Тема 3. Элементарные технические знания об электроустановке и ее оборудовании.
Производство, передача и распределение электроэнергии.
Электрическая энергия вырабатывается на электрических станциях (ЭС), на которых в электрическую преобразуются другие виды энергии: тепловая, водная, атомная, ветра, солнца и др.
Промышленное значение приобрели только тепловые, гидравлические и атомные ЭС.
На тепловых ЭС вырабатывается электрическая энергия в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании в топках котлов твердого топлива (уголь, торф, горючие сланцы), жидкого (мазут) и газообразного (природный газ, а на металлургических заводах – доменный и коксовый газ).
Тепловая энергия превращается в механическую энергию вращения турбины, которая, в свою очередь, в генераторе, соединенном с турбиной, преобразуется в электрическую. Генератор становится источником электроэнергии.
Снабжение потребителей не только электрической, но и тепловой энергией осуществляется теплофикационными станциями, называемыми теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). На этих станциях тепловая энергия только частично преобразуется в электрическую, а в основном расходуется на снабжение промышленных предприятий и других потребителей, расположенных в непосредственной близости от ЭС, паром и горячей водой.
Гидроэлектростанции (ГЭС) сооружают на реках, используя напор воды, искусственно создаваемый плотиной вследствие разности уровней воды по обеим ее сторонам. Вода вращает рабочее колесо гидротурбины и соединенный с ней электрический генератор, при этом энергия потока воды преобразуется в электрическую, вырабатываемую генератором.
Атомные ЭС (АЭС) представляют собой тепловые паротурбинные станции, но работающие не на органическом топливе, а использующие в качестве источника энергии теплоту, получаемую в процессе деления ядер атомов ядерного топлива (горючего) – урана или плутония. На АЭС роль котельных агрегатов выполняют атомные реакторы и парогенераторы.
Первичные виды энергии ЭС преобразуются в электрическую энергию, вырабатываемую генераторами переменного тока при напряжениях 6-35 кВ. Изготовление генераторов на более высокие напряжения затруднительно и практически нецелесообразно. Но при таких напряжениях экономичная передача электроэнергии возможна лишь близко расположенным потребителям. Для передачи электроэнергии на более значительные расстояния – порядка сотен километров – нужны более высокие напряжения – порядка сотен тысяч вольт.
При данной мощности, чем выше напряжение линии электропередачи (ЛЭП), тем меньше должна быть сила тока, а вместе с ней уменьшается падение напряжения в линии и потери энергии на нагревание проводов, если считать постоянной величиной сопротивление линии. Таким образом, повышение напряжения линии передачи дает возможность при тех же относительных потерях передавать электроэнергию на более дальние расстояния.
При передаче и распределении электрической энергии особая роль отводится электрическим сетям. Практически вся вырабатываемая электроэнергия поступает к приемникам по электрическим сетям. Основное назначение электросетей – электроснабжение потребителей, т.е. передача электроэнергии от места её выработки к месту потребления. Совершенной формой передачи и распределения электроэнергии является электроэнергетическая система (энергосистема).
Энергосистема – это объединение электростанций, связанных линиями электропередачи (ЛЭП) и совместно питающих потребителей электроэнергии.
Для электроснабжения обычно применяют сети трехфазного переменного тока.
Каждая сеть или линия электропередачи характеризуется своим номинальным напряжением.
При проектировании электроснабжения рабочее напряжение выбирается, с одной стороны, в зависимости от стоимости соответствующего электротехнического оборудования, а с другой стороны, в зависимости от стоимости в данном районе электрической энергии.
На пути от генератора до приемника электрическая энергия трансформируется обычно 3 – 4 раза: генератор (10 кВ) повышающий трансформатор (10/220 кВ) понижающий трансформатор (220/35 кВ) понижающий трансформатор (35/6 кВ) понижающий трансформатор (6/0,4 кВ).
Таким образом, потребительские трансформаторные подстанции находятся в непосредственной близости к потребителям и замыкают цепь преобразований напряжения до 0,4 кВ.
Провода, шнуры, кабели.
Проводом называется кабельное изделие, содержащее одну неизолированную или одну и более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки может быть неметаллическая оболочка и (или) оплетка.
Шнур — это провод с особо гибкими изолированными жилами, каждая сечением не более 1,5 мм2.
Номенклатура проводов для электропроводок весьма разнообразна. Они подразделяются на изолированные и неизолированные, защищенные и незащищенные. Изолированные провода изготовляют с алюминиевыми и медными токопроводящими жилами, с изоляцией их резиной или пластмассой. Кроме того, отдельные типы (виды) проводов, называемые защищенными, имеют наружное покрытие в виде оболочки из резины, пластмассы, металлических лент с фальцованным швом или легкий защитный покров из оплетки хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом.
Кабель состоит из одной или более изолированных жил (проводников), заключенных в герметичную (металлическую или неметаллическую) оболочку, поверх которой имеются или могут отсутствовать броня и защитный покров.
Основными элементами кабелей являются токопроводящие жилы, изоляция, оболочка, броня и наружный покров. В зависимости от назначения кабелей и условий эксплуатации отдельные элементы в их конструкции могут отсутствовать. Токопроводящие жилы кабелей изготовляют из алюминия и меди, а для электрической изоляции жил применяют пропитанную кабельную бумагу, резину и пластмассу.
Оболочки кабелей, защищающие изоляцию жил от воздействия света, влаги, химических веществ и других факторов окружающей среды, а также от механических повреждений, могут быть свинцовыми, алюминиевыми, резиновыми и пластмассовыми. Броня кабеля выполняется обычно стальными лентами. Защитные покровы кабелей, обеспечивающие их надежность и долговечность, изготовляют из волокнистых материалов, пластмасс и др. Нормальный наружный покров поверх брони кабелей состоит из слоя битума или битумного состава, слоя пропитанной кабельной пряжи, второго битумного слоя и мелового покрытия, предохраняющего витки кабелей от слипания.
Струной как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока, натянутая вплотную к поверхности стены, потолка и т. п., предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.
Полосой как несущим элементом электропроводки называется металлическая полоса, закрепленная вплотную к поверхности стены, потолка и т. п., предназначенная для крепления к ней проводов, кабелей или их пучков.
Тросом как несущим элементом электропроводки называется стальная проволока или стальной канат, натянутые в воздухе, предназначенные для подвески к ним проводов, кабелей или их пучков.
Коробом называется закрытая полая конструкция прямоугольного или другого сечения, предназначенная для прокладки в ней проводов и кабелей. Короб должен служить защитой от механических повреждений проложенных в нем проводов и кабелей.
Короба могут быть глухими или с открываемыми крышками,сосплошными или перфорированными стенками и крышками. Глухие короба должны иметь только сплошные стенки со всех сторон и не иметь крышек.
Короба могут применяться в помещениях и наружных установках.
Рис.1. Сборные кабельные конструкции:
а – устройство, б, в — примеры использования прокладки кабелей на полках и лотках; 1 — стойка, 2 — язычок, 3 — полка, 4 — ключ для поворота язычка, 5 — крепление полки на стойке, б—основание, 7— скоба, 8 — кабель, 9 — соединитель перегородок, 10 — асбоцементная плита,
11 —подвеска, 12 - крепление подвески к полке и стойке
Лотком называется открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней проводов и кабелей.
Лоток не является защитой от внешних механических повреждений проложенных на нем проводов и кабелей. Лотки могут применяться в помещениях и наружных установках.
Трубы: пластмассовые (полиэтиленовые, поливинилхлоридные, гофрированные) и стальные (электросварные, водогазопроводные).
Кабель-каналы (различных конструкций).
Соединение, ответвление и оконцевание жил проводов и кабелей должны производиться при помощи опрессовки, сварки, пайки или сжимов (винтовых, болтовых и т.п.).
В местах соединения, ответвления и присоединения жил проводов и кабелей должен быть предусмотрен запас провода (кабеля) обеспечивающий возможность повторного соединения, ответвления или присоединения.
Места соединения и ответвления проводов и кабелей должны быть доступны для осмотра и ремонта.
Места соединения и ответвления жил проводов и кабелей, а также соединительные и ответвительные сжимы и т.п. должны иметь изоляцию, равноценную изоляции целых мест этих проводов и кабелей.
Соединение и ответвление проводов и кабелей, за исключением проводов, проложенных на изолирующих опорах, должны выполняться в соединительных и ответвительных коробках, в изоляционных корпусах соединительных и ответвительных сжимов, в специальных нишах строительных конструкций, внутри корпусов электроустановочных изделий, аппаратов и машин.