Тема № 2. «Трехфазная воздушная линия электропередачи»



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева»   Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий Составители: И. Н. Паскарь К. О. Кирилов  

ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА

Методические указания к практическим занятиям

по дисциплине «Общая энергетика»
для студентов направления 13.03.02
«Электроэнергетика и электротехника»
всех форм обучения 

 

Рекомендованы учебно-методической комиссией направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» в качестве
электронного издания для использования в учебном процессе

Кемерово 2017

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

 

Е. В. Скребнева – старший преподаватель кафедры «Электроснабжение горных и промышленных предприятий»

 

И. Ю. Семыкина – председатель учебно-методической комиссии направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

 

 

Паскарь Иван Николаевич, Кирилов Кирилл Олегович. Общая энергетика: методические указания к практическим занятиям по дисциплине«Общая энергетика» [Электронный ресурс]: для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника», всех форм обучения / сост.: И. Н. Паскарь, К.О. Кирилов– Кемерово : КузГТУ, 2017 – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) ; зв. ; цв. ; 12 см. – Систем. требования : Pentium IV ; ОЗУ 32 Мб ; WindowsХР ; (CD-ROM-дисковод) ; мышь;. – Загл. с экрана.

 

 

Составлено в соответствии с программой дисциплины «Общая энергетика» и предназначено для проведения практических занятий.

 

                                                       © КузГТУ

                                                                 ©Паскарь И. Н.,

                                                                ©Кирилов К.О.,

 составление, 2017

Оглавление

Пояснения к решению задач. 3

Тема № 1. «Определение мощности электростанций». 3

Тема № 2. «Трехфазная воздушная линия электропередачи». 6

Тема № 3. «Теоретические основы теплоэнергетики». 9

Тема № 4. «Циклы энергетических установок». 16

Тема № 5. «Технология производства электроэнергии и эффективность электростанций». 20

Тема № 6. «Энергетика и окружающая среда». 24

Задания для практических занятий. 29

Задачи для текущего контроля. 36

Перечнь примерных вопросов для защиты.. 43

практических работ. 43

Приложение. 47

Список рекомендуемой и используемой литературы.. 55

 

Практические занятия предусматривают решение задач по разделам дисциплины: определение мощности электростанций,  теоретические основы теплоэнергетики, циклы энергетических установок, технология производства электроэнергии и эффективность электростанций, энергетика и окружающая среда. Ниже приводятся задачи по этим разделам и даются решения. Также приводятся примеры решения задач контрольной работы. Сначала попробуйте выполнить задачу самостоятельно и только потом посмотрите предлагаемое решение.

 

Пояснения к решению задач

 

Тема № 1. «Определение мощности электростанций»    

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Изучение принципа работы и устройства электрических станций. Получение практических навыков по расчету параметров электрических станций.

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

 

Самостоятельно ознакомиться с теоретическими положениями из материала, предложенного в списке литературы, подготовиться к решению задач по данной тематике. На занятии получить от преподавателя номер варианта. Затем решить задачу. Для того, чтобы задание считалось сделанным, студент должен сдать преподавателю задачу и ответить на его вопросы о ее ходе решения.

     ЗАДАНИЕ

 

Определить мощность, вырабатываемую генераторами деривационной ГЭС (рис. 1) при условии, что глубина потока и ширина в безнапорном участке водовода одинаковы, по заданным параметрам (табл. 1).

 

 

 

Рис. 1. Схема деривационной ГЭС: 1 – водозаборное
устройство; 2 – безнапорный участок водовода (лоток); 3 –
опорная конструкция водовода; 4 – напорный участок водовода;
5 – здание ГЭС; 6 – поперечное сечение безнапорного участка водовода

 

Таблица 1

 

Исходные данные

 

№ варианта Qн, м3 Z1, м Z2, м L, м V6, м/с Vн, м/с α, град d, м ηm, о.е. ηг, о.е.
1 0,91 34 54 108 0,16 1,6 34 0,85 0,8 0,89
2 0,91 98 143 58 0,52 2,4 23 0,69 0,8 0,81
3 0,48 3 60 74 0,72 2,3 75 0,52 0,88 0,83
4 0,88 9 89 99 0,2 2,3 23 0,7 0,9 0,88
5 0,65 0 63 68 0,68 2,7 40 0,55 0,85 0,89
6 0,13 75 78 115 012 2,1 24 0,28 0,87 0,88
7 0,54 84 182 17 0,32 2,5 65 0,52 0,81 0,83
8 0,68 72 173 61 0,72 1,9 51 0,68 0,87 0,89
9 0,71 4 19 53 0,6 2,2 76 0,64 0,83 0,89
10 0,97 22 117 54 0,28 0,4 22 1,76 0,88 0,83
11 0,08 74 170 8 0,36 1,5 47 0,26 0,83 0,83
12 0,62 86 147 19 0,32 1,1 31 0,85 0,81 0,84
13 0,18 8 79 68 0,68 2,9 56 0,28 0,9 0,83
14 0,52 95 161 66 0,28 2,7 23 0,5 0,83 0,85
15 0,26 36 97 117 0,68 2,1 23 0,4 0,9 0,83
16 0,14 32 119 70 0,52 3,2 62 0,24 0,88 0,8
17 0,79 77 134 109 0,64 2,8 56 0,6 0,87 0,82
18 0,83 90 154 15 0,56 1,9 18 0,75 0,88 0,83
19 0,76 18 46 15 0,4 3 35 0,57 0,86 0,88
20 0,74 18 55 82 0,8 2,8 45 0,58 0,9 0,85
21 0,68 93 138 26 0,64 3,1 78 0,53 0,85 0,82
22 0,7 76 106 54 0,04 0,8 42 1,06 0,87 0,87
23 0,18 29 60 67 0,28 2,3 34 0,32 0,89 0,84
24 0,47 90 179 93 0,28 1,3 16 0,68 0,84 0,87
25 0,24 58 117 82 0,76 2,7 50 0,34 0,84 0,84
26 0,94 36 102 91 0,28 1,8 30 0,82 0,83 0,81
27 0,22 59 104 78 0,08 0,8 60 0,59 0,88 0,83
28 0,33 98 138 57 0,64 3,1 8 0,37 0,83 0,81
29 0,71 81 113 27 0,44 1,5 3 0,78 0,88 0,86
30 0,91 34 54 108 0,16 1,6 34 0,85 0,83 0,85

 

где: Qн , (м3/с) – расход воды; Z1 , (м) – уровень напорного бассейна относительно уровня моря; Z2 , (м) – уровень воды в отводящем канале относительно уровня моря; L, (м) – длина безнапорного участка; Vб , (м/с) – скорость воды на безнапорном участке; Vн , (м/с) – скорость воды на напорном участке; α, (град.) – наклон на напорном участке; d, (м) – диаметр трубы напорного трубопровода; ηт , – КПД турбин; ηг , – КПД генераторов.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ

 

Площадь живого сечения лотка на безнапорном участке (рис. 1): .

Сторона смоченной поверхности (рис. 1): .

Смоченный периметр: .

Гидравлический радиус безнапорного участка водовода: .

Для определения потерь на трение на безнапорном участке определяется коэффициент Шези: , где n – коэффициент шероховатости, который для бетонных лотков можно принять из диапазона 0,012-0,014.

Необходимый уклон на безнапорном участке определяют по формуле Шези: .

Потери напора на безнапорном участке водовода: , где L – длина безнапорного участка водовода.

Длина напорного участка водовода: .

Потери напора на напорном участке водовода: , где λ – коэффициент трения воды о стенки труб, принимается равным 0,02-0,03; Qн – действительный расход на напорном участке без учёта потерь на испарение воды на участке деривации; d – диаметр трубопровода.

Мощность потока воды на уровне Z2 без учёта потерь напора на закруглениях водовода: ), где g – ускорение свободного падения; ρ = 1000 кг/м3 – плотность воды.

Механическая мощность на валу турбины: .

Электрическая мощность генераторов деривационной ГЭС: .

 

Тема № 2. «Трехфазная воздушная линия электропередачи»

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Изучение принципа работы и устройства трехфазных воздушных линий электропередач. Получение практических навыков по расчету параметров трехфазных воздушных линий электропередач.

 

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

 

Самостоятельно ознакомиться с теоретическими положениями из материала, предложенного в списке литературы, подготовиться к решению задач по данной тематике. На занятии получить от преподавателя номер варианта. Затем решить задачу. Для того, чтобы задание считалось сделанным, студент должен сдать преподавателю задачу и ответить на его вопросы о ее ходе решения.

     ЗАДАНИЕ

 

Определить максимальную длину трёхфазной воздушной линии электропередачи (ЛЭП), исходя из допустимости потери в ЛЭП 10 % активной мощности (рис. 2). Задачу решить для двух вариантов значений , результаты сравнить. Поперечной составляющей потерь в ЛЭП пренебречь. Нагрузку считать чисто активной.

 

 

Рис. 2. Схема электрической цепи

 

Таблица 2

 

Исходные данные для расчёта

 


варианта

SGНОМ , (кВА)

Вариант 1

Вариант 2

UЛ1 (кВ) Jэ1, А/мм2 UЛ2 , (кВ) Jэ2, А/мм2
1 1360 3 1,26 6 1,21
2 2298 6 1,34 10 1,31
3 8343 10 1,25 20 1,18
4 30000 20 1,1 35 1,06
5 5540 35 1,12 110 1,01
6 60514 110 1,26 220 1,3
7 3750 3 1,31 6 1,19
8 660 6 1,23 10 1,19
9 34000 110 1,28 20 1,6
10 5950 20 1,24 35 1,2
11 54571 35 1,22 110 1,06
12 89267 110 1,15 330 1,11
13 9474 3 1,32 6 1,24
14 10083 6 1,26 10 1,18
15 6869 10 1,2 20 1,07
16 774 20 1,38 35 1,04
17 26377 35 1,18 110 1,07
18 40186 110 1,21 35 1,02
19 160 3 1,14 6 1,03
20 6054 35 1,44 10 1,53
21 14200 20 1,34 20 1,24
22 33942 20 1,07 35 1,55
23 48419 35 1,16 110 1,22
24 51658 110 1,27 110 1,24
25 3980 3 1,09 6 1,05
26 8070 35 1,26 10 1,17
27 9627 10 1,19 20 1,12
28 16973 20 1,22 35 1,27
29 94343 330 1,5 110 1,18
30 90003 110 1,02 500 1,06

 

Где: SGНОМ,(кВА) – полная мощность источника трёхфазного переменного тока; Uл,  (кВ) – линейное напряжение в ЛЭП; Jэ, (А/мм2) – экономическая плотность тока; L,(км) – длина ЛЭП.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ

Номинальный линейный ток нагрузки: .

Допустимая величина потерь активной мощности: .

Предварительное сечение провода ЛЭП по экономической плотности тока: .

По выбранному предварительному сечению (приложение 1) выбираем сталеалюминевый провод стандартного сечения (ближайшее стандартное сечение большее или равное выбранному предварительно). Для выбранного провода (приложение 1) определяем электрическое сопротивление 1 км провода постоянному току при 20 °С, Ом (r0). Определяем максимальную длину ЛЭП, исходя из заданного процента потерь мощности: .

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 505; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ