2017-10-25
746
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В
Список сокращений
АВ - автоматический выключатель;
БК - блок-контакты;
БТМ - блок трансформатор-магистраль;
БУРП - блок управления полупроводниковым расцепителем;
Д - электродвигатель;
К - контактор;
КБ - батарея конденсаторов;
КЗ - короткое замыкание;
ККУ - комплектная конденсаторная установка;
КРУ - комплектное распределительное устройство;
КТП - комплектная трансформаторная подстанция;
КУ - комплектное устройство;
МТЗ - максимальная токовая защита;
МП - магнитный пускатель;
МШ - магистральный шинопровод;
ПВ - плавкая вставка;
ПП - промышленное предприятие;
РМН - расцепитель минимального напряжения;
РН - расцепитель независимый;
РТ - расцептитель тепловой;
РУ НН - распределительное устройство низкого напряжения;
РШ - распределительный шкаф;
РЭ - расцепитель электромагнитный;
СС - силовая сборка;
Т - трансформатор;
ТТ - трансформатор тока;
ЭП - электроприёмник.
Лабораторная работа №1
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ
НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 кВ
Цель работы
Потребление электрической энергии установками и агрегатами мощностью до 600 кВт чаще всего осуществляется на напряжении до 1 кВ (220, 380, 660 В). Для обеспечения энергией этих потребителей создается электрическая сеть соответствующего напряжения, получающая питание от понижающих трансформаторных подстанций, подключенных к распределительной сети напряжением выше 1 кВ (6,10 кВ и выше). Целью работы является изучение принципов построения схем электроснабжения потребителей энергии напряжением до 1 кВ в цехах промышленных предприятий.
Краткие теоретические сведения
В общем случае потребителей энергии напряжением до 1кВ в цехах промышленных предприятий можно разделить на следующие основные группы: электроприводы; установки электрического освещения; электротермические установки; электротехнологические установки. В каждом цехе эти установки объединяются единым технологическим процессом и располагаются в технологических линиях более или менее равномерно по площади цеха. При этом каждое из устройств и агрегатов работает в определенном режиме (длительном, кратковременном, повторно-кратковременном), потребляет конкретную мощность и по-разному влияет на осуществление технологического процесса.
в этой связи схема внутрицехового электроснабжения должна обеспечить: передачу каждому из потребителей необходимой мощности при нормируемом качестве энергии; требуемую надежность электроснабжения; наглядность, удобство и безопасность эксплуатации; наименьшие возможные потери электроэнергии и затраты на создание и эксплуатацию. Наиболее полного соответствия этим требованиям можно достичь при построении схем с использованием изготавливаемых промышленностью комплектных устройств и изделий комплектных трансформаторных подстанций, токопроводов, распределительных шкафов и сборок, ящиков питания и т.п. Комплектные устройства и изделия представляют собой электротехнические установки, все элементы которых изготовлены и испытаны на заводе. Завод-изготовитель поставляет их блоками из нескольких шкафов или отдельными шкафами (ящиками) в полностью смонтированном виде со всей аппаратурой и всеми соединениями главных и вспомогательных цепей (если они требуются). Общепринято внутрицеховые сети разделять на питающие и распределительные. Питающие сети отходят от трансформаторной подстанции (источника питания) к распределительным
устройствам (шкафам, шинопроводам, силовым сборкам) или к отдельным крупным электроприемникам (ЭП). Они могут выполняться по схеме блока трансформатор – магистраль (БТМ). В этом случае к трансформатору трансформаторной подстанции (ТП) подключается магистральная линия (магистральный шинопровод - ШМ), по которой энергия передается к распределительным шкафам (РШ) и нескольким ЭП, присоединенным к магистрали ответвлениями (рис. 1.1). Распределительные внутрицеховые сети - это сети, к которым непосредственно подключаются различные электроприемники цеха. Они выполняются с помощью распределительных шинопроводов (ШРА), распределительных шкафов, кабелей и изолированных проводов.
По структуре схемы внутрицеховых сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными. Радиальные схемы характеризуются тем, что в ТП предусматривается распределительное устройство низкого напряжения (РУНН), от которого отходят линии, питающие непосредственно мощные электроприемники или отдельные распределительные шкафы. От РШ самостоятельными линиями полз^ают питание более мелкие ЭП (рис. 1.2). Радиальные схемы применяются при наличии в цехе групп сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха, во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной средой и т.п. Используются они и в случае наличия в цехе нескольких
мощных потребителей (с 
> 400 А), не связанных единым технологическим процессом или находящихся на значительном удалении друг от друга. Выполняются радиальные схемы кабелями и изолированными проводами.
Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания отдельных потребителей, так как аварии на них локализуются отключением автоматического выключателя поврежденной линии и не затрагивают другие линии. Достоинством их является и сосредоточение на РУНН ТП аппаратов управления и защиты присоединений, что упрощает выполнение автоматизации распределения энергии. Недостатками радиальных схем являются: малая экономичность, обусловливаемая значительной протяженностью кабелей и проводов, большим количеством распределительных шкафов, большим числом защитной и коммутационной аппаратуры; малая приспосабливаемость к изменению технологического процесса из-за необходимых при этом перемещений ЭП на другие места цеха.
Магистральные схемы (см. рис. 1.1,1.2) применяются для питания силовых и осветительных нагрузок, распределенных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания группы ЭП, принадлежащих одной технологической линии. В этих схемах одна питающая магистраль, рассчитанная на большой ток, обеспечивает энергией несколько распределительных шкафов или распределительных магистралей (шинопроводов) и крупные ЭП цеха. Разновидностью магистральных схем является схема БТМ (блок трансформатор магистраль). В этом случае внутрицеховая сеть упрощается, поскольку в ТП отсутствует РУНН. Достоинством магистральных схем являются: упрощение или вообще отсутствие РУНН в ТП; высокая гибкость сети, дающая возможность перестановок технологического оборудования без переделки сети; использование комплектных шинопроводов. Недостаток их - меньшая надежность электроснабжения, так как при аварии на магистрали все подключенные к ней ЭП теряют питание. При необходимости для повышения надежности в этих схемах вводятся резервные перемычки. Но это повышает затраты на схему.
На практике для электроснабжения цеховых ЭП радиальные и магистральные схемы редко встречаются в чистом виде. Наибольшее распространение имеют смешанные (комбинированные) схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любой категории электроснабжения (рис. 1.4).
В смешанных схемах от главных питающих магистралей и их ответвлений ЭП питаются через распределительные шкафы РШ или шинопроводы ШРА в зависимости от расположения оборудования в цехе. На участках с малой нагрузкой, где прокладка распределительных шинопроводов нецелесообразна, устанавливаются распределительные шкафы, присоединяемые к ближайшим шинопроводам (распределительным или магистральным). РШ устанавливаются в центре электрических нагрузок данной группы ЭП при среднем радиусе отходящих от РШ линий 10...30 м. Подключения РШ к шинопроводам и ЭП к РШ выполняются кабелями или изолированными проводами. Разработка целесообразной схемы цеховой сети конкретного предприятия невозможна без учета особенностей технологического процесса, размещения оборудования в цехе и требований ЭП к надежности питания. В общем случае питание сети может осуществляться от одной - или нескольких одно или двух трансформаторных подстанций.
Чаще всего цеховые электрические сети снабжаются электрической энергией от комплектных трансформаторных подстанций (КТП), подключенных к распределительной сети 10(6)кВ. КТП изготавливаются на заводах и поставляются в виде отдельных блоков, каждый из которых содержит необходимую аппаратуру со всеми соединениями цепей. КТП состоят из вводного устройства высокого напряжения, одного или двух силовых трансформаторов 10(6)70,4 - 0,69 кВ и комплектного распределительного устройства низкого напряжения (КРУНН) (рис. 1.5).
Вводное устройство представляет собой закрытый дверцами металлический шкаф. В нем может размещаться разъединитель с предохранителем или без него, либо выключатель нагрузки с предохранителем (или без него). Ошиновка вводного устройства и подключение аппаратов к выводам высокого напряжения трансформатора выполняются алюминиевыми либо медными шинами. В качестве трансформаторов в КТП используются сухие или герметичные трансформаторы с «азотной подушкой» ТМЗ или ТНЗ. Конструкция этих трансформаторов рассчитана на непосредственное примыкание к шкафам вводов высокого и низкого напряжений. КРУНН состоит из вводного шкафа, ряда шкафов отходящих линий, секционного шкафа (если он требуется). Корпуса шкафов выполнены из металла и закрываются дверцами. В них встраиваются автоматические выключатели выдвижного исполнения. В большинстве случаев в цехах ПП устанавливаются КТП с трансформаторами мощностью 160-2500кВА. Однотрансформаторные подстанции применяются для питания ЭП, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании по перемычкам на напряжении потребления энергии. Двухтрансформаторные подстанции применяются при преобладании приемников I и II категории по надежности электроснабжения. Число и мощность одно и двухтрансформаторных подстанции (КТП) зависят от расчетной нагрузки цеха, предельной мощности трансформаторов соответствующего уровня напряжения (380 В - 1600 кВ А, 660 В - 2500 кВ А), а так же от особенностей технологического процесса и условий окружающей среды. В случае, когда в цехе имеются значительные, часто повторяющиеся толчковые нагрузки или электроприемники особой группы, для их питания могут устанавливаться отдельные трансформаторные подстанции. Мощность трансформаторов выбирается с учетом графика их нагрузки и нагрузки взаиморезервирования. Необходимо, чтобы при выходе из работы наиболее мощного из них остальные приняли на себя всю нагрузку с учетом допустимой перегрузки и возможного временного отключения потребителей III категории. На двухтрансформаторных подстанциях номинальная мощность одного трансформатора обычно принимается 0,65 - 0,7 общей расчетной нагрузки.
В схемах цехового электроснабжения при расположении ТП внутри цеха преимущественно применяются сухие трансформаторы и трансформаторы, заполненные негорючей жидкостью. Масляные трансформаторы применяются при наружной их установке или внутри помещений с учетом ограничений, указанных в ПУЭ [12].
Конструктивно цеховые электрические сети выполняются изолированными проводами, кабелями и шинопроводами. Сети, выполненные изолированными проводами и небронированными кабелями сечением до 16 
с относящимися к ним креплениями и поддерживающими конструкциями, называются электропроводками. Электропроводки в цехах могут прокладываться открыто по стенам, потолкам на изолирующих опорах, в лотках, на тросах (струнах), и скрыто-внутри конструктивных элементов зданий (в стенах, полах, перекрытиях и т.п.), в коробах и трубах.
Открытая прокладка проводки чаще всего применяется по конструкциям. Электропроводки в трубах позволяют прокладывать провода по кратчайшей трассе, являются пожаробезопасными и высоконадежными, но дороги и трудоемки в изготовлении. Для снижения затрат взамен стальных водогазопроводных труб в сухих помещениях с невзрывоопасной средой используются тонкостенные стальные или пластмассовые трубы (винипластовые, полипропиленовые и др.) или металлорукава. Правила устройства электроустановок регламентируют способы выполнения проводок, марки проводов и кабелей для различных условий окружающей среды и степени возгораемости строительных материалов и конструкций [12].
Шинопроводы по назначению разделяются на магистральные, распределительные, осветительные и троллейные. Их изготовляют в виде отдельных типовых секций, соединяемых между собой при монтаже сваркой или болтами. Для присоединения проводов и кабелей к шинам закрытых шинопроводов в их конструкции предусматриваются ответвительные коробки, устанавливаемые с определенным шагом по длине шинопровода. В цехах шинопроводы устанавливаются на специальных стойках, на стенах, кронштейнах и колоннах здания с помощью различных крепежных конструкций.
Содержание работы
1. Изучить принципы построения схем цеховых электрических сетей, изложенные в разделе 1.2.
2. Рассмотреть, проанализировать, выявить достоинства и недостатки схемы внутрицеховой сети для варианта, указанного преподавателем.
3. Составить отчет о работе.
