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/с | 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 UЛ, результаты сравнить. Поперечной составляющей потерь в ЛЭП пренебречь. Нагрузку считать чисто активной.
Рис. 2. Схема электрической цепи
Таблица 2
Исходные данные для расчёта
№ | 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: 2658; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!