжини лінії;
- чому для кабелів значної напруги збільшення перетину не так ефективно для збільшення пропускної здібності, як збільшення перетину дротів у ПЛ;
- чим визначається критична довжина КЛ напругою 200 - 500 кВ змінного струму звичайної конструкції без штучного охолодження;
- як визначити критичну довжину КЛ змінного струму звичайного виготовлення напругою 200 - 500 кВ;
- залежність опорів дротів від рівня струмів що протікають по дроту для різних матеріалів дроту: сталь, кольорові метали.
Л1, сторінки 54-94; Л2, сторінки 123-143; Л4, сторінки 127-178.
5. Основи аналізу усталених режимів електричних систем
Розрахунок режимів:
ЛЕП з навантаженням (векторна діаграма струмів і фазних напруг, спад напруги і втрати напруги та формули для їх визначення, розрахунок за даними початку та за даними кінця лінії);
розімкнута мережа одного рівня номінальної напруги (схеми заміщення: вихідна, з приведеними і розрахунковими навантаженнями, ітераційний розрахунок);
розімкнута мережа кількох рівній номінальних напруг ;
найпростіші замкнуті мережі (кільцева мережа, з двостороннім живленням при однакових і різних значеннях напруг джерел живлення; приватні випадки розрахунку мереж);
особливості розрахунку мереж місцевого значення;
складнозамкнених мереж методом перетворень;
на ЕОМ.
Звернути увагу на зв’язок методики розрахунку з конкретною електричною мережею (обґрунтування методики: математичної моделі, припущень, етапів).
Л1. сторінки 97-137, 382-473; Л2. сторінки 144-276; Л4. сторінки 192-255.
6. Основи управління режимами електричних систем
Баланс активної і реактивної потужностей (статичні характеристики потужностей як функції від частоти і напруги, джерела реактивної потужності).
Регулювання частоти у електричній системі (первинне, вторинне і третинне регулювання частоти).
Регулювання напруги в електричних системах: способи, методи і засоби регулювання; порівняльна характеристика.
Звернути увагу на:
Які особливості електричної системи визначають необхідність забезпечення балансу потужностей. Призначення електричної енергії.
Зв’язок суті первинного, вторинного і третинного регулювання частоти із статичними залежностями активної потужності від частоти.
Забезпечення балансу потужності при його порушені.
Умови, при яких виникає необхідність відключення споживачів.
Роль реактивної потужності. Що означає поняття джерело та споживач реактивної потужності.
Проблеми підключення нетрадиційних джерел електроенергії до електричних систем.
Порівняльна характеристика джерел реактивної потужності, проблеми вибору типу джерела та розміщення.
Конструкція і режими роботи статичних тиристорних компенсаторів.
Звернути увагу на:
Зміну втрат активної потужності в мережі при використанні різних способів регулювання напруги.
Зміну рівня напруги від відстані місця на лінії від її джерела живлення при різних пристроях компенсації реактивної потужності та їх режимах роботи.
7. Якість електроенергії (показники якості, нормовані значення, вплив відхилення на режими роботи системи та її елементи, причини порушення якості електроенергії). Заходи щодо забезпечення якості електроенергії.
Звернути увагу на вплив регулювання напруги на показники якості електроенергії.
8. Підвищення економічності роботи електричних систем:
засоби по зменшенню втрат потужності і енергії; звичайне і економічне розподілення потужностей, забезпечення економічного розподілення, оптимізація усталеного режиму роботи системи.
Звернути увагу на:
Класифікацію заходів щодо зменшення втрат потужності в мережі.
Вплив топології мережі, рівня номінальної напруги на вибір заходів щодо зменшення втрат потужності і енергії.
Л1, сторінки 195-311, 496-559; Л2, сторінки 341-390
2 МЕТА ДИСЦИПЛІНИ, ОСНОВНІ ЗАДАЧІ, ЛІТЕРАТУРА
Мета дисципліни - це навчання моделюванню режимів роботи систем і розумінню фізичних явищ, які виникають під час генерації , передачі і розподілу електроенергії.
Основні задачі дисципліни:
1. Навчити розробляти заступні схеми елементів системи і визначати їх параметри.
2. Навчити розраховувати усталені режими електричних систем традиційними способами і на ЕОМ (вміти вибирати математичні моделі елементів системі та режиму роботи в взаємозв'язку з метою аналізу і самою електричною системою).
3. Навчити основам управління усталеними режимами мереж, забезпеченню необхідного рівня напруги; розробка заходів для зменшення втрат потужності і електроенергії; розробка заходів по забезпеченню якості електроенергії; аналіз режимів з метою виявлення "осередків" і причин втрат електроенергії.
4. Ознайомити з фізичною суттю явищ що супроводжують процес виробництва, розподілу і споживання електроенергії.
Література
1. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. -М.: Энергоатомиздат, 1988. - 592 с.
2. Электрические системы и сети Буслова Н.В., Винославский.-К.: Вища школа, 1986. - 584 с.
3. Блок В.М. Электрические сети и системы.
4. Петренко Л.И. Электрические сети и системы. - К.: Вища школа, 1981. - 320 с.
5. Боровиков В.А. Электрические сети энергетических систем.-Л.: Энергия, 1977.
6. Электроэнергетические системы в примерах и иллюстрациях./ Под ред. Веникова В.А.
7. Петренко Л.И. Электрические сети. Сб. задач. - К.: Вища школа, 1976. - 216