Системы электроснабжения промышленных предприятий,

Смешанная схема – электроснабжение осуществляется радиальными и магистральными линиями. На рис.     ,в  линия W1 – радиальная, W2 – магистральная, т.е. схема является смешанной.

Достоинство радиальных схем: максимальная простота, аварийное отключение радиальной линии не отражается на электроснабжении остальных потребителей.

Недостаток: большой расход кабельной продукции обуславливает высокую стоимость системы. Кроме того, при одиночных радиальных линиях невысока надежность электроснабжения.

Достоинства магистральных схем:

– лучшая загрузка линий, т.к. к каждой линии подключена не одна, а группа ТП;

– меньший расход кабелей;

– на РП и ЦП нужно устанавливать  меньшее количество выключателей.

Недостатки одиночных магистралей заключается в трудностях при отыскании места повреждения магистрали и в более низкой надежности ЭС по сравнению с радиальной схемой. Применение двухстороннего питания (двухлучевые схемы) одиночных магистралей обеспечивает достаточную надежность ЭС городов.

Сопоставив перечисленные схемы  ЭС, можно сделать выводы:

1. Электроснабжение приемников 1 категории удобно производить с помощью радиальных схем с резервированием, а также двухлучевых схем. Во всех случаях питания приемников 1 категории должен применяться АВР.
2. Требованиям 2 категории надежности отвечают широко распространенные магистральные многолучевые схемы, чаще всего двухлучевые.
3. Наиболее простыми и отвечающими требованиям 3 категории надежности являются сети, выполненные по радиальной схеме без резервирования и с одиночными магистралями.
2. Устройство и конструктивное выполнение электрических сетей.Выбор сечения проводов и кабелей по длительно-допустимому току.

Транспорт ЭЭ в системах электроснабжения осуществляется с помощью воздушных линий, кабельных линий и токопроводов. В сетях выше 1 кВ промышленных предприятий при передаче ЭЭ от ГПП до РП и ТП используются кабельные и воздушные линии.

Воздушные линии (ВЛ) – выполняются из неизолированных проводов, расположенных на открытом воздухе и прикрепляемых к опорам с помощью изоляторов и арматуры. Для сооружения ВЛ применяют опоры из дерева, железобетона и стальные. Провода выполняют сталеалюминевыми, алюминиевыми и редко медными.

Кабельной линией (КЛ) называют устройство, состоящее из кабеля, концевых муфт и конструкции для прокладки кабеля. Для ЭС предприятий кабели могут прокладываться в земле в кабельных траншеях, в кабельных каналах и туннелях, а также по эстакадам и галереям над поверхностью земли. Преимущество КЛ перед ВЛ заключается в меньшей зоне отчуждения поверхности земли, безопасности персонала.

Токопроводы (напряжением 6-35 кВ) применяют для магистрального питания потребителей предприятий с высокими токами нагрузки при длине передачи до 2 км. Токопроводы, выполненные из шин (обычно до 1 кВ) называют шинопроводами. Из недостатков следует отметить большие потери мощности при передаче ЭЭ, зона отчуждения выше, чем у ВЛ, большой расход материалов для опор.

Расчет проводников по нагреву ведут в следующем порядке:

1. Выбирают тип защитного аппарата (автомата или предохранителя).
2. Определяют номинальный ток плавких вставок предохранителей или расцепителей автоматов.
3. Выбирают сечение проводов и кабелей из условий нагрева линии расчетным током.
4. Проверяют принятые сечения по отношению к защитным аппаратам с учетом возникновения перегрузок.
5. Проверяют сечение проводов и кабелей по допустимой потере напряжения.

Все электрические сети должны быть защищены от токов короткого замыкания  и от перегрузки. Для защиты от токов  КЗ применяются предохранители и  автоматические выключатели. Выбор  плавкой вставки предохранителя заключается в определении номинального тока плавкой вставки, который должен быть не меньше наибольшего тока в  рабочем режиме в месте установки:

Iн.пр>Iном.

Где Iн.пр– ток номинальный предохранителя.

Предохранители  не должны отключать электроприемники при колебаниях тока, вызванных пуском АД:

Iвс>Iпуск /α,

гдеIпуск – пусковой ток ЭД,

α – коэффициент, зависящий от типа и материала плавкой вставки предохранителя и режима перегрузки:

при легких условиях пуска α = 2,5;

при тяжелых  условиях пуска α = 1,8.

Автоматические выключатели предназначены для быстрой и надежной защиты проводов и кабелей от токов КЗ, а также для управления при нечастых включениях и отключениях. АВ снабжаются либо тепловыми, либо электромагнитными, либо комбинированными расцепителями. Тепловые расцепители осуществляют защиту от перегрузки, а электромагнитные – от токов КЗ.

АВ выбирают по следующим условиям:

1. По номинальному току АВ:

Iн.а. >Iном ,

Где Iном – номинальный ток ЭД, А

2. По току срабатывания расцепителя

Iн.р>1,25*Iном ,

3. По току отсечки (мгновенного срабатывания)

Iмгн.сраб. >Iпуск ,

Где Iпуск – пусковой ток ЭД,А.

Достоинствами плавких предохранителей являются простота устройства, относительно малая стоимость.

К недостаткам относятся:

-срабатывание их при токе, значительно  превышающем номинальный ток  плавкой вставки, тем самым  не обеспечивается безопасность  отдельных участков сети;

- отключение ими цепи связано  с перенапряжением;

- возможность однофазного отключения  с последующей аномальной работой  эл.установки.

Автоматические  выключатели не имеют недостатков плавких предохранителей.

Максимальная температура нагрева  проводника, при которой изоляция его сохраняет диэлектрические  свойства и обеспечивается надежная работа контактов, называется предельно-допустимой, а наибольший ток, соответствующий этой температуре – длительно-допустимым током по нагреву. В качестве материала проводника в эл.сетях, используют медь, алюминий и сталь. Установлена длительно-0допустимая температура жилы проводника – 50 – 80®С (в зависимости от типа изоляции и напряжения). В качестве электроизоляционных материалов применяют различные органические и неорганические синтетические материалы (лаки и эмали, бумага, фибра , резина, х/б пряжа и т.п.). Установлена также нормативная (условная) температура окружающей среды:

-25˚С – при прокладке проводников внутри и вне помещения в воздухе;

-15˚С – при прокладке в земле и в воде.

Если температура окружающей среды  отличается от нормативной, вводится поправочный  коэффициент ƙ1, учитывающий температуру земли и воздуха.

Определив расчетный  ток, определяют требуемое сечение  проводника (по каталогам). При этом должно быть выполнено условие:

Iрасч.≤Iдоп.,

Где Iрасч. – расчетный ток нагрузки, А,

Iдоп.– предельно-допустимый ток для данного сечения проводника, А.

 

Выбранные сечения  кабелей и проводов проверяют  по условию защищаемости от коротких замыканий.

Условие проверки:

Iвс/Iдоп.≤ ƙз,  где   ƙз= 3 –для ответвлений к электродвигателю;

Ƙз= 1,5 –для магистральных и групповых линий                  силовых приемников;

Ƙз= 1 –для сетей электроосвещения.

Для автоматических выключателей типа А3100, АК63, А3700 с комбинированнымрасцепителем и невозможностью регулирования тока уставки:

Iдоп.>Iн.р,

При наличии  автомата только с электромагнитнымрасцепителем:

Iдоп.≥Iмгн.сраб. / 4,5;

Для сетей, требующих  защиты от КЗ и перегрузки, автомата

типа  АЕ-2000:

Iдоп.≥Iн.р / 1,5.

Выбрав сечение  проводов по нагреву, нельзя утверждать, что к приемнику подведена  ЭЭ высокого качества (под качеством  напряжения понимают отклонение напряжения от номинального значения). ПУЭ регламентирует отклонение напряжения на зажимах электроприемников:

- для электродвигателей  -  ±5%;

- в отдельных  случаях допускается отклонение  выше номинального напряжения  до - ±10%;

- для сетей  освещения - ±2,5%;

(ток, протекая  по проводнику, создает падение  напряжения на нем, поэтому  в начале и в конце проводника  будут разные уровни напряжения.Алгебраическая  разность этих уровней напряжения  называется потерей напряжения).

Для 3-х фазной 3-х проводной сети с одной нагрузкой  потери напряжения определяются по формуле (в относительных единицах):

ΔU% =( √3∙ 100∙Iрасч. / Uн )∙(R∙cosɸ+X∙sinɸ),

где R – активное сопротивление участка сети, Ом;

X – индуктивное сопротивление участка сети,

cosɸ - коэффициент мощности,.

R = R˳ ∙L,

R˳= L/(ɣ∙S),

где ɣ - удельная проводимость проводника, См∙м/мм²,

ɣмеди= 50 См∙м/мм², ɣалюминия= 32 См∙м/мм², ɣстали= 7См∙м/мм²;

X = X˳∙ L,

где X˳- для кабельных линий X˳ = 0,08 Ом/м,

       X˳ - для воздушных линий X˳  = 0,4 Ом/м.

При известном  сечении проводов, определенных расчетом по нагреву, определяют потери напряжения в линии. Если потери напряжения при выбранном сечении превосходят допустимые, то следует увеличить сечение и повторить расчет.

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Виды освещения. Требования к питанию осветительного оборудования

      На промышленных  предприятиях 10% и более потребляемой  энергии затрачивается на электрическое  освещение. Для электрического  освещения следует применять  газоразрядные лампы и лампы  накаливания. Люминесцентные лампы используют в производственных помещениях, в которых выполняется работа большой и средней точности (в том числе в учебных заведениях, административных, торговых зданий и офисов). Принцип действия газоразрядных ламп заключается в возникновении излучения видимого диапазона световых волн в результате электрического разряда в среде инертных газов, паров металлов или их смесей. Ртутные лампы ДРЛ, обладающие большим единичным световым потоком, используются для освещения больших производственных помещений (высотой более 6 м). Лампы накаливания используются для освещения производственных помещений с низким и средним уровнем освещенности, а также в специальных случаях – для аварийного освещения.

      При устройстве  осветительных установок могут  применяться 3 системы освещения:

1. Общего равномерного освещения, когда световой поток распределяется без учета размещения оборудования (освещение всего помещения в целом);
2. Общего локализованного освещения – световой поток распределяется с учетом расположенного оборудования (местное освещение, переносное освещение);
3. Комбинированного освещения – к общему освещению добавляется местное освещение рабочих мест (т.е. часть светильников освещает только рабочие места, а другая – все помещение).

Электрическое освещение бывает двух видов:

1. Рабочее освещение устраивается во всех без исключения помещениях и создает на рабочих поверхностях нормированную освещенность (для большинства работ достаточна освещенность 150 лк).
2. Аварийное освещение, которое обеспечивает минимальную освещенность на рабочих местах при внезапном отключении рабочего освещения ( не менее 2 лк, для эвакуации людей не менее 0,5 лк).

      Характерной особенностью локализованного (местного) освещения является то, что его отдельные элементы – проводка, светильник и др. располагаются у рабочих мест, т.е. вблизи от работающего; следовательно, это связано с частым соприкосновением работающего с осветительной установкой. В связи с этим вопросы безопасности приобретают серьезное значение. Это справедливо и для переносных установок (при работах в котлах, каналах и т.д.). Для этих светильников применяется напряжение не выше 36 В, а при особенно неблагоприятных условиях работы (переносные установки) - не выше 12 В. Питание этих светильников производится от сети напряжением 220 или 127 В через специальные трансформаторы.

Для аварийного освещения , например, во взрывоопасных помещениях, театрах, на вокзалах, требуется независимый источник питания, а именно:

- аккумуляторная  батарея;

- трансформатор,  получающий питание от системы,  независимой от системы питания  рабочего освещения;

- вспомогательные  генераторы напряжением до 1 кВ  фабрично-заводских электростанций, генераторы передвижных электростанций  и линии 220-127 В, не связанные  с источником питания рабочего  освещения цеха.

Для общего освещения применяются сети, питающие от силовых или специально установленных осветительных трансформаторов. Следует стремиться к созданию такой системы питания освещения в цехе, при которой случайное погасание лапм одной из групп давало бы возможность персоналу продолжать работу, хотя бы и с пониженной интенсивностью, в течение того периода времени, который необходим для исправления повреждения.

 

 

 

ЗАДАЧА 1

Для подключения  АДК к сети, рассчитать и выбрать  сечение проводов. Материал – медь. Способ прокладки проводов в стальных трубах, длинной линии 50 метров. Сделать  проверку проводов по потере напряжения. Для защиты двигателя от КЗ выбрать  автоматический выключатель и проверить  сеть на условие защищаемости от токов  КЗ.

Технические данные АДК (асинхронный двигатель  с короткозамкнутым ротором) серии 4А:

Pн = 1,1 кВт, Uн = 380 В, ŋн = 0,78, cosɸ = 0,81, Iпуск./Iн = 5.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем расчетный ток ЭД: