Министерство образования Оренбургской области
ГАПОУ «Медногорский индустриальный колледж»
Методические указания и задания
к контрольной работе по дисциплине
МДК 01.04
для специальности 13.02.11(заочное отделение)
«Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования»
2012 г.
Содержание учебной дисциплины.
Введение
Студент должен:
иметь представление:
- о роли и месте знаний по дисциплине «Электроснабжение предприятий» при освоении смежных дисциплин по выбранной специальности и в сфере профессиональной деятельности;
- о современном уровне и перспективах развития электроснабжения предприятий всех типов;
Роль и место знаний по дисциплине «Электроснабжение предприятий» при освоении смежных дисциплин по выбранной специальности и в сфере профессиональной деятельности.
Современный уровень и перспективы развития энергетики.
Раздел 1. Система электроснабжения промышленных предприятий.
Студент должен:
иметь представление:
- о назначении и применении электрических схем;
- о назначении различных типов электростанций;
- о схемах распределения электрической энергии.
знать:
- требования, предъявляемые к системам электроснабжения;
- принципы действия различных типов электростанций;
- назначение элементов схем электроснабжения.
Тема 1.1 Понятие о системах электроснабжения.
Электрические системы: основные определения и понятия, их назначение и применение в народном хозяйстве. Требования, предъявляемые к системам электроснабжения отрасли.
Тема 1.2 Назначение и типы электростанций, режимы их работы.
Типы электростанций, назначение и режимы их работы. Принцип действия тепловых., гидравлических, атомных и других типов электростанций. Роль различных типов электростанций в производстве электроэнергии.
Тема 1.3 Структурные схемы передачи электроэнергии потребителям.
Прием, передача и распределение электроэнергии от электрических станций до потребителей электроэнергии. Структурные схемы передачи электроэнергии потребителям. Принципиальные схемы распределения электрической энергии внутри объекта. Элементы схем электроснабжения, назначение подстанций, напряжение электрических схем.
Раздел 2. Внутреннее электроснабжение промышленных предприятий.
Студент должен:
иметь представление:
- о силовых и осветительных нагрузках;
- о конструктивном выполнении электрических сетей;
- о режимах работы электроприемников;
- о методах расчета электрических нагрузок в электроустановках до 1000 В;
- о методах расчета электрических нагрузок в электроустановках свыше 1000 В;
- о видах защиты электрических сетей напряжением до 1000 в;
знать:
- категории электроприемников и возможности обеспечения надежности электроснабжения;
- конструкции и марки проводников, проводов, кабелей, шинопроводов, условия их прокладки, серии распределительных шкафов;
- схемы цеховых электрических сетей напряжением до 1000 В и схемы осветительных сетей;
- расчет электрических нагрузок методом коэффициента максимума.
уметь:
- выбирать сечения проводников по справочной литературе;
- выбирать аппараты защиты напряжением до 1000в по справочной литературе;
- выполнять расчет электрических сетей на потерю напряжения;
- выбирать мощность и тип компенсирующего устройства.
Общие сведения о силовом и осветительном оборудовании. Классификация электроприемников. Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения объектов. Режимы работы электроприемников, нейтрали сети.
Тема 2.1. Общие сведения об электрооборудовании до 1000 в.
Общие сведения об силовом и осветительном оборудовании. Классификация электроприемников. Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения объектов. Режимы работы электроприемников, нейтрали сети.
Тема 2.2. Конструктивное выполнение электрических сетей напряжением до 1000 В.
Конструктивное выполнение электрических сетей. Общие сведения об электропроводке. Устройство, назначение и применение вводно - распределительных устройств. Силовых и осветительных щитов.
Тема 2.3. выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током.
Нагрев проводов электрическим током при длительном и повторно-кратковременном режимах работы электроприемников. Определение длительных токов электроприемников и выбор сечений проводов и кабелей по допускаемому нагреву электрическим током с учетом условий прокладки.
Тема 2.4. Схемы цеховых электрических сетей напряжением до 1000 В.
Схемы электрических сетей внутри объекта на напряжение 10(6) кВ, принципы выбора схемы распределения электроэнергии. Схемы цеховых сетей напряжением 1000 В. Схемы осветительных сетей.
Тема 2.5. Графики электрических нагрузок.
Графики электрических нагрузок. Основные величины и коэффициенты. Связь между расчетными нагрузками и расчетными коэффициентами.
Тема 2.6. Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1000 В.
Методы расчета электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1000 в. Расчет силовых нагрузок методом коэффициента максимума. Расчет осветительных нагрузок
Тема 2.7. Выбор аппаратов защиты в системах электроснабжения.
Виды защиты электрических сетей напряжением до 1000 В. Назначение, устройство, принцип действия предохранителей и автоматических воздушных выключателей. Типы, характеристики защитных аппаратов.
Тема 2.8. Выбор и расчет электрических сетей на потерю напряжения.
Требования ПУЭ относительно потерь и отключений напряжений в электрических сетях при передаче электроэнергии на расстояние. Активное и индуктивное сопротивление проводов и кабелей. Определение потери напряжения в трехфазной линии переменного тока с учетом активного и индуктивного сопротивления ее проводов.
Определение потери напряжения в осветительных сетях
Тема 2.9. Качество электроэнергии в системах электроснабжения объектов.
Показатели качества электроэнергии и требования ПУЭ. Выбор схем электроснабжения для улучшения качества электроэнергии. Регулирование напряжения при симметричных режимах.
Тема 2.10. Компенсация реактивной мощности.
Параметры режимов электрических систем. Основные потребители реактивной мощности на промышленном предприятии. Источники реактивной мощности. Размещение компенсирующих устройств в системах электроснабжения промышленных предприятий. Регулирование компенсирующих устройств на параметры режимов электрических сетей.
Раздел 3. Внешнее электроснабжение объектов.
Студент должен:
Иметь представление:
- о распределении электроэнергии внутри предприятий;
- о назначении высоковольтного оборудования;
- о принципах действия основного оборудования подстанций;
- о принципах компоновки и размещения трансформаторных подстанций;
- о выборе количества и месторасположения подстанций;
- о причинах и следствиях коротких замыканий;
- о требованиях, предъявляемых к аппаратам и проводникам напряжением выше 1000 В;
- об опасности поражения человека электрическим током.
знать:
- принципы выбора электрических сетей подстанций;
- конструкцию, устройство, типы высоковольтного электрооборудования;
- расчет нагрузок методом коэффициента максимума (или спроса);
- методику выбора типа, числа и мощности трансформаторов на подстанциях;
- влияние токов КЗ на токоведущие части и аппараты;
- параметры, по которым выбираются и проверяются аппараты и проводники напряжением выше 1000 в;
- основные требования к заземлению.
уметь:
- выбирать высоковольтное оборудование подстанций;
- выбирать тип, число и мощность трансформаторов с учетом перегрузочной способности;
- составлять однолинейные расчетные схемы и схемы замещения;
- определять сопротивление элементов цепи короткого замыкания;
Выбирать высоковольтные аппараты и проводники с учетом действия токов короткого замыкания.
Тема 3.1. Распределение электроэнергии внутри предприятий.
Назначение и конструктивное выполнение сети напряжением выше 1000 в. Источники питания и пункты приема электроэнергии объектов на напряжение выше 1000 в. Конструктивное выполнение электрических сетей( воздушные линии, токопроводы, кабельные линии). Принципы выбора схемы распределения электроэнергии
Выбор марки, сечения кабелей напряжением выше 1000 в,
Тема 3.2. Основное оборудование подстанций.
Назначение, типы, устройство, конструкция и принципы действия высоковольтного электрооборудования главных понизительных подстанций и главных распределительных устройств.
Тема 3.3. цеховые трансформаторные подстанции.
Назначение и принципы построения цеховых трансформаторных подстанций. Классификация и конструктивное исполнение комплексных трансформаторных подстанций. Типы трансформаторов, применяемых в комплексных трансформаторных подстанциях.
Тема 3.4. Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением выше 1000 в. Выбор количества и месторасположения подстанций.
Расчет электрических нагрузок высокого напряжения методом коэффициента максимума, определение центра электрических нагрузок. Выбор количества и месторасположения подстанций.
Тема 3.5. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях
Определение типа, числа и мощности трансформаторов в зависимости от характера электрических нагрузок, по условиям надежности электроснабжения, конструктивному выполнению, технико-экономическим показателям. Проверка выбранного трансформатора по перегрузочному и аварийному режиму работы
Тема 3.6. Короткие замыкания в схемах электроснабжения.
Короткие замыкания в электрических схемах, их виды, причины возникновения и последствия. Определение токов короткого замыкания. Система относительных единиц при расчете токов КЗ. Расчетные схемы и определение сопротивления цепи короткого замыкания. Электродинамическое и термическое действие токов КЗ, способы ограждения токов КЗ.
Тема 3.7. Выбор аппаратов защиты и проводников системы электроснабжения объектов напряжением выше 1000 В.
Общие сведения. Параметры, по которым осуществляется выбор и проверка аппаратов и проводников напряжением выше 1000 В на действие токов короткого замыкания.
Тема 3.8. Защитные заземления электроустановок и подстанций.
Назначение заземления и зануления в электроустановках. Основные требования ПУЭ к заземлению и занулению. Заземляющие устройства и заземлители. Расчет защитного заземления.
Раздел 4. Релейная защита и противоаварийная автоматика системы электроснабжения.
Студент должен:
иметь представление:
- о назначении релейной защиты и противоаварийной автоматики системы электроснабжения;
- о повреждениях в линиях, силовых трансформаторах, двигателях;
знать:
- назначение, основные типы, устройство и принцип действия реле, применяемых в релейной защите;
- виды релейных защит, типовые схемы систем автоматического управления системами электроснабжения;
- схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и напряжения.
уметь:
- рассчитывать уставки токовых реле;
- читать типовые схемы автоматического управления системами электроснабжения.
Тема 4.1. Основные понятия и виды релейных защит
Назначение релейной защиты и противоаварийной автоматики системы электроснабжения. Основные требования, предъявляемые к релейной защите.
Назначение, основные типы, устройство и принцип действия реле, применяемых в схемах релейной защиты.
Назначение, виды релейных защит, обозначения, основные требования, предъявляемые к ним.
Оперативный ток в системах релейной защиты. Схемы соединения вторичных обмоток трансформатора тока и напряжения, применяемых для релейной защиты.
Тема 4.2. Релейная защита элементов схем электроснабжения.
Виды повреждения в линиях, силовых трансформаторах, двигателях. Защита кабельных и воздушных линий.. защита силовых трансформаторов, асинхронных двигателей напряжением до и выше 1000 В. Типовые схемы автоматического управления защитой систем электроснабжения.
Тема 4.3. Схема управления, учета и сигнализации.
Назначение и виды щитов управления на электростанциях. Принцип действия командных аппаратов. Схемы управления электрооборудованием, системы сигнализации.
Тема 4.5. Противоаварийная автоматика систем энергоснабжения.
Назначение, виды и основные требования к устройствам противопожарной автоматики в системах электроснабжения.. типовые схемы систем автоматического управления электроснабжением.
Раздел.5. Защита от перенапряжений.
Тема 5.1. перенапряжения и защита от перенапряжений.
Общие сведения о перенапряжениях. Внутренние и атмосферные перенапряжения. Защита электрооборудования и электрических сетей от перенапряжений.
Назначение, типы, конструкции и принцип действия разрядников, места их установки.
Тема 5.2. Молниезащита зданий и сооружений.
Молниезащита подстанций, зданий и сооружений. Защита воздушных линий тросами. Назначение, типы молниеотводов и их конструкций.
Построение и расчет зон защиты стержневыми молниеотводами.
Теоретические вопросы к контрольной работе
Вариант 1
Рассказать о контрольном и расчетном учете электроэнергии на промышленных предприятиях. Ответить на следующие вопросы:
Какие приборы применяются для учета?
Где на промышленных предприятиях должны устанавливаться приборы? Привести схемы включения счетчиков.
Вариант 2
Вычертить схему защиты высоковольтного асинхронного двигателя
Ря < 2000 кВт. Перечислить виды предусмотренных защит, пояснив, каким образом они выполнены на схеме.
Вариант 3
Вычертить схему автоматического одноступенчатого управления батарей конденсаторов по напряжению. Ответить на вопрос, каково назначение реле РН в схеме. Описать действие схемы при повышении напряжения в сети.
Вариант 4
Перечислить виды защит для силовых трансформаторов цеховых подстанций. Вычертить схему защиты цехового трансформатора с выключателем нагрузки и предохранителями. Рассказать о назначении и принципе действия защит всех видов.
Вариант 5
Вычертить схему секционного выключателя с пружинным приводом в сети U выше 1000 В. Ответить на вопрос, как достигается однократность действия АВР и какова роль реле РБ.
Вариант 6
Рассказать о контроле состояния изоляции в сети переменного тока и о целях контроля. Привести схему контроля состояния изоляции и рассказать о ней.
Вариант 7
Ответить на вопрос, что такое "зануление". Указать назначение, применение и условия обеспечения отключения линии при замыкании между фазным и нулевым проводами.
Вариант 8
Ответить на вопрос, что такое АПВ. Рассказать о его назначении и применении. Перечислить требования к устройствам АПВ, привести одну из схем АПВ.
Вариант 9
Вычертить схему секционного контактора для трансформаторов. Ответить на вопрос, каковы условия срабатывания КС. Описать действия схемы АВР при исчезновении напряжения на трансформаторе Т2.
Вариант 10
Перечислить требования к устройствам АВР. Вычертить схему АВР с секционным выключателем, с пружинным приводом в сети U выше 1000 В. Ответить на вопросы, почему во вторичные цепи трансформаторов напряжения включено по два реле напряжения.
Практические задания к контрольной работе
Задание 1
Рассчитать значение токов трехфазного короткого замыкания в точке, указанной в табл. 1. Таблица 1
Вариант | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Длина воздушной | ||||||||||
линии, км, | 50 | 50 | 40 | 40 | 40 | 40 | 70 | 50 | 30 | 40 |
Х0 = 0,4 Ом/км | ||||||||||
Длина кабельной линии, км, Х0 = 0,06 Ом/км | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,75 | 0,5 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,0 | 0,7 |
Удельное активное | ||||||||||
сопротивление кабельной линии, | 0,67 | 1,34 | 0,7 | 0,48 | 0,95 | 0,67 | 1,34 | 0,7 | 0,48 | 0,95 |
Ом/км | ||||||||||
Расчетная точка | К1 | К2 | КЗ | К4 | К5 | К1 | К2 | КЗ | К4 | К5 |
Рисунок 1 Расчетная схема для задания 1
Мощность и сопротивление питающей системы:
SСК= 1000МВА, X *с. ном = 1.5
Номинальное напряжение воздушных линий: Uн = 115 кВ
Трансформаторы Т1 и Т2: SНТ1=32 МВА Sнт2= 10 МВА
Uн1 = 115кВ, Uн2= 10,5 кВ, Uн3= 6,3 кВ, Uк= 10,5 %;
Реакторы Р1, Р2:
Хр=4%, Uн р=6кВ, Iн р=2000А
Задание 2
Определите расчетные нагрузки Рр, Qр, Sр, Iр распределительного пункта, к которому подключены металлорежущие станки с Кн = 0,16 и соsц = 0,6.
Количество станков по вариантам и мощности электродвигателей станков даются в таблице 2.
Таблица 2
Мощности двигателей станка, кВт | Количество станков по вариантам | |||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
№ 1 11; 7.5; 2.2 | 5 | 8 | 8 | 4 | 3 | 9 | 5 | 6 | 7 | 10 |
№2 17; 15; 11 | 8 | 2 | 8 | 7 | 8 | 3 | 10 | 6 | 4 | 9 |
№3 7.5; 2.2 | _ | 6 | 1 | _ | 7 | 4 | 10 | 8 | 5 | 4 |
№4 22 | 4 | 8 | 8 | 4 | 4 | 7 | 6 | 5 | 9 | 2 |
Задание 3
Для ответвления от распределительного пункта к металлорежущему станку:
а) выбрать автомат АЕ2056 на распределительном пункте;
б) выбрать сечение и способ прокладки провода АПВ;
в) рассчитать потерю напряжения, если длина провода l =10м; соsц = 0,8.
Тип электродвигателей станка по вариантам дан в таблице 3
Таблица 3
Вариант | Электродвигатели станка |
1 | 4А132М4, 4А132S4, 4А90L4 |
2 | 4А 160S4, 4А132М4, 4А 132S4 |
3 | 4А132S4, 4А90L4 |
4 | 4А180S4,4А112М4 |
5 | 4А160М4, 4А100LА, 4А80В4 |
6 | 4А180М6, 4А100S4, 4А90L4 |
7 | 4А 160S4, 4А160S6 |
8 | 4А132М6, 4А112М4, 4А80В4 |
9 | 4А200М6, 4А132S4 |
10 | 4А112М4, 4А100S4, 4А80В4 |
Задание 4
Цех завода потребляет активную мощность Р при коэффициенте мощности сosц. Энергосистема ограничивает потребление реактивной мощности величиной Qэ, что требует применения компенсирующих устройств. Определить:
а) до установки батареи;
б) после установки батареи;
3) к. п.д. работы трансформатора в обоих случаях.
Сделать заключение о целесообразности компенсации реактивной мощности.
Данные для своего варианта взять из таблицы 4.
Номер варианта | P кВт | Сosц | Q кВАр | Uн 1, КВ |
01 | 2300 | 0,8 | 700 | 10 |
02 | 1700 | 0,7 | 350 | 6 |
03 | 750 | 0,8 | 225 | 10 |
04 | 1000 | 0,8 | 220 | 10 |
05 | 160 | 0,65 | 50 | 6 |
06 | 1150 | 0,75 | 350 | 10 |
07 | 1500 | 0,77 | 330 | 10 |
08 | 700 | 0,75 | 220 | 6 |
09 | 2000 | 0,65 | 1100 | 6 |
10 | 900 | 0,75 | 200 | 10 |
11 | 290 | 0,8 | 110 | 10 |
12 | 550 | 0,88 | 150 | 6 |
13 | 180 | 0,75 | 50 | 10 |
14 | 860 | 0,7 | 280 | 10 |
15 | 1500 | 0,8 | 400 | 6 |
16 | 300 | 0,75 | ПО | 6 |
17 | 1400 | 0,75 | 350 | 6 |
18 | 370 | 0,8 | 110 | 10 |
19 | 600 | 0,85 | 150 | 6 |
20 | 1000 | 0,8 | 220 | 10 |
21 | 1220 | 0,75 | 380 | 6 |
22 | 270 | 0,65 | 100 | 10 |
23 | 1340 | 0,75 | 750 | 10 |
24 | 580 | 0,8 | 170 | 6 |
25 | 680 | 083 | 330 | 10 |
26 | 1630 | 0,88 | 900 | 6 |
27 | 720 | 0,75 | 240 | 10 |
28 | 1890 | 0,7 | 1000 | 10 |
29 | 970 | 0,8 | 220 | 6 |
30 | 2100 | 0,75 | 1200 | 10 |
Задание 5
От трансформаторной подстанции кабелями по радиальной системе питается 5 распределительных пунктов.
К распределительным пунктам РП1, РП2, РПЗ кабели уложены в каналах пола производственного помещения, к пунктам РП4 и РП5 в земле. Сеть трехфазная, Uн = 380 В.
Выбрать тип кабелей и сечение жил. Выбрать уставки автоматов А3716, установленных на трансформаторной подстанции и предназначенных для защиты кабелей.
Расчетные токи кабелей для вариантов задания приведены в таблице 5 Таблица 5
Номер варианта | Расчетный ток, А 1 | ||||
РП1 | РП2 | РПЗ | РП4 | РП5 | |
1 | 105 | 86 | 132 | 105 | 86 |
2 | 116 | 97 | 143 | 116 | 97 |
3 | 25 | 32 | 143 | 79 | 109 |
4 | 120 | 98 | 57 | 92 | 1 22 |
5 | 25 | 40 | 168 | 119 | 156 |
6 | 40 | 98 | 72 | 42 | 120 |
7 | 156 | 119 | 25 | 39 | 74 |
8 | 150 | 85 | 72 | 48 | 58 |
9 | 75 | 90 | 102 | ИЗ | 92 |
10 | 92 | 86 | 121 | 102 | 75 |
11 | 140 | 39 | 49 | 142 | 111 |
12 | 130 | 26 | 115 | 87 | 36 |
13 | 117 | 25 | 65 | 17 | 125 |
14 | 94 | 61 | 87 | 120 | 114 |
15 | 89 | 56 | 82 | 115 | 109 |
16 | 111 | 123 | 75 | 95 | 160 |
17 | 118 | 130 | 82 | 102 | 113 |
18 | 75 | 102 | 92 | 90 | 122 |
19 | 66 | 93 | 83 | 99 | 153 |
20 | 36 | 87 | 28 | 95 | 150 |
21 | 86 | 121 | 19 | 154 | 102 |
22 | 45 | 75 | 127 | 89 | 142 |
23 | 77 | 132 | 39 | 157 | 94 |
24 | 37 | 122 | 63 | 93 | 165 |
25 | 81 | 33 | 137 | 112 | 158 |
26 | ИЗ | 89 | 124 | 52 | 39 |
27 | 79 | 116 | 93 | 139 | 57 |
28 | 33 | 83 | 123 | 98 | 157 |
29 | 96 | 37 | 78 | 146 | 104 |
30 | 137 | 112 | 43 | 74 | 157 |
Список литературы
Липкин Б. Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, - М.: «Высшая школа», 1990. Коновалова Л. Л., Рожкова Л. Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, - М.: Энергоатомиздат, 1989. Шеховцов и проектирование схем электроснабжения, - М/ФОРУМ-ИНФРА-М, 2005. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы.- М.: Энергоатомиздат, 1989. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1987. Ермилов электроснабжения промышленных предприятий - М.:
Энергия, 1986. Справочник по проектированию электроснабжения Под ред. и др. - М.: Энергоатомиздат, 1990. Федоров А. Л., Старков Л. Е. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования по электроснабжению промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1987. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию (под ред. ). Т. I и 2.- М.: Энергоатомиздат, 1986, 1987. Правила устройства электроустановок,- М.: Энергоатомиздат, 2005.
Беркович М. А. Основы техники релейной защиты. М.: Энергоатомиздат, 1984. Быстрицкий Г. Ф., Кудрин Б. И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов. - М.: АСАDЕМ1А, 2003.
, , Проектирование и монтаж промышленных электрических сетей. - М.: Энергия, 1971. Герасимов В. Г., Грудинский П. Г. Электромеханический справочник. 1,2,3 том. - М.: Энергоатомиздат, 1976. Кудрин Б. Н. Электроснабжение промышленных предприятий. - М.: Энергия, 1997.
