Przesył Energii Elektrycznej i Technika Zabezpieczeń

1. Wymień podsystemy systemu elektroenergetycznego.

• podsystem wytwórczy (elektrownie)

• podsystem przesyłowo - rozdzielczy (sieci elektroenergetyczne)

2. Zdefiniuj system elektroenergetyczny (SEE) oraz wymień jego elementy.

System elektroenergetyczny - sieci elektroenergetyczne oraz przyłączone do nich urządzenia i instalacje, współpracujące z siecią;

Elementy SEE:

• Elektrownie i elektrociepłownie

• Linie elektroenergetyczne

• Stacje elektroenergetyczne

• Instalacje elektryczne (mieszkaniowe i przemysłowe)

3. Wymagania stawiane sieciom elektroenergetycznym. Co to jest „przepustowość linii i łączników elektroenergetycznych?

Przepustowość linii i łączników - dopuszczalne obciążenie prądowe (max ilość amperów ;). Przepustowość jest wystarczająca jeśli jest większa od spodziewanego, maxymalnego obciążenia.

Sieci powinny zapewniać:

• dostateczną przepustowość - aby pokryć zapotrzebowanie na moc

• niezawodność dostaw energii

• odpowiednie parametry energii (zwłaszcza napięcie)

• bezpieczeństwo obsługi i osób postronnych (i zwierzątek też)

• możliwość rozbudowy

• możliwie prosty (klarowny) układ (czyli, żeby poplątane nie były ;)

• małe straty (czyli ograniczenie kosztów przesyłu i rozdziału)

4. Układy sieci elektroenergetycznych. (Uwaga: schemat włącznika powinien zawierać „x” zamiast kwadracika)

1. Układ promieniowy

2. Układ magistralny (rozgałęźny)

3. Układ szeregowy

4. Układ podwójny, promieniowy z jawną rezerwą

5. Układ podwójny, promieniowy z ukrytą rezerwą

6. Układ pętli otwartej

7. Układ promieniowy z dwustronnym zasilaniem

5. Linie elektroenergetyczne.

• Linie napowietrzne - składają się z przewodów fazowych, przewodów odgromowych, konstrukcji wsporczych (słupów), izolatorów, osprzęty izolatorowego i przewodowego oraz uziomów słupów

• Linie kablowe - układane bezpośrednio w ziemi, w kanałach kablowych lub rurach. Są znacznie droższe od napowietrznych dlatego stosuje się je głównie w sieciach miejskich i przemysłowych.

• Przewody szynowe - np. płaskownik lub ceownik miedziany, układa się na izolatorach mocowanych do ścian lub sufitów, najczęściej stosowane w halach ze względu na szybkie i łatwe podłączenie nowych odbiorów.

• Podstawowe zadania stacji elektroenergetycznych. Podział stacji elektroenergetycznych.

Zadania stacji to rozdział i przetwarzanie energii elektrycznej. Stacje możemy podzieli na:

• Stacje rozdzielcze (rozdzielnie) - rozdział energii na jednym poziomie napięcia

• Stacje transformatorowo-rozdzielcze - zachodzi przetwarzanie energii na różne poziomy napięcia

• Stacje transformatorowe - tylko transformacja energii elektrycznej

Stacje dzieli się również ze względu na:

• napięcia znamionowe sieci łączonych

• budowę

• rodzaj izolacji

• spełniane funkcje w SEE

7. Narysuj i opisz układ z podwójnym systemem szyn zbiorczych




8. Podstawowe łączniki w stacjach elektroenergetycznych.

• odłączniki - w stanie otwartym zapewniają bezpieczną przerwę izolacyjną w obwodzie. Nie służą do wyłączania prądów roboczych, natomiast umożliwiają przystąpienie do przeglądów i remontów.

• wyłączniki - wyłączanie i załączanie prądów roboczych, prąd wyłączalny 10-krotnie większy od prądu znamionowego.

• rozłączniki - przystosowane do łączenia prądów nie przekraczających 10-krotnej wartości prądu znamionowego.

• bezpieczniki - zabezpieczają od skutków zwarć transformatorów, silników itp. Zawierają elementy topikowe, które stapiają się i przerywają obwód jeśli prąd w zabezpieczanym obwodzie jest większy od wartości nominalnej.

9. Opisać SZR, SPZ, SCO.

• SZR - samoczynne załączenie rezerwy - włączenie toru rezerwowego zasilania, w przypadku utraty zasilania torem podstawowym stwierdzonej przez wskaźnik podnapięciowy

• SPZ - samoczynne ponowne załączenie - ponowne załączenie linii po awaryjnym wyłączeniu, w celu przywrócenia normalnej pracy linii, jeśli zwarcie było przemijające.

• SCO - samoczynny częstotliwościowe odciążenie - samoczynne wyłączenie stacji przy nadmiernym zmniejszeniu częstotliwości w SEE

10. Ochrona przeciwporażeniowa - układ TN-S

Układ TN-S umożliwia zastosowanie wyłącznika różnicowoprądowego. Jest zakaz montowania urządzeń ochronnych przerywających ciągłość przewodów PE i PEN. Wyłącznik różnicowo prądowy odłącza 3 fazy i zero (N), jeśli więc N jest razem z PE (czyli PEN) zadziałanie wyłącznika przerwało by i N i PE (PEN). W układzie TN-S PE i N idą oddzielnymi przewodami, wyłącznik różnicowy wywala 3 fazy i N, PE zostaje w spokoju . Czyli TN-S jest stosunkowo najbezpieczniejszym układem (jeśli podłączona jest owa różnicówka).




11. Ochrona przeciwprzepięciowa.

Do ochrony urządzeń elektrycznych przed skutkami bezpośredniego uderzenia pioruna stosuje się metalowe zwody połączone z uziomem przez przewody odprowadzające i uziemiające (Zwody - nad obiektem chronionym np. linki stalowe, Uziomy - elementy metalowe w ziemi).

Do ochrony linii stosuje się przewody odgromowe uziemione (wiszą na najwyższych partiach słupów).

Do ochrony drogiego sprzętu (transformatorów i automatyki) przed przedostaniem się przepięcia z innych urządzeń stosuje się:

• Iskierniki - w przypadku przepięcia następuje wyładowanie i odprowadzenie ładunku do ziemi pod warunkiem, że przepięcie ma określoną wartość (jak ma mniejszą, to nie zadziała).

• Odgromniki zaworowe - składają się z iskiernika i rezystora połączonych szeregowo. Przy napięciu roboczym nie płynie przez niego prąd (duża rezystancja), przy przepięciu następuje przeskok iskry pomiędzy elektrodami iskiernika i przez rezystor płynie prąd. Jeśli napięcie wróci do wartości roboczej, to prąd przestanie płynąć prze odgromnik

• Odgromniki wydmuchowe - działają na zasadzie wydmuchiwania łuku przez gazy powstające przy jego zetknięciu z warstwą osłony odgromnika, zdolną do intensywnego wydzielania gazów.

• Odgromniki beziskiernikowe - zawierają tlenki metali, których rezystancja zależy od prądu. Jeśli przepływa duży prąd, obniżają rezystancję, zmniejszając napięcie w stosunku do ziemi.

• Cel i sposoby kompensacji mocy biernej. Zadanie: Dobierz baterię kondensatorów do kompensacji mocy biernej tak, aby cosφ₂ = 0,95. Odbiornik - P=3kW, cosφ₁ =0,8, napięcie między fazowe = 400V.

Cele kompensacji:

• Wyeliminowanie lub obniżenie opłat za energię bierną

• Ograniczenie strat energii czynnej

• Umożliwienie zainstalowania dodatkowych odbiorów bez wymiany układów zasilania (transformatorów, kabli, aparatów rozdzielczych)

• Efekty ekonomiczne na wskutek obniżenia zawartości wyższych harmonicznych

• Inne aspekty eksploatacyjne, np. kompensacja spadków napięcia

Do kompensacji służą:

• Urządzenia wykorzystujące kondensatory energetyczne

• Kompensatory energoelektroniczne

• Maszyny synchroniczne

• Maszyny indukcyjne

• Napędy synchronizowane

• Hybrydowe układy kondensatorowo-energoelektroniczn

Zadanie:

S₁= 1/ cosφ₁ * P = 3,75 kVA

S₂= 1/ cosφ₂ * P = 3,158 kVA

Q_L=


S₂=
czyli Q_C = 1,264 kVar


czyli X_c= 126,62 Ω

X_c=1/(ωC) czyli C= 25,14 * 10^-6 F

13. Organizacja rynku energii.

Rynek jest miejscem, zorganizowanym zazwyczaj w sensie instytucjonalnym, gdzie dokonują się akty kupna i sprzedaży czynników produkcji oraz wytworzonych dóbr - produktów i usług.

Struktura przedmiotowa rynku energii elektrycznej w Polsce (REE) składa

się z trzech podstawowych elementów:

• rynku energii elektrycznej czynnej (rynek konkurencyjny), który z kolei dzieli się na trzy segmenty:

• kontraktowy,

• giełdowy,

• bilansujący,

• rynku technicznego (rynek regulowany), w którego skład wchodzą:

• regulacyjne usługi systemowe,

• generacja wymuszona,

• rynku finansowego, gdzie przedmiotem obrotu są kontrakty finansowe i instrumenty pochodne, a w początkowej fazie rozwojowej rynku - realizacja rozliczeń między podmiotami handlu hurtowego energią elektryczną.

14. Spadki napięć w sieciach.

Skutki dla:

• maszyny elektryczne - wahania napięcia na zaciskach silnika asynchronicznego powodują zmiany jego momentu oraz poślizgu i w konsekwencji wpływają na zburzenia procesu technologicznego, a w skrajnych przypadkach mogą prowadzić do powstania drgań mechanicznych, których główna przyczyną jest skrócenie okres eksploatacji maszyny,

• przekształtniki statyczne - zmiana napięcia zasilającego w przekształtnikach sterowanych fazowo z układem stabilizacji parametrów po stronie prądu stałego powoduje najczęściej zmniejszenie współczynnika mocy i generację wyższych harmonicznych oraz interharmonicznych. W przypadku napędu prądu stałego znajdującego się w stanie hamowania zmiana napięcia może doprowadzić do przerzutu falownika.

• urządzenia do elektrolizy- występuje skrócenie czasu eksploatacji tych urządzeń oraz zmniejszenie wydajności procesu technologicznego,

• urządzenia elektrotermiczne - w każdym przypadku występuje zmiana wydajności procesu technologicznego, w przypadku pieca łukowego wydłużenie czasu wytopu,

• źródła światła - w tej grupie odbiorników najbardziej wrażliwe na zmiany napięcia zasilającego są źródła żarowe. W ich przypadku strumień świetlny jest ၦ jest proporcjonalny do napięcia zasilającego zgodnie z zależnością: ၾၦUၧ, gdzie ၧ = (3,1 -3,7)9 w przypadku fluoroscencyjnych źródeł światła wartość ta wynosi około 1,8).

15. Moc i energia.

A tu nie wiem o co chodzi.

Odpowiedzi powstały na bazie:

• wykładów prof. dr hab. inż. Tadeusza Skoczkowskiego

• „Elektrotechniki… dla nieelektryków”

• „Poradnika Inżyniera Elektryka”

Autor nie odpowiada za błędy i ich ewentualne konsekwencje ;)

©Copyright KaeM Warszawa 2008 All rights reserved

---