2020-10-10
1440
Характеристики электроприемников
К общепромышленным установкам относятся вентиляторы, насосы, компрессоры, воздуходувки и т. п. В них применяются асинхронные и синхронные двигатели трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, на напряжениях от 127 В до 10 кВ, а там, где требуется регулирование производительности, − двигатели постоянного тока. Характер нагрузки ровный, толчки ее наблюдаются только при пуске. Основные агрегаты (насосы, вентиляторы и т. п.) имеют продолжительный режим работы. Данная группа электроприемников относится, как правило, к первой категории надежности. Некоторые вентиляционные и компрессорные станции относятся ко второй категории надежности.
Регулируемый электропривод технологических механизмов и двигатели станков с повышенной скоростью вращения получают питание от преобразовательных установок. Режимы их работы различны и определяются режимом механизма. Преобразовательные установки на промышленных предприятиях служат для питания электроприемников, механизмов и установок, которые изза особенностей технологических режимов должны работать либо на постоянном, либо на переменном токе с частотой, отличной от 50 Гц.
|
|
|
Преобразователями тока служат двигатели-генераторы, ртутные и полупроводниковые выпрямители, питающиеся от трехфазных сетей переменного тока промышленной частоты на напряжениях до 110 кВ.
К электротехнологическим установкам относятся электронагревательные и электролизные установки, установки электрохимической, электроискровой и ультразвуковой обработки металлов, электромагнитные установки (сепараторы, муфты), электросварочное оборудование.
Электронагревательные установки объединяют электрические печи и электротермические установки, которые по способу превращения электроэнергии в тепловую разделяются на печи сопротивления, индукционные печи и установки, дуговые электрические печи, печи конденсаторного нагрева. Печи сопротивления получают питание от трехфазных сетей переменного тока частотой 50 Гц, в основном на напряжении 380/220 В.
Индукционные плавильные печи выпускаются со стальным сердечником и без него, мощностью до 4500 кВ· А. Питание индукционных печей и установок закалки и нагрева осуществляется от трехфазных сетей переменного тока частотой 50 Гц, на напряжении 380/220 В и выше в зависимости от мощности. Перечисленные печи и установки индукционного нагрева относятся к приемникам второй категории надежности.
Электросварочное оборудование питается напряжением 380 или 220 В переменного тока промышленной частоты. Мощности электросварочного оборудования в зависимости от его типа могут быть от 100 В · А до 1О МВ· А. Дуговая электросварка на переменном токе выполняется с помощью одно- или трехфазных сварочных трансформаторов или машинных преобразователей. На постоянном токе применяются сварочные двигатель-генераторы. Для контактной сварки - одно- или трехфазные сварочные установки.
|
|
|
Электросварочное оборудование работает в повторно-кратковременном режиме. Однофазные сварочные приемники (трансформаторы и установки) дают неравномерную нагрузку по фазам трехфазной питающей сети. Коэффициент их мощности колеблется в пределах 0,3... 0,7. Сварочные установки по степени надежности относятся ко второй категории.
Мощность электроприводов подъемно-транспортных устройств определяется условиями производства, ее значение колеблется от нескольких до сотен киловатт. Для их питания используется переменный ток напряжением 380 и 660 В и постоянный ток напряжением 220 и 440 В. Режим работы − повторно-кратковременный. Нагрузка на стороне переменного трехфазного тока − симметричная. Коэффициент мощности меняется соответственно загрузке в пределах от 0,3 до 0,8. По надежности электроснабжения подъемнотранспортное оборудование относится к первой или второй категории (в зависимости от назначения и места работы).
Электрические осветительные установки являются в основном однофазными приемниками. Лампы светильников имеют мощности от десятков ватт до нескольких киловатт и питаются напряжением до 380 В. Светильники общего освещения (с лампами накаливания или газоразрядными) питаются преимущественно от сетей 220 или 380 В. Светильники местного освещения с лампами накаливания на 12 и 36 В питаются через понижающие однофазные трансформаторы. Равномерная загрузка фаз трехфазной сети достигается путем группировки светильников по фазам. Характер нагрузки продолжительный.
Электроосветительные установки относятся ко второй категории надежности. В тех случаях, когда отключение освещения угрожает безопасности людей или недопустимо по условиям технологического процесса, предусматриваются системы аварийного освещения. Лампы ДРЛ, для которых характерно длительное зажигание в таких системах не применяются.
Схемы электрических сетей
Схемы электрических сетей до 1000 В
Схема силовой сети определяется технологическим процессом производства, категорией надежности электроснабжения, взаимным расположением ТП или ввода питания и электроприемников, их единичной установленной мощностью и размещением. Схема должна быть проста, безопасна и удобна в эксплуатации, экономична, должна удовлетворять характеристике окружающей среды, обеспечивать применение индустриальных методов монтажа.
Схемы сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными –с односторонним или двусторонним питанием.
При радиальной схеме (рис. 6.1.) энергия от отдельного узла питания (ТП) поступает к одному достаточно мощному потребителю или к группе электроприемников. Радиальные схемы выполняют одноступенчатыми, когда приемники питаются непосредственно от ТП, и двухступенчатыми, когда они подключаются к промежуточному распределительному пункту (РП).
Рис. 6.1. Радиальная схема питания:
1- распределительный щит; 2 - силовой распределительный nункт (РП);
3 - электроприемник; 4 - щит освещения; 5 - кабельная линия
Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении приемников, а также для питания приемников во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях. Выполняются радиальные схемы кабелями или проводами в трубах или коробах (лотках).
Достоинства радиальных схем заключаются в высокой надежности (авария на одной линии не влияет на работу приемников, получающих питание по другой линии) и удобстве автоматизации.
|
|
|
Недостатками радиальных схем являются: малая экономичность из-за значительного расхода проводникового материала; необходимость в дополнительных площадях для размещения силовых РП; ограниченная гибкость сети при перемещениях технологических механизмов, связанных с изменением технологического процесса.
При магистральных схемах Приемники подключаются к любой точке линии (магистрали). Магистрали могут присоединяться к распределительным щитам подстанции или к силовым РП. Магистральные схемы с распределительными шинопроводами (рис. 6.2) применяются при питании приемников одной технологической линии или при равномерно распределенных по площади цеха приемниках.
Рис. 6.2. Магистральная схема с распределительным шинопроводом:
1 - комплектная трансформаторная подстанция (КТП);
2- распределительный шинопровод; 3 - нагрузка
Схемы выполняются с применением шинопроводов, кабелей и проводов.
Достоинствами магистральных схем являются: упрощение щитов подстанции; высокая гибкость сети, дающая возможность перемешать технологическое оборудование без переделки сети; использование унифицированных элементов, позволяющих вести монтаж индустриальными методами.
Магистральная схема менее надежна, чем радиальная, так как при исчезновении напряжения на магистрали все подключенные к ней потребители теряют питание.
Для повышения надежности питания электропитания приемников по магистральным линиям применяют двухстороннее питание.
Схемы сетей электрического освещения
Система рабочего освещения создает нормальное освещение всего помещения и рабочих поверхностей. В такую систему входят светильники общего и местного освещения.
Аварийное освещение обеспечивает освещенность для продолжения работы или остановки технологического процесса и для эвакуации людей при отключении рабочего освещения.
Участки сети от источника питания до групповых щитков освещения называются питающими, а от групповых щитков до светильников − групповыми. Питающие сети выполняются трех- и четырехпроводными по магистральной или радиально-магистральной схеме. Групповые линии в зависимости от протяженности и нагрузки могут быть двух-, трех- и четырехпроводными. Питание сетей рабочего и аварийного освещения может осуществляться вместе с силовой сетью от одного трансформатора. При наличии в цехе нескольких однотрансформаторных подстанций или одной двухтрансформаторной подстанции сети рабочего и аварийного освещения должны питаться от разных трансформаторов.
|
|
|
Групповые линии одного помещения должны получать питание так, чтобы при погасании части ламп одних групп оставшиеся в работе группы обеспечивали минимальную освещенность до ликвидации аварии.
Расчет электрических нагрузок
Определение электрических нагрузок
Основой рационального решения комплекса технико-экономических вопросов электроснабжения является правильное определение ожидаемых электрических нагрузок. От этого зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы.
Электрическая мощность, потребляемая электроприемником (электрическая нагрузка), меняется по часам суток и зависит от времени года: ночью она, как правило, значительно меньше, чем днем; в первую смену − несколько выше, чем во вторую; в зимние дни − в утренние часы и вечером − к нагрузке добавляется еще нагрузка от электрического освещения.
Исходными данными для расчета электрических нагрузок являются установленная мощность электроприемников и характер изменения нагрузки. Под установленной мощностью (Ру) групп потребителей понимают суммарную паспортную мощность всех электроприемников. Например, установленная мощность башенного крана равна сумме номинальных мощностей всех его электродвигателей.
В результате расчета определяется максимальная (расчетная) нагрузка, которая служит основой для выбора сечения токоведущих частей, потерь мощности и напряжения в сетях, выбора мощности трансформаторов и компенсирующих устройств.
Для каждой группы электроприемников существует некоторое определенное соотношение между величинами расчетной (Рр) и установленной мощности. Это соотношение называется коэффициентом спроса:
. (6.1)
Зная установленную мощность и коэффициент спроса данной группы потребителей, можно определить расчетную мощность:
Расчетную реактивную мощность (Qp) определяют по формуле
,
где tgφ 
находят для угла φ, косинус которого определяют из паспортных данных установки.
Полная расчетная мощность силовой нагрузки определяются как
К расчетной силовой нагрузке необходимо прибавить мощность на освещение. Расчеты удобно вести в табличной форме (табл.6.1).
Таблица Определение расчетной нагрузки
| Группы нагрузок | Рр | Кс | cosφ 
| tgφ | Pp, кВт | Qp, квар | Sp, кВ·А |
| Силовая нагрузка | |||||||
| Башенные краны | |||||||
| Ручные машины и инструменты | |||||||
| Сварочные агрегаты | |||||||
| Итого по силовой нагрузке | |||||||
| Электрическое освещение | |||||||
| Наружное | |||||||
| Внутреннее | |||||||
| Итого по элекстрическому освещению | |||||||
| Всего по строительной площадке |
Примечание. Значения Ру, Кс, cosφ определяют по справочной литературе. Значения Рр, Qp, Sp рассчитывают по формулам соответственно. Итоговые строки определяются как сумма соответствующих расчетных нагрузок: например РрΣ = Σ Рр.
Компенсация реактивной мощности. Потеря электроэнергии при передаче по проводам трехфазной линии определяются формулой
,
где W − потеря электроэнергии, кВч·ч; Р − передаваемая мощность, кВч; R − активное сопротивление питающей линии, Ом; t − время, ч; U − напряжение передающей сети, В.
Формула показывает, что потери при передачи некоторой мощности Р обратно пропорциональны квадрату напряжения, при котором производится передача, и квадрату коэффициента мощности.
Отсюда следует, что для снижения потерь электроэнергии надо использовать более высокие напряжения, стремиться к сокращению протяженности сетей до 1000 В, применять меры по повышению коэффициента мощности.
На значении коэффициента мощности электроустановки отрицательно сказывается наличии малозагруженных электродвигателей и трансформаторов. Поэтому в первую очередь проводятся мероприятия организационного порядка, направленные на то, чтобы естественный коэффициент мощности достиг максимального значения. Если этих мер недостаточно, то применяют батареи конденсаторов, синхронные двигатели.
Методика расчет величины и места расположения конденсаторов сложна, но в приближенных расчетах значение емкости (квар) определяют по формуле:
,
где Qc − емкость конденсаторной батареи; Рр − расчетная активная мощность.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК
Классификация электрических сетей
Электрические сети служат для передачи и распределения электрической энергии. Они подразделяются на воздушные линии, кабельные линии и электропроводки.
Воздушные линии прокладываются на открытом воздухе и состоят из изолированных или неизолированных проводов, прикрепленных линейной арматурой к опорам, изоляторам или кронштейнам, к стенам зданий и инженерным сооружениям.
Кабельные линии прокладываются преимущественно под землей, в траншеях, каналах, коллекторах и состоят из одного или нескольких, совместно проложенных, кабелей.
Электропроводки прокладывают внутри зданий и сооружений или по их наружным стенам. Они выполняются изолированными проводами различных марок и кабелями с резиновой изоляцией, рассчитанными на напряжение до 1 000 В. На строительных площадках для питания электроэнергией строительных механизмов и электроосветительных установок сооружаются в основном временные электрические сети, состоящие преимущественно из воздушных линий, как более дешевых и легко выполнимых. Внутри строящихся зданий выполняются временные электропроводки.
Кабельные подземные линии применяют только в отдельных случаях, когда по тем или иным причинам использование воздушных линий на данном участке строительства невозможно.
Электрические сети на строительных площадках имеют специфические особенности, связанные с питанием электроэнергией передвижных строительных машин и механизмов. При изменении типа этих машин, их расположения и количества меняется и местоположение центров электрической нагрузки на территории строительства. Отсюда и вытекает основная особенность сетей на строительных площадках: они должны быть мобильными (подвижными), способными быстро следовать за изменениями электрической нагрузки. В связи с этим на строительстве большую роль играют переносные участки электросетей, выполняемые преимущественно шланговыми кабелями, и так называемые инвентарные электротехнические устройства разного рода, легко перемещаемые с места на место. К таким устройствам относятся:
передвижные трансформаторные подстанции; передвижные и переносные распределительные шкафы; подключательные пункты; осветительные вышки; пусковые ящики для электродвигателей.
Переносные участки электросетей и инвентарные устройства в сочетании с временными воздушными линиями обеспечивают подачу электроэнергии в различные точки строительной площадки в короткие сроки и с минимальными затратами. Все электрические сети сооружаются в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ). К временным электросетям предъявляются те же требования, что и к постоянным. Строгое соблюдение этих требований при сооружении временных электросетей является необходимым условием обеспечения электробезопасности работающих на строительной площадке.
Провода и кабели, инвентарные электротехнические устройства
Основным материалом для токоведущих жил проводов и кабелей в настоящее время является алюминий. Для изготовления голых проводов применяется также сталь. Медь, хотя и обладает большей электропроводностью, чем алюминий, применяется в весьма ограниченных случаях (например, когда необходима особая гибкость провода).
В качестве изоляционных материалов для изготовления изолированных проводов и кабелей применяют резину, кабельную бумагу, пропитанную специальными составами, и пластмассы, например полихлорвинил. Пластмассовая изоляция обладает рядом положительных свойств и поэтому с каждым годом увеличивается ее применение в производстве кабельной продукции.
Все провода и кабели выпускаются нашей промышленностью по единой шкале сечений токоведущих жил: 0,5; О, 75; 1; 1,5; 2,5; 4;6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400 мм2.
Токоведущие жилы проводов и кабелей изготовляют преимущественно многопроволочными.
Провода. Для воздушной линии электропередачи напряжением до 1 кВ на строительных площадках применяют изолированные или неизолированные провода, расположенные на открытом воздухе и прикрепленные линейной арматурой к опорам, изоляторам или кронштейнам, стенам зданий и инженерным сооружениям.
Воздушная линия электропередачи возможна с применением самонесущих изолированных проводов.
Самонесущий изолированный провод − скрученные в жгут изолированные жилы, причем несущая жила может быть как изолированной, так и неизолированной. Механическая нагрузка может восприниматься или несущей жилой, или всеми проводниками жгyтa.
Неизолированные алюминиевые провода (марка А) выпускаются многопроволочными сечением от 16 до 400 мм2. На строительной площадке они применяются сечением не выше 150 мм2.
Особый тип проводов − сталеалюминиевые провода, состоящие из стального троса, на который навиты алюминиевые проволоки. Стальной трос служит для увеличения прочности провода. Сталеалюминиевые провода на строительной площадке применяют для сооружения линий электропередачи напряжением 35 кВ и выше. В современных условиях на ВЛ должны, как правило, применяться самонесущие изолированные провода.
Силовые кабели. Кабелем называют одножильный или чаще многожильный изолированный провод специальной конструкции в герметической оболочке. Кабели, предназначенные для передачи электроэнергии, носят название силовых. Силовые кабели в настоящее время выпускаются главным образом с алюминиевыми жилами (одно-, двух-, трех- и четырехжильные), с изоляцией из бумаги, пропитанной маслоканифольным составом, а также с пластмассовой изоляцией. Отличительной особенностью кабелей является наличие герметической (алюминиевой, свинцовой или пластмассовой) оболочки, предназначенной для предохранения от проникновения сырости внутрь кабеля. В связи с этим при прокладке силовых кабелей применяют особые методы соединения их при помощи специальных соединительных муфт. Свободные концы подвергаются особой разделке с герметическим оконцеванием.
Кабели, предназначаемые для прокладки непосредственно в земле, в траншеях, защищены от механических воздействий (поверх герметической оболочки) броней из стальных лент, покрытой сверху слоем кабельной пряжи, пропитанной битумом.
Кабели на напряжение 6 и 10 кВ отличаются от кабелей на напряжение до1 кВ усиленной изоляцией токоведущих жил.
Для электроснабжения строительных площадок применяют в основном следующие марки силовых кабелей с бумажной изоляцией:
а) при напряжении до l кВ – кабель ААБ, силовой бронированный, в
алюминиевой оболочке, с алюминиевыми жилами, предназначенный для прокладки в траншеях; в случае прокладки в каналах (например, при использовании постоянных сооружений строящегося предприятия) применяется такой же кабель, но без наружного покрова из кабельной пряжи сверх брони − бронированный голый − марки ААБГ;
б) при напряжении 6 и 10 кВ − кабель ААБ и АСБ той же конструкции, что и низковольтные, также для прокладки в траншеях, но в алюминиевой или свинцовой оболочке.
На напряжение до 1 кВ применяют трех- и четырехжильные кабели, на 6 и 10 кВ-трехжильные.
Кабели с пропитанной бумажной изоляцией имеют ряд недостатков: их нельзя сильно изгибать, так как при резких изгибах портится изоляция жил (радиус изгиба должен быть равен не менее 15 наружным диаметрам кабеля); нельзя прокладывать при низких температурах без предварительного прогрева (из-за хрупкости оболочки), нельзя прокладывать на большую высоту по вертикали, так как в этих условиях при нагревании кабеля током из него начинает вытекать пропиточный состав, и изоляция кабеля теряет свои свойства.
Указанных недостатков не имеют силовые кабели с пластмассовой изоляцией. Такие кабели с изоляцией из полиэтилена или поливинилхлорида в поливинилхлоридной оболочке бронированные и небронированные с каждым годом получают все большее применение. Промышленность выпускает их на напряжения 1; 6 и 10 кВ трех- и четырехжильными с сечением жил до
150 мм2. В марках этих кабелей вторая буква указывает материал герметической оболочки (В – поливинилхлорид), а третья – материал изоляции (П − полиэтилен, В – поливинилхлорид). Например: кабель марки АВПБ − с алюминиевыми жилами, с полиэтиленовой изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке, бронированный; кабель марки АВВБ − такой же, но с поливинилхлоридной изоляцией.
К достоинствам кабелей с пластмассовой изоляцией, помимо устранения указанных выше недостатков, присущих кабелям в бумажной пропитанной изоляции, следует отнести также отсутствие металлических (алюминиевых или свинцовых) оболочек, что снижает массу кабелей и расход цветного металла на их изготовление.
Установочные провода и кабели. Провода с резиновой и пластмассовой изоляцией (установочные) и кабели с резиновой изоляцией служат для выполнения электропроводок. Выпускают их, как правило, на напряжение до 500 В с алюминиевыми жилами; с медными жилами изготовляют только особо гибкие провода.
Наиболее применяемые в условиях строительства марки установочных проводов и кабелей с резиновой изоляцией:
АПР и АПВ − провода одножильные алюминиевые, первый с резиновой изоляцией в оплетке из пропитанной хлопчатобумажной пряжи, второй – с полихлорвиниловой изоляцией и без оплетки; назначение − прокладка по роликам и изоляторам, а также в трубах и непосредственно (без труб) в каналах и пустотах строительных конструкций; ·
ПРГ и ПВГ − гибкие провода с медными жилами из большого числа тонких проволок; применяются для соединения подвижных частей машин и аппаратов;
АВРГ и АНРГ − кабели с алюминиевыми жилами с резиновой изоляцией в герметической оболочке из полихлорвинила, двух- и трехжильные прокладываются непосредственно по поверхности стен и потолков; используются для прокладки в сырых помещениях и в помещениях с химически активной средой;
АППВ и АПН − плоские провода двух- и трехжильные с алюминиевыми жилами в изоляции из полихлорвинила (АППВ) или резины (АПН); назначение − постоянные электропроводки в осветительных сетях; прокладываются скрыто или открыто, непосредственно по стенам и потолкам;
ПРД и ПРВД − двухжильный витой провод (шнур) с медными жилами с резиновой изоляцией в оплетке из хлопчатобумажной пряжи или в полихлорвиниловой оболочке.
Шланговые кабели и провода. Для присоединения подвижных электроприемников предназначены шланговые кабели и провода. Их применяют на строительных площадках: для питания электропривода передвижных строительных машин и механизмов − кранов, экскаваторов, компрессоров; для питания сварочных трансформаторов, электроинструмента и т. д. Выпускаются они только с медными жилами, сплетенными из тонких проволочек (для большей гибкости). Для защиты от механических воздействий и от проникновения сырости к токоведущим жилам шланговые кабели и провода в дополнение к резиновой изоляции жил имеют толстую (5...8 мм толщиной) резиновую оболочку. Особенность их − наличие дополнительной, так называемой заземляющей, жилы, предназначенной для заземления корпусов строительных механизмов с электроприводом.
Для питания электроприемников напряжения до 500 В на строительстве применяют шланговые кабели и провода преимущественно следующих марок:
ШРПС − шланговые шнуры переносные (для питания электроинструментов, сварочных трансформаторов и переносных светильников); двух- и трехжильные с дополнительной заземляющей жилой;
КРПТ − шланговые кабели переносные тяжелые (для питания электропривода строительных механизмов) двух- и трехжильные с дополнительной заземляющей жилой;
ГРШ и ГРШН − шланговые кабели шахтные (врубовые) гибкие трехжильные с заземляющей жилой; отличаются большей (по сравнению с маркой
КРПТ) прочностью;
ПРГД − шланговые провода гибкие для дуговой сварки одножильные.
Для питания строительных машин с высоковольтным электроприводом промышленностью выпускаются шланговые кабели на напряжения 3и 6 кВ следующих марок:
КШ ВГ и КШВ ГЛ – кабели шланговые высоковольтные гибкие трехжильные с дополнительной заземляющей жилой;
ПШ − шланговые кабели гибкие, торфяные; применяются для питания электропривода строительных механизмов в особо сырых местах; имеют усиленную резиновую изоляцию и заземляющую оплетку (под шлангом) из медных проволок; изготовляются также и для напряжения до 500 В.
Инвентарные электротехнические устройства. Применение инвентарных (передвижных и переносных) электротехнических устройств упорядочивает электрохозяйство строительной площадки, повышает надежность работы и обеспечивает большую безопасность работающих на стройке. Устройства эти весьма разнообразны. Помимо описанных выше комплектных передвижных подстанций КТП, на передовых стройках широко применяют также инвентарные распределительные шкафы для подсоединения отдельных линий, подключательные пункты для строительных механизмов и электроинструмента, силовые ящики, оборудованные описанными выше блоками, предохранитель-выключатель стойки и вышки для светильников и прожекторов и ряд других устройств. При строительстве многоэтажных производственных корпусов, а также жилых и общественных зданий весьма целесообразно применение инвентарных стояков из металлических или жестких гофрированных бумажных труб с заложенными в них проводами и поэтажными коробками.
Такие стояки устанавливаются в лестничных клетках строящегося здания, чье наличие позволяет правильно, удобно и безопасно организовать временное электроснабжение строящегося здания.
нагрузки, tg φp − расчетный тангенс.
