Интегрированный открытый урок: "Потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах.Периодичность осмотров силовых трансформаторов"

Казахстан Республикасы білім және ғылым министрлігі

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Екібастұз политехникалық колледжі

Екибастузский политехнический колледж

Циклдік комиссия

мәжілісінде қарастырылды

Рассмотрено и одобрено

на заседании цикловой комиссии

электроснабжение

Хаттама №

Протокол №____

«___»________2016 ж/г

_____________

_____

«Келісілді»:

Согласовано:

Әдіскер

Методист «___»________2016 ж/г __________ А. А. Оспанова

АШЫҚ САБАҚТЫҢ ӘДІСТЕМЕЛІК ӘЗІРЛЕМЕСІ

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ОТКРЫТОГО УРОКА

Пәні бойынша: «Қәсіпорындар мен азаматтық ғимараттарды электрмен камтамасыздарындыру»

Пәні бойынша: «Электр жабдықтарын пайдалану және жөндеу»

По предмету: «Электроснабжение предприятий и гражданских зданий»

По предмету: «Эксплуатация и ремонт электрооборудования»

Мамандығы: 0911000 «Электр және электрлі механикалық жабдықтарды техникалық пайдалану, қызмет көрсету және жөндеу»

Специальность: 0911000 «Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования»

Топ: ТЭЭО 13/9

Группа

Тақырыбы 1: «Реакторларда, күштік трансформаторларда, желілерде қуат және энергия шығыны»

Тақырыбы 2: «Күштік трансформаторларды тексерудің жиілгі»

Тема 1: «Потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах»

Тема 2: «Периодичность осмотров силовых трансформаторов»

Дайындаған оқытушы

Разработал преподаватель:

Хивук А.Н., Усенова Б.К.

Өткізу мерзімі

Дата проведения: 02.03.16

2016ж/г

Тема 1: «Потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах»

Тема 2: «Периодичность осмотров силовых трансформаторов»

Тип урока: Сообщение и усвоение новых знаний

Методическая цель:

Применение технологии проблемного обучения при изучении сцециальных дисциплин. Изучение проектного метода при преподавании специальных дисциплин.

Учебная цель:

1. Научить рассчитывать потери мощности и энергии в различном электрооборудовании, для учета надежной работы электрооборудования при эксплуатации на примере силовых трансформаторов

2. Разъяснить применение методов уменьшения потерь для экономичной эксплуатации электрооборудования на примере силового трансформатора.

Развивающая цель: Развить конструктивное мышление при решении практических задач электроэнергетики. Развить технически грамотную речь учащихся.

Воспитательная цель: Воспитать самосознание и внимательность. Привить интерес к профессии.

Межпредметные связи:

Обеспечивающие:

ПР 2-3. Устройство силового трансформатора.

Обеспечиваемые:

ПОСЛ 1. Периодичность осмотров силовых трансформаторов

Оснащение: мультимедиа, ПК, видеофильм, презентация.

Раздаточный материал: карточки; ресурсы.

Литература:

О-1 Липкин В. Ю. «Электроснабжение промышленных предприятий и установок»

О-2 Сибикин Ю.Д. «Электроснабжение промышленных и гражданских зданий»

О-1 Сибикин Ю. Д. «Техническое обслуживание, ремонт эл.оборудованиея и сетей»

О-2 Кисаримов Е.Г. «Ремонт электрооборудования»

Ход урока

1. Организационный момент:

1. Приветствие. Сообщение темы и цели занятии.

2. Заполнение журнала, проверка учащихся по списку.

3. Информация по организации урока (группа делится на 3 команды по психологической совместимости и качественному составу, выбирается лидер команды)

4. Объяснить критерии оценивания.

Лидер команды заполняет оценочный лист после каждого этапа урока (оценить каждого члена команды по баллам 1-работал плохо, 2-неактивно, 3-активно), в конце урока выставляется средний балл всем членам команды

2 мин

Выбор участников команд по цветовой маркировке

2. Мотивация:

Из курса «Электрические машины и трансформаторы» вам знакомо

устройство назначение и принцип действия силового трансформатора»

Сегодня мы будем закреплять, и систематизировать полученные ранее знания. Узнаем, на что обращают внимание при эксплуатации силовых трансформаторов и как влияют потери на работу электроприемников.

Рассмотрим и изучим расчет потерь в электрооборудовании и их снижение.

Полученные знания и навыки пригодятся вам при изучении в дальнейшей работе по специальности, так как выбранная вами профессия связана с эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом электрического и электромеханического оборудования.

2 мин

Межпредметные связи:

«Электрические машины и трансформаторы»,

«Эксплуатация и ремонт и электрооборудования»

3. Актуализация опорных знаний:

Проверка знаний по теме:

Потери электроэнергии и их снижение.

Сроки и объемы осмотров и профилактических испытаний электрического оборудования трансформаторных подстанций

Блиц опрос по вопросам.

Всем учащимся задаются вопросы.

Команды оцениваются по количеству правильных ответов.

(Лидер команды заполняет оценочный лист)

13 мин

Индивидуальная мыслительная

деятельность учащихся

3.1 Проверка готовности студентов к восприятию новой темы:

Домашнее задание.

Каждая группа демонстрирует доклад и презентацию на темы:

1. Конструкция силовых трансформаторов

2. Принцип работы силовых трансформаторов

3. Виды потерь электроэнергии

(Лидер команды заполняет оценочный лист)

15мин

Индивидуальная мыслительная деятельность учащихся

4. Изложение нового материала:

Опережающее задание - Презентация

1. Периодичность осмотров силовых трансформаторов

Рассказ с элементами беседы - Презентация

2. Потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах

Учащиеся по ходу сообщения материала записывают информацию, опираясь на презентацию и опорный конспект

(демонстрация презентации, ресурсы)

30 мин

Словесно- наглядный метод

5. Закрепление полученных знаний:

Систематизация полученных знаний.

5.1 Работа по карточкам (со справочной литературой)

Каждой группе выдается индивидуальное задание выполнить его необходимо с применением справочной литературы

5.2 Решение задач:

Так как завершающим этапом работы над темой «Потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах» является практическая работа «Примеры расчёта электрических сетей по потере напряжения. Определение потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах» учащимся предлагается решение задач.

Индивидуальная групповая работа учащихся по командам.

Учащиеся решают задачи, поясняют решение и делают вывод.

(Лидер команды заполняет оценочный лист)

5.2 Фронтальный опрос:

Учащиеся по командам готовят вопросы по конспекту по 3 вопроса, каждая команда.

20 мин

Индивидуальная мыслительная

деятельность учащихся

Взаимопроверка

Рефлексия:

- Что нового вы узнали на сегодняшнем занятии?

- Какие затруднения испытывали при изучении новой темы?

- Над чем нужно ещё работать, чтобы лучше освоить тему?

- Где вам могут пригодиться полученные знания?

3 мин

6. Подведение итогов:

1. Лидеры команд озвучивают оценки участникам своих команд

2. Выдача домашнего задания: - выучить конспект;

5 мин

• 1 слайд

  Тема 1: «Потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах» Тема 2: «Периодичность осмотров силовых трансформаторов» Учебная цель: Научить рассчитывать потери мощности и энергии в различном электрооборудовании, для учета надежной работы электрооборудования при эксплуатации на примере силовых трансформаторов Разъяснить применение методов уменьшения потерь для экономичной эксплуатации электрооборудования на примере силового трансформатора.  Развивающая цель: Развить конструктивное мышление при решении практических задач электроэнергетики. Развить технически грамотную речь учащихся.  Воспитательная цель: Воспитать самосознание и внимательность. Привить интерес к профессии. Казахстан Республикасы білім және ғылым министрлігі Министерство образования и науки Республики Казахстан Екібастұз политехникалық колледжі Екибастузский политехнический колледж Преподаватель: Хивук А. Н., Усенова Б.К. Группа: ТЭЭО - 13/9 ауд. 303

• 2 слайд

  ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ: Приветствие. Сообщение темы и цели занятии. Информация по организации урока (группа делится на 3 команды по психологической совместимости и качественному составу, выбирается лидер команды) Учащиеся делятся на команды по цветовой маркировке Лидер команды заполняет оценочный лист после каждого этапа урока (оценивая каждого члена команды по баллам 1-работал плохо, 2-работао неактивно, 3-работал активно), в конце урока выставляется средний балл всем членам команды по которому ставится оценка.

• 3 слайд

  МОТИВАЦИЯ: Из курса «Электрические машины и трансформаторы» вам знакомо устройство назначение и принцип действия силового трансформатора» Сегодня мы будем закреплять, и систематизировать полученные ранее знания. Узнаем, на что обращают внимание при эксплуатации силовых трансформаторов и как влияют потери на работу электроприемников. Рассмотрим и изучим расчет потерь в электрооборудовании и их снижение. Полученные знания и навыки пригодятся вам при изучении в дальнейшей работе по специальности, так как выбранная вами профессия связана с эксплуатацией, обслуживанием и ремонтом электрического и электромеханического оборудования.

• 4 слайд

  Проверка знаний по теме: Потери электроэнергии и их снижение. Сроки и объемы осмотров и профилактических испытаний электрического оборудования трансформаторных подстанций Блиц опрос по вопросам АКТУАЛИЗАЦИЯ ОПОРНЫХ ЗНАНИЙ:

• 5 слайд

  Домашнее задание. Каждая группа демонстрирует доклад и презентацию на темы: 1. Конструкция силовых трансформаторов 2. Принцип работы силовых трансформаторов 3. Виды потерь электроэнергии ПРОВЕРКА ГОТОВНОСТИ СТУДЕНТОВ К ВОСПРИЯТИЮ НОВОЙ ТЕМЫ:

• 6 слайд

  ИЗЛОЖЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА: Опережающее задание - Презентация 1. Периодичность осмотров силовых трансформаторов 2. Потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах Учащиеся по ходу сообщения материала записывают информацию, опираясь на презентацию и опорный конспект (демонстрация презентации, видео)

• 7 слайд

  ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ОБОРУДОВАНИЯ В последние годы в электроэнергетике намечается тенденция к последовательному переходу от системы планово-предупредительных ремонтов к ремонтам по действительному техническому состоянию оборудования. Такой переход предопределяет внедрение и развитие различных методов диагностики состояния электрооборудования. Одним из таких методов является тепловизионный контроль электрооборудования.  

• 8 слайд

  ТЕПЛОВИ́ЗОР  Теплови́зор — устройство для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее как цветная картинка, где разным температурам соответствуют разные цвета. Изучение тепловых изображений называется термографией. Принцип действия тепловизора основан на преобразовании энергии инфракрасного излучения в электрический сигнал, который усиливается и воспроизводится на экране индикатора.

• 9 слайд

  ПОТЕРИ МОЩНОСТИ И ЭНЕРГИИ В ЛИНИЯХ, РЕАКТОРАХ, СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ Потери активной мощности на участке ЛЭП обусловлены активным сопротивлением проводов и кабелей, а также несовершенством их изоляции. Потери реактивной мощности на участке ЛЭП обусловлены индуктивными сопротивлениями проводов и кабелей. Потери активной и реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах разделяются на потери в стали и потери в меди. Потери в реакторах определяются величиной потерь активной мощности. Потери энергии в проводах, кабелях и обмотках трансформаторов пропорциональны квадрату протекающего по ним тока нагрузки, и поэтому их называют нагрузочными потерями. Ток нагрузки, как правило, изменяется во времени, и нагрузочные потери часто называют переменными.

• 10 слайд

  ПОТЕРИ МОЩНОСТИ В СЕТЯХ ОПРЕДЕЛЯЮТ С ЦЕЛЬЮ ИХ СНИЖЕНИЯ Процесс снижения потерь - это оптимизация режима электрической сети. Их оптимизируют при эксплуатации и при проектировании сети. В условиях эксплуатации мероприятия по снижению потерь называются организационными (они не связаны с дополнительными капитальными вложениями), а при проектировании - в основном технические мероприятия, которые требуют дополнительных капитальных вложений. К организационным мероприятиям относятся:  - Совершенствование нормативно-правовой базы - Организация мониторинга потерь - Создание комиссии по контролю за снижением потерь - Стимулирование и обучение персонала К мероприятиям по снижению технических потерь относятся: - Оптимизация схем и режимов работы сети - Компенсация реактивной мощности - Замена перегруженных и недогруженных трансформаторов - Замена проводов на перегруженных линиях - Отключение трансформаторов с сезонной нагрузкой - Выравнивание нагрузки

• 11 слайд

  ЗАКРЕПЛЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ЗНАНИЙ Умение правильно рассчитать потери во всех звеньях системы электроснабжения - основное условие правильной эксплуатации электрической сети, в частности и снижения потерь электроэнергии в энергосистеме. Каждой группе выдается индивидуальное задание выполнить его необходимо с применением справочной литературы 2. Учащимся предлагается решение задач. Индивидуальная групповая работа учащихся по командам. Учащиеся решают задачи, поясняют решение и делают вывод. Фронтальный опрос: Учащиеся по командам готовят вопросы по конспекту по 3 вопроса, каждая команда. Далее 1 группа задает вопросы 2, 2 группа 3, 3 группа 1. (взаимопроверка)

• 12 слайд

  ЗАКЛЮЧЕНИЕ Снижение потерь электроэнергии в условиях кризиса - один из путей и реальных источников поступления денежных средств, направляемых на развитие электрических сетей, на повышение надежности и качества электроснабжения потребителей, на оплату топлива на электростанциях. Главный путь выявления и локализации коммерческих потерь - расчет и анализ допустимых и фактических небалансов электроэнергии в электрических сетях энергосистемы с учетом технических потерь в сетях, определением и локализацией этих небалансов на электрических станциях, подстанциях, в предприятиях, районах электрических сетей, на отдельных распределительных линиях. Экономию от снижения потерь можно было бы направить на техническое переоснащение сетей; увеличение зарплаты персонала; совершенствование организации передачи и распределения электроэнергии; повышение надежности и качества электроснабжения потребителей; уменьшение тарифов на электроэнергию.

• 13 слайд

  РЕФЛЕКСИЯ: - Что нового вы узнали на сегодняшнем занятии? - Какие затруднения испытывали при изучении новой темы? - Над чем нужно ещё работать, чтобы лучше освоить тему? - Где вам могут пригодиться полученные знания?

• 14 слайд

  ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ: Выставление оценок Выдача домашнего задания: - выучить конспект; О1 с 34 – 39 (электроснабжение). Подготовится к практической работе 10

Лекция к уроку

Тема: Потери мощности и энергии в линиях, реакторах, силовых трансформаторах

Электрический ток, проходя по проводам воздушных и кабельных линий, внутренней электропроводки и обмоток трансформаторов, вызывает потери мощности и энергии на их бесполезный, а порой и вредный нагрев. Потери мощности и энергии должны быть компенсированы генераторами электростанций, что увеличивает их нагрузку и требует дополнительного расхода топлива или гидроэнергии. При проектировании сети всегда стремятся уменьшить в ней потери энергии. Однако при неизменном коэффициенте мощности этого можно добиться, только увеличивая сечение проводов, а следовательно, и расход металла на сооружение сетей. Поэтому при их проектировании нужно учитывать стоимость электроэнергии, цены на проводниковые материалы и т.д.

Все потери электрической энергии подразделяются на основные виды:  

Абсолютные - представляют собой разницу между количеством электроэнергии поступившей изначально в сеть, и количеством электроэнергии, реально полученной потребителями.

Технические – зависят от физических процессов, происходящих при передаче, распределении и трансформации. Определяются с помощью математических расчетов и бывают переменными, зависящими от нагрузки и условно-постоянными.

Коммерческие – составляют разницу между абсолютными и техническими потерями.

Потери активной мощности на участке ЛЭП обусловлены активным сопротивлением проводов и кабелей, а также несовершенством их изоляции. Потери реактивной мощности на участке ЛЭП обусловлены индуктивными сопротивлениями проводов и кабелей.

Мощность, теряемая в активных и реактивных сопротивлениях трехфазной ЛЭП, определяется по формуле:

, (1)

Потери активной и реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах разделяются на потери в стали и потери в меди (нагрузочные потери). Потери в стали – это потери в проводимостях трансформаторов. Они зависят от приложенного напряжения. Нагрузочные потери – это потери в сопротивлениях трансформаторов. Они зависят от тока нагрузки.

Потери активной мощности в стали трансформаторов – это потери на перемагничивание и вихревые токи. Определяются потерями холостого хода трансформатора, которые приводятся в его паспортных данных.

Потери реактивной мощности в стали определяются по току холостого хода трансформатора, значение которого в процентах приводится в его паспортных данных. Мощность, теряемая в активных и реактивных сопротивлениях трансформаторах определяется аналогично ЛЭП.

Они определяются величиной потерь активной мощности в реакторах

Потери электроэнергии в линиях в кВт*ч методом использования времени максимальных потерь определяются по формуле:

(2)

где -время максимальных потерь, для заданных cos и Т, ч.

определяется по кривым из графика, приведенного на рисунке 1.

Рисунок 1 – Кривые для определения -времени максимальных потерь

Потери мощности в сетях определяют с целью их снижения. Процесс снижения потерь - это оптимизация режима электрической сети. Их оптимизируют при эксплуатации и при проектировании сети. В условиях эксплуатации мероприятия по снижению потерь называются организационными (они не связаны с дополнительными капитальными вложениями), а при проектировании - в основном технические мероприятия, которые требуют дополнительных капитальных вложений.

Организационные мероприятия по снижению потерь в электрических сетях

1. Налаживание учета выработки и потребления электроэнергии.

где Wh - счетчик. ΔЭ = Wh1 - Wh2

Таким образом, необходимо организовать учет потока энергии и его контроль.

2. Повышение уровня рабочего напряжения.

Дело в том, что сети имеют запас изоляции: cети до 220 кВ - на 15%, cети 330 кВ - на 10%, cети 500 кВ и выше - 5%. Особенно это важно в сетях 0,4; 10; 35; 110; 220кВ, так как эти сети очень разветвленные.

Таким образом, требуется правильное регулирование напряжение в сетях для учета потерь энергии. Надо стремиться поддержать максимально возможное при увеличении напряжения на 1% в сетях до 110кВ потери мощности и на 2%. В сетях 220 кВ всегда надо поддерживать максимально возможное напряжение. В сетях 330 кВ и выше надо регулировать напряжение с учетом потерь на корону.

3. Оптимизация режимов трансформаторов на подстанциях. Обычно на подстанции 2 и более трансформатора.

Это мероприятие сводится к получению мощности при которой предпочтительно отключить один трансформатор. Благодаря этому экономят на потерях холостого хода, но немного увеличивают нагрузочные потери. Так как передающая мощность меньше номинальной, то увеличение потерь незначительно.

4. Разработка обоснованных норм потребления на выработку единицы продукции.

5. Быстрый и надежный ремонт сети.

6. Определение оптимальных мест размыкания электрической сети,

Электрические сети 6 - 10 кВ (городские) и сети 35 - 110 кВ часто выполняются замкнутыми, но работают в нормально разомкнутом режиме. Они на своих участках имеют разное сечение проводов и являются неоднородными.

В замкнутой неоднородной сети протекают уравнительные мощности и естественное потокораспределение отклоняется от экономического, соответствующего минимуму потерь. В этих условиях, по критерию минимума потерь, часто отыскивают места размыкания сети.

Технические мероприятия по снижению потерь по снижению потерь в электрических сетях

1. Компенсация реактивной мощности для снижения потерь энергии. При этом улучшается режим напряжений.

2. Повышение номинального напряжения за счет глубоких вводов.

ΔP = (S²/U²) х R

3. Замена проводов на головных участках сети. По мере повышения нагрузок на головных участках сети протекают токи, превышающие экономические токи для данных сечений.

4. Замена недогруженных трансформаторов.

5. Установка вольтдобавочных трансформаторов в замкнутых контурах электрической сети.

6. Замена трансформаторов без РПН на трансформаторы с РПН.

Умение правильно рассчитать потери во всех звеньях системы электроснабжения - основное условие правильной эксплуатации электрической сети, в частности и снижения потерь электроэнергии в энергосистеме.

Заключение: Снижение потерь электроэнергии в условиях кризиса - один из путей и реальных источников поступления денежных средств, направляемых на развитие электрических сетей, на повышение надежности и качества электроснабжения потребителей, на оплату топлива на электростанциях. Главный путь выявления и локализации коммерческих потерь - расчет и анализ допустимых и фактических небалансов электроэнергии в электрических сетях энергосистемы с учетом технических потерь в сетях, определением и локализацией этих небалансов на электрических станциях, подстанциях, в предприятиях, районах электрических сетей, на отдельных распределительных линиях.

Экономию от снижения потерь можно было бы направить на техническое переоснащение сетей; увеличение зарплаты персонала; совершенствование организации передачи и распределения электроэнергии; повышение надежности и качества электроснабжения потребителей; уменьшение тарифов на электроэнергию.