Электроэнергия на промышленном предприятии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Роль электрической энергии на промышленном предприятии

2. Получение, передача и распределение энергии

3. Передачи электроэнергии на дальние расстояния

Заключение

Введение

Электроэнергия окружает нас всюду, где бы мы ни были. Дома, во дворе, в транспорте, везде. Каждый день, проснувшись утром, мы, обычно, идём в туалет, включаем свет, умываемся. Мы не особо задумываемся, включая телевизор, откуда взялось электричество, которое стало спутником современных жителей всех городов и некоторых сёл.

Источником электричества для небольших электроприборов служат батарейки, но как же обеспечивают электричеством множество домов, производственных зданий и др.? Батарейки в этом случае ничем помочь не могут, ведь чтобы обеспечить электричеством хотя бы одну квартиру нужно огромное количество батареек.

Ток, который течет по проводам городов и сёл ничего общего с батарейками не имеет. Это электричество производят на электростанциях. Но произвести энергию - это ещё полдела, нужно энергию донести до людей. Для этого сначала повышают напряжение тока, по проводам передают электричество в города, а затем в городах напряжение тока понижают.

Производство - передача - потребление, кажется, что система проста как стакан воды, но это совсем не так. Чтобы обеспечить города электричеством, задействовано огромное количество техники, машин, оборудования и людей. электрический энергия промышленный

1. Роль электрической энергии на промышленном предприятии

Все технологические процессы любого производства связаны с потреблением энергии. На их выполнение расходуется подавляющая часть энергетических ресурсов.Важнейшую роль на промышленном предприятии играет электрическая энергия - самый универсальный вид энергии, являющейся основным источником получения механической энергии.

Преобразование энергии различных видов в электрическую происходит на электростанциях.

Электростанциями называются предприятия или установки, предназначенные для производства электроэнергии. Топливом для электрических станций служат природные богатства - уголь, торф, вода, ветер, солнце, атомная энергия и др.

В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции могут быть разделены на следующие основные типы: тепловые, атомные, гидроэлектростанции, гидроаккумулирующие, газотурбинные, а также маломощные электрические станции местного значения - ветряные, солнечные, геотермальные, морских приливов и отливов, дизельные и др.

Основная часть электроэнергии (до 80 %) вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС). Процесс получения электрической энергии на ТЭС заключается в последовательном преобразовании энергии сжигаемого топлива в тепловую энергию водяного пара, приводящего во вращение турбоагрегат (паровую турбину, соединённую с генератором). Механическая энергия вращения преобразуется генератором в электрическую. Топливом для электростанций служат каменный уголь, торф, горючие сланцы, естественный газ, нефть, мазут, древесные отходы.

При экономичной работе ТЭС, т.е. при одновременном отпуске потребителем оптимальных количеств электроэнергии и теплоты, их КПД достигает более 70 %. В период, когда полностью прекращается потребление теплоты (например, в неотопительный сезон), КПД станции снижается.

Атомные электростанции (АЭС) отличаются от обычной паротурбинной станции тем, что на АЭС в качестве источника энергии используется процесс деления ядер урана, плутония, тория и др. В результате расщепления этих материалов в специальных устройствах - реакторах, выделяется огромное количество тепловой энергии.

По сравнению с ТЭС атомные электростанции расходуют незначительное количество горючего. Такие станции можно сооружать в любом месте, т.к. они не связаны с местом расположения естественных запасов топлива. Кроме того, окружающая среда не загрязняется дымом, золой, пылью и сернистым газом.

На гидроэлектростанциях (ГЭС) водная энергия преобразуется в электрическую при помощи гидравлических турбин и соединённых с ними генераторов.

Различают ГЭС плотинного и деривационного типов. Плотинные ГЭС применяют на равнинных реках с небольшими напорами, деривационные (с обходными каналами) - на горных реках с большими уклонами и при небольшом расходе воды. Следует отметить, что работа ГЭС зависит от уровня воды, определяемого природными условиями.

Достоинствами ГЭС являются их высокий КПД и низкая себестоимость выработанной электроэнергии. Однако следует учитывать большую стоимость капитальных затрат при сооружении ГЭС и значительные сроки их сооружения, что определяет большой срок их окупаемости.

Особенностью работы электростанций является то, что они должны вырабатывать столько энергии, сколько её требуется в данный момент для покрытия нагрузки потребителей, собственных нужд станций и потерь в сетях. Поэтому оборудование станций должно быть всегда готово к периодическому изменению нагрузки потребителей в течении дня или года.

Большинство электростанций объединены в энергетические системы, к каждой из которых предъявляются следующие требования:

· Соответствие мощности генераторов и трансформаторов максимальной мощности потребителей электроэнергии.

· Достаточная пропускная способность линий электропередач (ЛЭП).

· Обеспечение бесперебойного электроснабжения при высоком качестве энергии.

· Экономичность, безопасность и удобство в эксплуатации.

Для обеспечения указанных требований энергосистемы оборудуют специальными диспетчерскими пунктами, оснащёнными средствами контроля, управления, связи и специальными схемами расположения электростанций, линий передач и понижающих подстанций. Диспетчерский пункт получает необходимые данные и сведения о состояниях технологического процесса на электростанциях (расходе воды и топлива, параметрах пара, скорости вращения турбин и т.д.); о работе системы - какие элементы системы (линии, трансформаторы, генераторы, нагрузки, котлы, паропроводы) в данный момент отключены, какие находятся в работе, в резерве и т.д.; об электрических параметрах режима (напряжениях, токах, активных и реактивных мощностях, частоте и т.д.).

Работа электростанций в системе даёт возможность за счёт большого количества параллельно работающих генераторов повысить надёжность электроснабжения потребителей, полностью загрузить наиболее экономические агрегаты электростанций, снизить стоимость выработки электроэнергии. Кроме того, в энергосистеме снижается установленная мощность резервного оборудования; обеспечивается более высокое качество электроэнергии, отпускаемой потребителям; увеличивается единичная мощность агрегатов, которые могут быть установлены в системе.

В России, как и во многих других странах, для производства и распределения электроэнергии применяется трёхфазный переменный ток частотой 50Гц (в США и ряде других стран 60Гц). Сети и установки трёхфазного тока более экономичны по сравнению с установками однофазного переменного тока, а также дают возможность широко использовать в качестве электропривода наиболее надёжные, простые и дешевые асинхронные электродвигатели.

Наряду с трёхфазным током в некоторых отраслях промышленности применяют постоянный ток, который получают выпрямлением переменного тока (электролиз в химической промышленности и цветной металлургии , электрифицированный транспорт и др.).

Электрическую энергию, вырабатываемую на электростанциях, необходимо передать в места её потребления, прежде всего в крупные промышленные центры страны, которые удалены от мощных электростанций на многие сотни, а иногда и тысячи километров. Но электроэнергию недостаточно передать. Её необходимо распределить среди множества разнообразных потребителей - промышленных предприятий, транспорта, жилых зданий и т.д. Передачу электроэнергии на большие расстояния осуществляют при высоком напряжении (до 500кВт и более), чем обеспечиваются минимальные электрические потери в линиях электропередачи и получается большая экономия материалов за счёт сокращения сечений проводов. Поэтому в процессе передачи и распределения электрической энергии приходится повышать и понижать напряжение. Этот процесс выполняется посредством электромагнитных устройств, называемых трансформаторами. Трансформатор не является электрической машиной, т.к. его работа не связана с преобразованием электрической энергии в механическую и наоборот; он преобразует лишь напряжение электрической энергии. Повышение напряжения осуществляется при помощи повышающих трансформаторов на электростанциях, а понижение - при помощи понижающих трансформаторов на подстанциях у потребителей.

Промежуточным звеном для передачи электроэнергии от трансформаторных подстанций к приёмникам электроэнергии являются электрические сети.

Трансформаторная подстанция - это электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электроэнергии.

Подстанции могут быть закрытыми или открытыми в зависимости от расположения её основного оборудования. Если оборудование находится в здании, то подстанция считается закрытой; если на открытом воздухе, то - открытой.

Оборудование подстанций может быть смонтировано из отдельных элементов устройств или из блоков, поставляемых в собранном для установки виде. Подстанции блочной конструкции называются комплектными.

В оборудование подстанций входят аппараты, осуществляющие коммутацию и защиту электрических цепей.

Основной элемент подстанций - силовой трансформатор. Конструктивно силовые трансформаторы выполняются так, чтобы максимально отвести тепло, выделяемое ими при работе от обмоток и сердечника в окружающую среду. Для этого, например, сердечник с обмотками погружают в бак с маслом, делают поверхность бака ребристой, с трубчатыми радиаторами.

Комплектные трансформаторные подстанции, устанавливаемые непосредственно в производственных помещениях мощностью до 1000 кВА, могут оснащаться сухими трансформаторами.

Для увеличения коэффициента мощности электроустановки на подстанциях устанавливают статические конденсаторы, компенсирующие реактивную мощность нагрузки.

Автоматическая система контроля и управления аппаратами подстанции следит за процессами, происходящими в нагрузке, в сетях электроснабжения. Она выполняет функции защиты трансформатора и сетей, отключает при посредстве выключателя защищаемые участки при аварийных режимах, осуществляет повторное включение, автоматическое включение резерва.

Трансформаторные подстанции промышленных предприятий подключаются к питающей сети различными способами в зависимости от требований надёжности бесперебойного электроснабжения потребителей.

Типовыми схемами, осуществляющими бесперебойное электроснабжение, являются радиальная, магистральная или кольцевая.

В радиальных схемах от распределительного щита трансформаторной подстанции отходят линии, питающие крупные электроприёмники: двигатели, групповые распределительные пункты, к которым присоединены более мелкие приёмники. Радиальные схемы применяются в компрессорных, насосных станциях, цехах взрыво- и пожароопасных, пыльных производств. Они обеспечивают высокую надёжность электроснабжения, позволяют широко использовать автоматическую аппаратуру управления и защиты, но требуют больших затрат на сооружение распределительных щитов, прокладку кабеля и проводов.

Магистральные схемы применяются при равномерном распределении нагрузки по площади цеха, когда не требуется сооружать распределительный щит на подстанции, что удешевляет объект; можно использовать сборные шинопроводы, что ускоряет монтаж. При этом перемещение технологического оборудования не требует переделки сети.

Недостатком магистральной схемы является низкая надёжность электроснабжения, так как при повреждении магистрали отключаются все электроприёмники, присоединённые к ней. Однако установка перемычек между магистралями и применение защиты существенно повышает надёжность электроснабжения при минимальных затратах на резервирование.

От подстанций ток пониженного напряжения промышленной частоты распределяется по цехам с помощью кабелей, проводов, шинопроводов от цехового распределительного устройства до устройств электроприводов отдельных машин.

Перерывы в электроснабжении предприятий, даже кратковременные, приводят к нарушениям технологического процесса, порче продукции, повреждению оборудования и невосполнимым убыткам. В некоторых случаях перерыв в электроснабжении может создать взрыво- и пожароопасную обстановку на предприятиях.

Правилами устройства электроустановок все приёмники электрической энергии по надёжности электроснабжения подразделяются на три категории:

· Приёмники энергии, для которых недопустим перерыв в электроснабжении, поскольку он может привести к повреждению оборудования, массовому браку продукции, нарушению сложного технологического процесса, нарушению работы особо важных элементов городского хозяйства и в конечном счёте - угрожать жизни людей.

· Приёмники энергии, перерыв в электроснабжении которых приводит к невыполнению плана выпуска продукции, простою рабочих, механизмов и промышленного транспорта.

· Остальные приёмники электрической энергии, например цехи несерийного и вспомогательного производства, склады.

Электроснабжение приёмников электрической энергии первой категории в любых случаях должно быть обеспечено и при нарушении его автоматически восстановлено. Поэтому такие приёмники должны иметь два независимых источника питания, каждый из которых может полностью обеспечить их электроэнергией.

Приёмники электроэнергии второй категории могут иметь резервный источник электроснабжения, подключение которого производится дежурным персоналом через некоторый промежуток времени после отказа основного источника.

Для приёмников третьей категории резервный источник питания, как правило, не предусматривается.

Электроснабжение предприятий подразделяется на внешнее и внутреннее. Внешнее электроснабжение - это система сетей и подстанций от источника электропитания (энергосистемы или электростанции) до трансформаторной подстанции предприятия. Передача энергии в этом случае осуществляется по кабельным или воздушным линиям номинальным напряжением 6, 10, 20, 35, 110 и 220 кВ. К внутреннему электроснабжению относится система распределения энергии внутри цехов предприятия и на его территории.

К силовой нагрузке (электродвигатели, электропечи) подводится напряжение 380 или 660 В, к осветительной - 220 В. Двигатели мощностью 200 кВт и более в целях снижения потерь целесообразно подключать на напряжение 6 или 10 кВ.

Наиболее распространённым на промышленных предприятиях является напряжение 380 В. Широко внедряется напряжение 660 В, что позволяет снизить потери энергии и расход цветных металлов в сетях низшего напряжения, увеличить радиус действия цеховых подстанций и мощность каждого трансформатора до 2500 кВА. В ряде случаев при напряжении 660 В экономически оправданным является применение асинхронных двигателей мощностью до 630 кВт.

Распределение электроэнергии производится с помощью электропроводок - совокупности проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями.

Внутренняя проводка - это электропроводка, проложенная внутри здания; наружная - вне его, по наружным стенам здания, под навесами, на опорах. В зависимости от способа прокладки, внутренняя проводка может быть открытой, если она проложена по поверхности стен, потолков и т.д., и скрытой, если она проложена в конструктивных элементах зданий.

Проводка может быть проложена изолированным проводом или небронированным кабелем сечением до 16 кв.мм. В местах возможного механического воздействия электропроводку заключают в стальные трубы, герметизируют, если среда помещения взрывоопасная, агрессивная. На станках, полиграфических машинах проводка выполняется в трубах, в металлических рукавах проводом с полихлорвиниловой изоляцией, не разрушающейся от воздействия на неё машинными маслами. Большое количество проводов системы управления электропроводом машины укладывается в лотках. Для передачи электроэнергии в цехах с большим количеством производственных машин применяются шинопроводы.

Для передачи и распределения электроэнергии широко применяются силовые кабели в резиновой, свинцовой оболочке; небронированные и бронированные. Кабели могут укладываться в кабельные каналы, укрепляться на стенах, в земляных траншеях, заделываться в стены.

2. Получение, передача и распределение энергии

При разработке угольных сланцевых россыпных, рудных и нерудных месторождений основным видом энергии является электрическая энергия, которую предприятия получают от энергосистем страны, а в отдаленных районах - от местных электростанций.

Энергосистемой называют совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, связанных с общностью режима в непрерывном процессе производства, преобразования и распределения электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом. К электрической части энергосистемы относят совокупность электроустановок электрических станций и электрических сетей.

Электроснабжением называют обеспечение потребителей электрической энергией, а системой электроснабжения - совокупность электроустановок, предназначенных для этой цели. Электроснабжение бывает внешнее и внутреннее.

К внешнему электроснабжению относят воздушные и кабельные линии электропередачи (ЛЭП) от выводов районных подстанций или ответвлений от энергосистем до вводов на шины главных понизительных подстанций (ГПП) предприятий.

К внутреннему электроснабжению относят поверхностные и подземные подстанции (стационарные и передвижные), распределительные пункты высшего и низшего напряжений, воздушные и кабельные ЛЭП и электроприемники горных предприятий.

В настоящее время при проектировании электроснабжений новых горнопромышленных районов и реконструкции старых предусматривают системы глубокого ввода напряжением 35 - 220 кВ, т.е. электроэнергию высшего напряжения подают потребителям, сводя к минимуму количество сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации.

Конкретное значение подводимого напряжения определяют на основе технико-экономических расчетов, в которых сравнивают первоначальные затраты на строительство, расходы на эксплуатацию, показатели в отношении качества электроэнергии, перспективность при дальнейшем развитии системы электроснабжения.

Электроснабжение горных предприятий должно производиться не менее чем по двум питающим ЛЭП независимо от значения напряжения. В нормальном режиме все питающие ЛЭП должны находиться под нагрузкой и работать раздельно. Возможно применение и двухцепных воздушных ЛЭП на опорах, рассчитанных на повышенные ветровые и гололедные нагрузки (на ступень выше нормативов, установленных для данного района).

В системе внешнего электроснабжения горных предприятий применяют следующие значения напряжения: 220, 110, 35, 10 и 6 кВ. В системе внутреннего электроснабжения для различных нужд предприятия используют следующие напряжения: 6 кВ (10 кВ) - для стационарных приемников электрической энергии, передвижных трансформаторных подстанций, машин и механизмов, применяемых при проходке стволов, а также для высокопроизводительных силовых передвижных установок открытых разработок. Напряжение 10 кВ разрешается применять в отдельных случаях для стационарных установок угольных и сланцевых шахт и стационарных подземных подстанций рудных и нерудных шахт только с разрешения отраслевых министерств;

1140В - для высокопроизводительных забойных машин и механизмов в подземных выработках шахт;

660В - для сетей, питающих силовые электроприемники в подземных выработках и на открытых горных разработках;

330В - для питания сетей, указанных для напряжения 660В;

380/220В - для сетей, питающих силовые и осветительные электроприемники на поверхности горных предприятий при трех- или четырехпроводной системе от общих трансформаторов;

220 или 127В - для питания ручного инструмента и осветительной сети в подземных выработках шахт.

Для создания рациональных систем электроснабжения необходимо применять комплектные трансформаторные подстанции, трансформаторы с автоматическим регулированием напряжения, обособленное питание потребителей подземных выработок шахт от трансформаторов с расщепленными вторичными обмотками или разделительных трансформаторов с коэффициентом трансформации, равным единице.

Классификация электрических станций, подстанций и электрических сетей.

Электрической станцией называют промышленное предприятие (электроустановку), которое служит для производства электрической энергии, а иногда одновременно и для выработки тепловой энергии. Электрические станции отличаются друг от друга своим назначением, родом вырабатываемого тока, видом используемого топлива или энергии и типом первичных машин.

В зависимости от вида используемого топлива или энергии различают тепловые электростанции (ТЭС и ГРЭС), гидроэлектрические (ГЭС), атомные (АЭС). По типу первичных машин электростанции делят на станции с паровыми, гидравлическими, газовыми турбинами, атомными реакторами, двигателями внутреннего сгорания. Станции с паровыми турбинами могут быть конденсационными (КЭС) и теплофикационными (ТЭЦ).

Подстанция - это электроустановка, служащая для преобразования и распределения электроэнергии и состоящая из силовых трансформаторов или других преобразователей энергии, распределительных устройств высшего и низшего напряжения, аккумуляторной батареи, устройств управления, защиты и вспомогательных сооружений.

Поверхностные подстанции горных предприятий могут быть классифицированы по двум признакам: назначению и конструктивному оформлению. По назначению они имеют следующие сокращенные названия: ГПП - главная понизительная подстанция, которая получает электроэнергию от энергосистемы или непосредственно от электростанции и распределяет эту энергию электроприемникам предприятия; ЦРП - центральный распределительный пункт, получающий питание аналогично ГПП и распределяющий полученную энергию электроприемникам всего предприятия или отдельной его части. ЦРП в основном применяют на открытых разработках. КТП - комплектные трансформаторные подстанции, состоящие из одного или нескольких трансформаторов, распредустройств высшего и низшего напряжений с защитно-коммутационной аппаратурой. При установке их на открытом воздухе в обозначение добавляют букву Н (наружной установки).

Электрической сетью называют совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии, состоящих из подстанций, распредустройств, токопроводов, воздушных и кабельных ЛЭП, работающих на определенной территории.

Воздушной линией (ВЛ) электропередачи называется устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным с помощью изоляторов и арматуры к различного рода опорам или кронштейнам и стойкам на инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т. п.). За начало и конец ВЛ принимают линейные порталы распределительных устройств.

Кабельной линией (КЛ) называют линию для передачи электроэнергии, состоящую из одного или нескольких кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями.

Независимым источником питания потребителей электрической энергии называют источник питания, на котором сохраняется напряжение в установленных пределах для после аварийного режима, при исчезновении его на других источниках питания этих потребителей.

Электрические сети выполняют воздушными или кабельными ЛЭП. Главными элементами ВЛ являются: неизолированные провода, опоры, изоляторы, линейная арматура и грозозащитные тросы. В настоящее время применяют алюминиевые и сталеалюминевые провода. По конструкции провода могут быть одно-проволочными, многопроволочными из одного металла и многопроволочными из двух металлов, например алюминия и стали.

Расположение проводов на опорах может быть различным: на одно-цепных линиях - треугольником (рис. а) или горизонтально (рис. б); на двух цепных линиях - обратной елкой (рис. в) или шестиугольником в виде бочки (рис. г). Грозозащитные тросы устанавливают на верхних точках опор.

При любом варианте провода располагают несимметрично, что приводит к неодинаковым значениям реактивных сопротивлений и проводимостей. Чтобы получить одинаковые емкости и индуктивности всех трех фаз ЛЭП на разных участках на протяженных ЛЭП последовательно меняют на опорах взаимное расположение проводов по отношению друг к другу, т. е. применяют так называемую транспозицию проводов.

Опоры выполняют из дерева, стали и железобетона. Основные виды опор: анкерные и промежуточные. Первые устанавливают для жесткого закрепления проводов на концах линии или прямых ее участков, на пересечениях особо важных инженерных сооружений и больших водоемов. Анкерные опоры должны выдерживать одностороннее стяжение двух проводов. Промежуточные опоры служат для поддержания провода на прямых участках ЛЭП между соседними анкерными опорами. У таких опор тяжение проводов на эти опоры не передается. Деревянные опоры, выполняемые из сосны, лиственницы, просты в изготовлении, дешевы. Недостаток деревянных опор - малый срок службы. Для металлических опор используют сталь. Они требуют больших затрат металла и нуждаются в регулярной окраске для защиты от коррозии. Железобетонные опоры изготавливают из арматуры, ненапряженной, покрытой вибро- или центрифугированным бетоном. Такие опоры требуют меньше металла, не подвержены коррозии, долговечнее деревянных, а поэтому и получили распространение при сооружении ЛЭП напряжением до 750 кВ включительно.

Изоляторы воздушных линий изготавливают из фарфора или закаленного стекла. Эти материалы обладают высокой механической и электрической прочностью, стойкостью к атмосферным воздействиям. Фарфоровые изоляторы тяжелее стеклянных и хуже переносят ударные нагрузки. При различных повреждениях фарфор растрескивается, что трудно обнаружить визуально, а закаленное стекло рассыпается. На воздушных ЛЭП применяют изоляторы двух типов: штыревые и подвесные. Первые применяют для ЛЭП напряжением до 35кВ, вторые - для ЛЭП любых напряжений. Подвесные изоляторы собирают в гирлянды, которые на промежуточных опорах называют поддерживающими, а на анкерных - натяжными. Число изоляторов в гирлянде зависит от рабочего напряжения ЛЭП, степени загрязненности атмосферы, материала опор и типа применяемых изоляторов. Например, на ЛЭП-35 число изоляторов в гирлянде три, на ЛЭП-110 - от шести до восьми, а на ЛЭП-220 в поддерживающей гирлянде устанавливают 10-14 изоляторов с диаметром чашки от 255 до 350 мм.

Крепление проводов и тросов к изоляторам выполняют натяжными или поддерживающими зажимами. Лучшими натяжными зажимами считают зажимы, не требующие в местах присоединения разреза провода. Поддерживающие зажимы делят на глухие, когда провод остается в зажиме, и выпадающие, когда провод выскальзывает из зажима.

При эксплуатации воздушных ЛЭП необходимо учитывать следующие явления: гололед, вибрацию и пляску проводов, грозовые поражения, набросы, разрывы гирлянд и соединений проводов, загнивание и загорание деревянных опор - и принимать против них соответствующие меры. Гололедные образования удаляют механическим путем или плавят электрическим током. Вибрацию проводов устраняют установкой гасителей вибрации, подвешиваемых вблизи от линейной арматуры. Гаситель состоит из двух чугунных грузов, соединенных стальным тросом. Он имеет частоту собственных колебаний во много раз меньшую, чем у провода, и способен удержать последний от вибрации. Для защиты от грозовых поражений применяют грозозащитные молниеотводы и разрядники. Загнивание деревянных опор предупреждают пропиткой древесины антисептиками. Возгорание деревянных опор может происходить из-за слабых контактов между болтами крепления и древесиной, загрязнения изоляторов.

Главными элементами КЛ являются: кабель, соединительные, концевые и стопорные муфты; подпитывающие аппараты и система сигнализации давления масла для маслонаполненных кабелей; кабельные сооружения. К основным элементам силового кабеля любого напряжения относят: токопроводящие жилы; изоляцию или изолирующий покров (оболочку), отделяющий жилы друг от друга и от земли; защитную оболочку, предохраняющую изоляцию от вредных воздействий влаги, кислот и механических повреждений.

Для КЛ применяют силовые кабели с медным или алюминиевыми жилами в свинцовой, алюминиевой или поливинилхлоридной оболочке для прокладки в земле, воде или по воздуху.

Элементы условных обозначений марок кабелей расшифровывают следующим образом: А - алюминиевая жила; АА - алюминиевая жила и алюминиевая оболочка; Б - броня из плоских стальных лент; В - поливинилхлоридная оболочка; Г - отсутствие наружного покрова; К или П - бронепокров из стальных оцинкованных проволок круглого или плоского сечения; Н - резиновая малостойкая оболочка каждой силы; Р - резиновая изоляция жил; С - свинцовая оболочка; СТ - стальная гофрированная оболочка; Ц - бумажная изоляция, пропитанная не стекающим составом, содержащим церезин; Шв - наружный покров из поливинилхлоридного шланга; Шп - наружный покров из полиэтиленового шланга; Э - наличие в кабеле экранов; л (2л) - в подушке под броней имеется слой (2 слоя) из пластмассовых лент; н - в конце обозначения - наружный негорючий защитный покров; В - в конце обозначения (через дефис) - кабель с обедненно - пропитанной изоляцией. Во всех марках кабелей медные жилы, бумажная пропитанная изоляция, нормального исполнения подушка и нормальный наружный покров обозначений не имеют.

Преимущества кабельных ЛЭП: неподверженность атмосферным воздействиям; скрытость трассы и недоступность для посторонних лиц. Недостатки: по сравнению с воздушными ЛЭП они более трудоемки в сооружении, требуют больше времени на отыскание и ликвидацию повреждений, больших затрат цветных металлов.

3. Передачи электроэнергии на дальние расстояния

Первая электростанция была создана в США Эдисоном. Чтобы обеспечить массовое использование электрического освещения, Эдисон реализовал в 1882 г. мысль о создании централизованной электрической станции, высказанную еще в 1879 г. Яблочковым.

В связи со строительством электрических станций проблема передачи .электроэнергии на расстояние приобрела большое экономическое значение. Передача электричества на расстояние открывала возможность создания крупных электростанций в районах низкосортного топлива, резко удешевляла стоимость электроэнергии, что способствовало более глубокому проникновению электричества в промышленность.

Попытки осуществить передачу электрической энергии имели место в Европе уже в начале 70-х годов XIX в. В 1873 г. французский электротехник И. Фонтень на Международной выставке в Вене демонстрировал передачу электроэнергии на расстояние 1 км. К концу 70-х годов опытные установки по передаче электроэнергии на расстояние были созданы также в Англии и в Америке. В России в 1875 г. военный инженер Ф. А. Пироцкий (1845--1893) устроил на Волковом поле, вблизи Петербурга, передачу электроэнергии на расстояние до 1 км. Первая электропередача, рассчитанная на нормальную эксплуатацию, была осуществлена для электрического освещения в 1876 г. П. Н. Яблочковым.

Однако дальнейшее развитие передачи электрической энергии на большие расстояния задерживалось ввиду отсутствия теоретического анализа происходящих при этом явлений. И вот русский электротехник Лачинов (1842--1902) в 1880 г. опубликовал свой труд «Электромеханическая работа», где исследовал работу электрических машин и математически доказал возможность путем увеличения напряжения передачи любых количеств электроэнергии на значительные расстояния без больших потерь. Эти исследования имели огромное значение для разрешения проблемы передачи электроэнергии и для всего последующего развития электротехники.

Подобные же теоретические выводы были сформулированы французским физиком М. Депре, который подтвердил их также и опытным путем. В 1881 г. на Первом Международном конгрессе электриков в Париже Депре сделал сообщение о передаче и распределении электроэнергии.

Первую опытную линию электропередачи длиной в 57 км Депре построил на Мюнхенской выставке в 1882 г. На этой линии передавался по телеграфной проволоке постоянный ток напряжением 1500--2000 вольт от генератора, приводимого в движение паровой машиной, к электродвигателю, соединенному с насосом. Однако эта электропередача работала с перебоями и обладала еще очень низким коэффициентом полезного действия (22%). Затем Депре построил еще несколько линий электропередач во Франции, причем наибольшее значение имела линия длиной в 56 км.

Внедрение передачи электроэнергии на расстояние долгое время тормозилось самой природой постоянного тока. Дело в том, что постоянный ток вследствие низкого напряжения оказался мало пригодным для передачи. Значительно большие возможности в этом смысле представлял переменный ток. Важнейшим этапом развития техники передачи электроэнергии был переход от постоянного тока к переменному. Однако известные в то время электродвигатели переменного тока отличались существенными недостатками, которые часто делали их непригодными для эксплуатации. Перед изобретателями встала задача найти возможность использовать переменный ток и трансформаторы переменного тока для передачи электроэнергии на дальние расстояния и питания электродвигателей.

Первый шаг в этом направлении был сделан итальянским физиком и электротехником Г. Феррарисом (1847--1897) в 1885--1888 гг., предложившим применить систему двух переменных токов, разнящихся по фазе на 90°, названную впоследствии «двухфазным» током. Феррарис показал, что при помощи двухфазных токов можно получить внутри железного кольца так называемое «вращающееся магнитное поле».

В дальнейшем эту идею разработал и внедрил в практику известный сербский ученый, электротехник Н. Тесла (1856--1943), который создал различные конструкции многофазных, главным образом двухфазных, электродвигателей. Наиболее целесообразной в практическом отношении Тесла считал двухфазную систему. По этой системе в 1896 г. была построена первая крупная электрическая станция двухфазного тока -- Ниагарская гидроэлектростанция в США, Однако и двухфазный ток не получил широкого распространения.

Изобретение, которое позволило более рационально решить проблему передачи энергии на дальние расстояния, было сделано русским инженером М. О. Доливо-Добровольским (1862--1919), который предложил принять для электрической передачи энергии не двухфазный переменный ток, а трехфазный. Как опытным путем, так и теоретически Доливо-Добровольский доказал, что при помощи трехфазного тока можно получить такое же вращающееся магнитное поле, какое получали Феррарис и Тесла при помощи двухфазного. Основываясь на этом, Доливо-Добровольский и построил свой двигатель трехфазного тока, получивший в дальнейшем в электротехнике название «асинхронного»

Заключение

После появления мощных электромагнитных генераторов возникла проблема централизованного производства электроэнергии, которое позволило бы использовать ее для обслуживания мощных промышленных предприятий. В конце XIX в. электродвигатели начинают играть важную роль в тяжелой промышленности. Электрические генераторы вырабатывают электричество не только для превращения его в световую или тепловую энергию, но главным образом для превращения его в энергию механическую.

Применение электродвигателей позволяло концентрировать производство электрической энергии на крупных электростанциях, что вело к значительному удешевлению электроэнергии. В эпоху концентрации промышленного производства эта возможность электрической энергии была очень быстро использована. С конца 80-х годов начинают создаваться первые электростанции, т. е. технические сооружения, предназначенные для производства электрической энергии. Электрические станции соединяются с обслуживаемыми ими потребителями системой проводов, по которым происходит распределение и передача электрической энергии.

Размещено на Allbest.ru