“Електричні мережі та системи” – одна з професійно-орієнтованих базових дисциплін підготовки бакалаврів та магістрів з електротехніки, електромеханіки та електроенергетики. Вона є базою для вивчення дисциплін: „ Електромагнітні перехідні процеси”, „ Електричні станції та підстанції”, „ Електропостачання промислових підприємств” та „ Енергозбереження в системах електропостачання”.
Теоретичну та метологічну основу даної дисципліни складають такі дисципліни: „Теоретичні основи електротехніки”, „ Електричні машини”, „ Математичні задачі в енергетиці” та інші. .
Метою викладання дисципліни “ Електричні мережі та системи ” є отримання знань: про конструктивне виконання електричних мереж та систем, засвоєння основних методів розрахунку параметрів усталених режимів роботи електричних мереж, ознайомлення з вимогами до параметрів режимів та умовами оптимального керування ними, а також отримання основних відомостей про шляхи вирішення задач проектування та експлуатації електричних мереж та систем..
Після засвоєння дисципліни студенти повинні:
знати: основні технологічні показники нормального функціонування електричних систем; конструктивні та функціональні властивості структурних елементів електричних систем та мереж; властивості споживачів електричної енергії та технологічні умови забезпечення їх електричною енергією; методи розрахунку усталених режимів електричних систем; основні принципи забезпечення нормального функціонування електричних систем та оптимального управління їх режимами; основи проектування електричних мереж.
вміти: оцінювати ефективність технологічного процесу передачі; регулювання та розподілу електричної енергії; вибрати оптимальні заходи для забезпечення якості та надійності електропостачання споживачів; здійснювати розрахунки поточних та прогнозованих режимів роботи енергосистем з використанням сучасних засобів обчислювальної техніки; обгрунтувати технічні рішення, які приймаються технологічним персоналом.
Теми лекцій які виносяться на сесію:
1. Загальні поняття про електричні мережі та системи.
2. Основні відомості про конструктивне виконання та умови роботи ліній електричних мереж.
3. Характеристики, параметри та схема заміщення елементів
електричної мережі та електричних навантажень.
4. Розрахунки параметрів усталених режимів розімкнутих та
найпростіших замкнутих електричних мереж.
5. Основи техніко-економічних розрахунків електричних
мереж.
6. Якість електричної енергії та її забезпечення.
2 Робоча програма і методичні вказівки щодо вивчення тем дисципліни
2.1 Загальні поняття про електричні мережі та системи
Мета викладення дисципліни, її зміст та зв‘язок з іншими дисциплінами навчального плану. Рекомендована література та методичні вказівки до вивчення дисципліни.
Поняття про електричну систему та мережу. Вплив енергетики на навколишнє середовище. Техніко-економічні переваги створення електроенергетичних систем та їх об’єднань.
Призначення, основні вимоги, класифікація електричних мереж. Номінальні напруги мереж та приймачів електричної енергії, генераторів і трансформаторів. Області застосування різних номінальних напруг. Задачі розрахунку електричних напруг.
Література: [1] c. 12 - 22.
[5] c. 13 - 19.
Контрольні запитання
1. Що розуміють під електричною системою та електричною мережею? Які елементи входять до їх складу?
2. Які техніко-економічні переваги створення електроенергетичних систем та їх об’єднань?
3. За якими ознаками здійснюється класифікація електричних мереж?
4. Які співвідношення між номінальними напругами генераторів трансформаторів електричних мереж та електроприймачів?
5. Перелічіть основні вимоги до електричних мереж.
6. Яке призначення електричних систем та мереж?
7. Задачі розрахунку електричних мереж.
2.2 Основні відомості про конструктивне виконання та умови роботи ліній електричних мереж
Конструкції ліній електричних мереж. Геометричні характеристики повітряних ліній.
Повітряні лінії ( ПЛ ) електропередачі: опори, ізолятори, проводи, лінійна арматура. Умови роботи ПЛ: вітер, ожеледиця, температура. Врахування умов роботи ПЛ при проектуванні та експлуатації електричних мереж.
Кабельні лінії: конструкція, способи прокладання, кабельна арматура. Кабелі високих напруг.
Література: [1] c. 23 – 53.
Контрольні запитання
1. Основні конструктивні елементи повітряних ліній та їх
призначення.
2. Конструктивне виконання проводів та тросів повітряних
ліній.
3. За якими ознаками класифікуються опори повітряних ліній?
4. Які фактори і яким чином впливають на роботу ПЛ ?
5. Як враховуються умови роботи ПЛ при проектуванні?
6. З яких конструктивних елементів складається кабельна
мережа?
7. Основні конструктивні елементи кабелів та їх призначення.
8. Порівняний аналіз повітряних та кабельних ліній.
2.3 Характеристики, параметри та схеми заміщення елементів електричної мережі і навантажень
Параметри ліній електропередачі : активний та індуктивний опори, активна та ємнісна провідність. Схеми заміщення та розрахункові схеми повітряних ліній. Спрощення схем заміщення ліній в залежності від призначення розрахунків.
Параметри схеми заміщення та розрахункові схеми двообмоткових та триобмоткових трансформаторів і автотрансформаторів.
Основні характеристики навантажень електроспоживачів. Статичні характеристики навантажень за напругою та частотою.
Подання елементів електричної мережі у розрахункових схемах.
Література: [1] c. 54 - 96
[6] c. 4 – 28
Контрольні запитання
1. Від яких величин залежить питомий індуктивний опір
проводів та питома ємнісна провідність ПЛ ?
2. Які параметри входять в розрахункову схему заміщення ліній
електропередач 35, 110, 220 кВ та вище і їх розрахунок ?
3. Які параметри входять в розрахункову схему заміщення
двообмоткового трансформатора та як здійнюється їх розра-
лунок ?
4. Якими параметрами враховуються в розрахунковій схемі
заміщення триобмоткові трансформатори та автотрансфор-
матори і яким чином вони визначаються ?
5. Дайте характеристику графіків електричних навантажень
промислових підприємств
6. Що таке статичні характеристики комплексного навантажен-
ня за напругою та частотою ?
7. Чому автотрансформатори доцільно використовувати на зни-
жувальних підстанціях електричних мереж ?
2.4 Розрахунки параметрів усталених режимів розімкнутих та найпростіших замкнутих електричних мереж
Задачі розрахунку режиму роботи електричної мережі. Характеристика схем з”єднань ліній та підстанцій. Розрахункові схеми електричних мереж. Визначення параметрів режиму ліній електропередачі. Векторні діаграми струмів та фазних напруг ліній електропередачі. Розрахунок параметрів режиму одно-ланцюгової лінії напругою 110 кВ. Розрахунок параметрів усталеного режиму розімкнутих мереж. Особливості розрахунку роз-подільних мереж з кількома ступенями трансформації. Розрахунок параметрів усталеного режиму простої замкнутої мережі.
Визначення втрат потужності та електроенергії в електричних мережах.
Розрахунок параметрів усталеного режиму замкнутих мереж з застосуванням перетворення розрахункових схем.
Література: [1] c. 97 – 153; [6] c. 28 – 68.
Контрольні запитання
1. Намалюйте векторні діаграми струмів та напруг ПЛ напругою 110 кВ для активного індуктивного та ємнісного навантаження.
2. Що розуміють під спадом, втратами, відхиленням напруги і як вони визначаються?
3. Чим обумовлена ємнісна потужність лінії та на що вона впливає?
4. Намалюйте розрахункову схему розімкнутої мережі до складу якої входять ПЛ 110 кВ та підстанція з двома знижувальними триобмотковими трансформаторами.
5. Послідовність розрахунків параметрів режиму схеми лінії 110 кВ „ за даними початку”, „ за даними кінця” та методом послідовних наближень.
6. Алгоритм розрахунку простої замкнутої схеми мережі.
7. Особливості розрахунків розподільчих мереж з кількома ступенями трансформації.
8. Послідовність розрахунку параметрів режиму електричної мережі з двобічним живленням при різних напругах джерел живлення.
2.5 Основи техніко-економічних розрахунків електричних мереж
Задачі та методи проектування енергосистем та електричних мереж. Техніко-економічні показники. Капіталовкладення на спорудження мережі. Щорічні витрати на експлуатацію мережі. Зведені затрати. Собівартість передачі електроенергії. Вибір ва-ріанту розвитку електричної мережі. Техніко-економічне порівняння варіантів мережі за мінімумом зведених затрат. Вибір варіанту мережі з врахуванням надійності. Вибір номінальної напруги. Вибір перерізів проводів. Вибір трансформаторів та автотрансформаторів на знижувальних підстанціях.
Література: [1] c. 237 – 322; [2,3,4].
Контрольні запитання
1. Як визначаються втрати елетроенергії в елементах електричної мережі ?
2. Як визначаються щорічні експлуатаційні витрати на експлуатацію мережі?
3. Як визначається собівартість передачі електроенергії в енергосистемі?
4. Як визначаються збитки від знеструмлення споживачів?
5. Як визначаються зведені затрати при порівняльному аналізі варіантів схем розвитку електричних мереж ?
6. Як вибирається номінальна напруга елементів електричної мережі?
7. Що враховують при виборі потужності трансформаторів та автотрансформаторів знижувальних підстанцій?
8. Як визначається інтегральний ефект капіталовкладень в статичних задачах?
2.6 Якість електричної енергії та її забезпечення
Вплив якості електроенергії на роботу електроприймачів та електричного обладнання. Показники якості електроенергії. Методи регулювання напруги. Зустрічне регулювання напруги. Регулювання напруги на електростанціях та знижувальних підстанціях. Регулювання напруги зміною опору мережі. Регулювання напруги зміною потоків реактивної потужності.
Література: [1] c. 195 –236; [5] c. 182 – 199
Контрольні запитання
1. Задачі та способи регулювання напруги.
2. Показники якості електроенергії.
3. Зустрічне регулювання напруги.
4. Регулювання напруги на електростанціях та знижувальних підстанціях.
5. Регулювання напруги зміною опору мережі. Векторна діаграма.
6. Регулювання напруги зміною потоків реактивної потужності. Векторна діаграма.
7. Запишіть формулу балансу реактивної потужності в енергосистемі.
8. Додаткові джерела реактивної потужності синхронні компенсатори, батареї статичних конденсаторів, тиристорні компенсатори. Порівняльна характеристика.
9. Що розуміють під спадом втратами відхиленням напруги та як вони визначаються?
10. Вибір регулювальних відгалужень трансформаторів.
Рекомендована література
1. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. Учебник для вузов. / В.И.Идельчик. – М.: Энергатомоиздат, 1989 – 592 с.
2. Буслова Н.В., Винославский В.Н., Денисенко Г.И., Перхач В.С.Электрические системы и сети.\ Под ред. Г.И. Денисенко – К.: Вища школа, 1986. – 584 с.
3. Веников В.А., Идельчик В.И., Лисев М.С. Регулирование напряжения в электроенергетических системах – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 430 с .
4. Солдаткина Л.А. Электрические сети и системы – М.: Энергия, 1978. – 214 с.
5. Блок В.М. Электрические сети и системы – М.:Высшая школа, 1986. – 430 с.
- Викладач: Байша Олексій