Для трансформаторов электропечей

Р _н = S _паспр ´ cos j _паспр, кВт.

Для сварочных трансформаторов

Р_н = S _паспр ´ cos j _паспр , кВт.

Перед началом расчёта необходимо составить таблицу, которая в дальнейшем сократит лишнюю писанину и избавит от многих ошибок, так как все расчётные величины будут перед глазами.

Р_см – средняя мощность за наиболее загруженную смену, кВт,

Р_см = К_и ´ Р_н, кВт,

Р_р – расчётная мощность Р_р = Р_см ´ К_р, кВт,

Q_см – сменная реактивная мощность Q_см = Р _см´ tg j, кВАр,

Q_р – расчётная реактивная мощность Q_р = К_р ´ Q_см, кВАр,

n_э – эффективное число электроприёмников, условное число приёмников одинаковой мощности, оказывающие тот же нагрев как и действительное число приёмников разной мощности, шт.

Порядок расчета

- в графу 1 записываем наименование групп электроприёмников, начиная с низковольтных,

- в графу 2 записываем количество приёмников данной группы,

- в графу 3 записываем номинальную мощность одного приёмника. Если приёмники одной группы имеют разные мощности, записываем значения мощности самого мелкого и самого крупного,

- в графу 4 записываем суммарную мощность электроприёмников данной группы,

- в графу 5 записываем значение коэффициента использования,

- по тем же таблицам находим значение cos j, которое заносим в графу 7, по значениям cos j находим значения tg j, которые заносим в ту же графу,

- по формуле Р_см = К_и ´ Р_н находим сменную мощность данной группы электроприёмников, заносим в графу 6,

- по формуле Q_см = P_см ´ tg j находим сменную реактивную мощность и записываем значение в графу 8,

- аналогичный расчёт производим для других групп электроприёмников (силовых),

- находим суммарную номинальную мощность приёмников, принадлежащих данному расчетному узлу (суммируем значение графы 4),

- находим суммарную активную мощность сменную (суммируем значение графы 6),

- находим суммарную реактивную мощность (суммируем значение графы 8),

- находим групповой коэффициент использования (делим итог графы 6 на итог графы 4),

- находим эффективное число электроприёмников по формуле:

n_э = ,
если найденное по формуле число n_э больше фактического следует принять

n _э = n _факт.

- в зависимости от эффективного числа электроприёмников и группового коэффициента по таблицам находим коэффициент максимума К _р для активных нагрузок,

- для реактивных нагрузок К _р принимаем равным 1, при n_э > 10

К _р принимается равным 1,1 при n _э £ 10

- по формуле Р_р = Р_см ´ К_р находим максимальную активную мощность силовых электроприемников расчетного узла и записываем значение в графу 11,

- по формуле Q_р = К_р ´ Q_см находим максимальную реактивную мощность силовых электроприёмников расчётного узла и заносим значение в графу 12,

- в графу 1 записываем электрическое освещение,

- в графу 4 записываем общую мощность освещения,

- в графу 5 записываем коэффициент спроса, в зависимости от характера помещения,

- в графу 6 записываем значение Р_{см осв} = К_с ´ SР_н, это же значение пишем в графу 11,

- в графу 7 записываем значение cos j,

- в графу 8 записываем значение Q_{см осв} = Р_{см осв} ´ tg j, это же значение пишем в графу 12,

- суммируем максимальные силовые активные и осветительные нагрузки (итог в графу 11),

- суммируем максимальные силовые реактивные и осветительные нагрузки (итог в графу 12),

- находим полную максимальную мощность. Результат заносим в графу 13. По этой мощности выбираем мощность и число трансформаторов,

- после выбора трансформаторов находим активные и реактивные потери в них. Значение потерь заносим соответственно в графы 11 и 12,

- вновь сложив результаты в графах 11 и 12 находим общую активную и реактивную мощности и затем по формуле находим полную потребляемую мощность.

 

Таблица 2.1 – Результаты расчета электрических нагрузок

Наименование групп электро-приемников

n, шт.

Рн, кВт

Ки

Рсм, кВт

cos φ

Q см, кВАр

ηэ, шт.

Кр

Рр, кВт

Qр, кВАр

Sр, кВА

Iр, А

1 прие мник

группы

tg φ

 

Таблица 2.2 - Значения коэффициентов нагрузки Кр на шинах низкого напряжения
цеховых трансформаторов и для магистральных шинопроводов напряжением до 1 кВ

пэ	Ки
0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7 и более
	5,01	3,44	2,69	1,9	1,52	1,24	1,11	1,0
	2,94	2,17	1,8	1,42	1,23	1,14	1,08	1,0
	2,28	1,73	1,46	1,19	1,06	1,04	1,0	0,97
	1,31	1,12	1,02	1,0	0,38	0,96	0,94	0,93
6 – 8	1,2	1,0	0,96	0,95	0,94	0,93	0,92	0,91
9 – 10	1,1	0,97	0,91	0,9	0,9	0,9	0,9	0,9
10 – 25	0,8	0,8	0,8	0,85	0,85	0,85	0,9	0,9
25 – 50	0,75	0,75	0,75	0,75	0,75	0,8	0,85	0,85
Более 50	0,65	0,65	0,65	0,7	0,7	0,75	0,8	0,8

 

Таблица 2.3 - Значение коэффициента одновременности Хо для определения расчётной
нагрузки на шинах 6 (10) кВ РУ и ГПП

Средневзвешенный коэффициент использования	Число присоединений 6 (10) кВ на сборных шинах РУ и ГПП
2 + 4	5 + 8	9 + 15	16 + 25	более 25
Ки < 0,3	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75
0,3 ³ Ки < 0,5	1,0	0,95	0,95	0,9	0,85
0,5 ³ Ки £ 0,8	1,0	1,0	0,95	0,95	0,9
Ки > 0,8	1,0	1,0	1,0	1,0	0,95

 

Таблица 2.4 - Значения коэффициентов расчетной нагрузки Кр

nэ	Ки
0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	8,0	5,3	4,0	2,66	2,0	1,6	1,33	1,14	1,0
	4,52	3,2	2,55	1,9	1,58	1,41	1,28	1,14	1,0
	3,42	2,47	2,0	1,53	1,3	1,24	1,14	1,08	1,0
	2,84	2,1	1,78	1,34	1,16	1,15	1,08	1,03	1,0
	2,64	1,96	1,62	1,28	1,14	1,12	1,06	1,01	1,0
	2,5	1,87	1,54	1,25	1,12	1,10	1,04	1,0	1,0
	2,37	1,78	1,48	1,19	1,10	1,08	1,02	1,0	1,0
	2,26	1,7	1,43	1,16	1,08	1,07	1,01	1,0	1,0
	2,18	1,65	1,4	1,13	1,06	1,05	1,0	1,0	1,0
	2,1	1,6	1,35	1,1	1,05	1,04	1,0	1,0	1,0
	2,04	1,59	1,32	1,08	1,04	1,03	1,0	1,0	1,0
	1,98	1,52	1,29	1,06	1,03	1,02	1,0	1,0	1,0
	1,93	1,49	1,27	1,05	1,02	1,01	1,0	1,0	1,0
	1,9	1,46	1,25	1,03	1,01	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,85	1,43	1,23	1,02	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,81	1,4	1,2	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,78	1,38	1,19	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,75	1,35	1,17	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,72	1,34	1,16	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,7	1,33	1,15	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

Продолжение таблицы 2.4.

nэ	Ки
0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
	1,66	1,3	1,13	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,65	1,29	1,12	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,62	1,28	1,11	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,6	1,27	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,51	1,21	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,44	1,16	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,4	1,13	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,35	1,1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,3	1,07	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,25	1,03	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,2	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,16	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,13	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
	1,1	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0

 

3 Определение местоположения подстанции

Расчетные нагрузки предприятия в первом приближении (при эскизном проектировании) могут определяться аналогично нагрузкам цеха. После выбора схемы СЭС, питающих линий и размещения ГПП, РП и ТП, а также выбора их трансформаторов расчетные нагрузки всех подстанций вычисляются последовательным суммированием нагрузок приемников низкого напряжения каждой ТП, нагрузок высоковольтных двигателей, питаемых от этих ТП, и потерь в распределительных сетях 6 – 10 кВ. Суммарная нагрузка всех ТП, включая потери в сетях и трансформаторах ГПП, и составит расчетную максимальную нагрузку предприятия.

Для размещения ГПП (или ТП) на плане необходимо установить центры электрической нагрузки групп приемников, цехов и предприятия.

Для большей наглядности на план наносятся картограммы электрических нагрузок. Для каждой группы приемников, связанных технологически (агрегат, участок, цех), в соответствии с ее расчетной нагрузкой S _{м i} определяют радиус окружности, площадь которой в выбранном масштабе пропорциональна нагрузке.

Методика расчета

Определить местоположение подстанции – это значит найти координаты центра нагрузок:

- по исходным данным построить оси X и Y генплана и нанести центры электрических нагрузок (ЦЭН) каждого цеха,

- с учетом размеров территории генплана выбрать масштаб нагрузок, ориентируясь на наибольшую и наименьшую, приняв удобный радиус:

, ,

, ,

где m – масштаб нагрузок, кВт/км² или кВАр/км²,
Р_нб, Q_нб – наибольшая мощность цеха, кВт, кВАр,
Р_НМ, Q_НМ – наименьшая мощность цеха, кВт, кВАр,
R_НМ – наименьший визуально воспринимаемый радиус картограммы нагрузки, км.

Величина m округляется и принимается как для активных, так и для реактивных нагрузок.

- определяются радиусы кругов активных и реактивных нагрузок всех цехов:

,км ,км

где R_а и R_р - радиусы реактивной и активной нагрузок, км,
Р и Q – активная и реактивная нагрузки цехов, кВт, кВАр,
m_а и m_р - масштаб нагрузок активной и реактивной, кВт/км² , кВАр/км² .

Если даны только Р и cosφ, то

Q = P tgφ.,кВАр

 

- определяются основные координаты ЦЭН всего предприятия:

,км ,км

А (X_а0, Y_а0) – местоположение ГПП,

,км ,км

В (Х_р0, Y_р0) – местоположение ККУ,
где Х_а0, Y_а0 – координаты ЦЭН активных, км,

Х_р0, Y_р0 – координаты реактивных, км.

- составляется картограмма нагрузок, на которую наносятся все необходимые данные.

4 Выбор трансформаторов и расположение подстанций

Напряжение каждой ступени СЭС должно выбираться с учетом смежных звеньев. Так, выбор напряжения для питающих линий и высшего напряжения ГПП диктуется условиями подключения к ЭЭС, напряжением источников питания. Наиболее распространенными являются напряжения 6, 10, 35, 110,154 и 220 кВ.

Для заводских распределительных сетей высокого напряжения применяются номинальные напряжения 6, 10 и 20 кВ. При этом наиболее предпочтительным по экономичности сетей является напряжение 10 кВ. Напряжение 6 кВ применяется при наличии значительного количества электроприемников 6 кВ (не менее 25% от S _М по заводу в целом), а также заводской ТЭЦ с генераторным напряжением 6 кВ. Напряжение 20 кВ (и выше) используется в случае необходимости питания отдаленных объектов (карьеров, соседних предприятий и населенных пунктов).

Трансформаторные подстанции должны размещаться с максимальным приближением к центру электрических нагрузок питаемых потребителей. Тип подстанции, количество и мощность трансформаторов определяются в зависимости от величины электрической нагрузки S _р, состава потребителей по категориям бесперебойности, размещения оборудования потребителей, архитектурно-строительных условий, окружающей среды, условий пожарной и электробезопасности. Как правило, применяются комплектные трансформаторные подстанции (КТП), комплектные распределительные устройства (КРУ) и щиты заводского изготовления.

Однотрансформаторные цеховые подстанции используются при нагрузках потребителей III категории, допускающих длительные перерывы питания. В случае установки в цехе нескольких однотрансформаторных подстанций предусматривается резервирование потребителей II и III категории по сетям низкого напряжения.

Двухтрансформаторные цеховые подстанции применяются в случае преобладания потребителей I и II категории и отсутствия резервирования по сетям низкого напряжения.

Подстанция с числом трансформаторов более двух в СЭС не применяются.

На ГПП предприятий обычно устанавливаются два трансформатора. Если на предприятии несколько ГПП, то ГПП, питающие потребителей 3 категории, могут иметь один трансформатор.

Выбор силовых трансформаторов производят по максимальной расчетной нагрузке питаемых потребителей с учетом перегрузочной способности трансформаторов.

С учетом непредвиденных и аварийных увеличений нагрузки и перспектив расширения мощности трансформатора однотрансформаторной подстанции принимают по условию:

S_НТ ≥ S_М / (0,7….0,9), кВА.

На двухтрансформаторной подстанции мощность трансформатора выбирается такой, чтобы при выходе из работы одного из трансформаторов, другой воспринял бы на себя всю нагрузку без недопустимой перегрузки. Допускается аварийная перегрузка трансформатора с масляным охлаждением на 40% сверх номинального тока на время максимумов нагрузки (не более 6 ч в сутки в течение пяти суток). При этом начальная загрузка трансформатора не должна превышать 93%. Следовательно, для выбора номинальной мощности можно записать следующие условия:

, кВ А,

где S_m – ориентировочная мощность трансформатора, кВА,

Р_р – наибольшая расчетная суммарная нагрузка группы трансформаторов, кВт,

β_T – оптимальный коэффициент загрузки трансформаторов.

1,4 S_НТ ≥ 0,75 S_р.

Номинальные мощности трехфазных силовых трансформаторов, устанавливаемых в ТП 6 – 10 кВ, составляют следующий ряд: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. КТП 6 – 10 кВ могут быть наружного и внутреннего исполнения, в последнем случае они размещаются внутри цеха между колоннами или в отдельном помещении.

5 Компенсация реактивной мощности

5.1 Нормативные значения коэффициента мощности

 

Выбор способа повышения коэффициента мощности, типа и мощности компенсирующих устройств в промышленных электроустановках и их размещение в точках сети предприятия – сложная и важная задача. Оптимальная степень компенсации определяется на основе единого плана развития электрификации района ЭЭС с учетом баланса активных и реактивных мощностей, уровней напряжения и возможности регулирования.

Руководящие указания по повышению мощности в установках потребителей энергии рекомендуют следующие значения средневзвешенного коэффициента мощности, которыми следует пользоваться при определении необходимой мощности компенсирующих устройств в проекте электроснабжения:

0,85 – при питании от генераторов электростанции на генераторном напряжении,

0,93 – при питании от районных сетей 110 – 220 кВ и от сетей 35 кВ, питающихся от электростанций,

0,95 – при питании от сетей 35 кВ, питающихся от районных сетей 110 – 220 кВ.

Эти нормативные значения отнесены к шинам вторичного напряжения ГПП (6 – 10 кВ) или к шинам РП, ЦРП или ТП при питании последних непосредственно от энергосистемы.

При проектировании схем электроснабжения промышленных предприятий в первую очередь необходимо рассматривать и внедрять мероприятия по повышению коэффициента мощности, не требующие специальных компенсирующих устройств: упорядочение технологического режима, переключение статорной обмотки асинхронных двигателей, загруженных менее чем на 40%, с треугольника на звезду, ограничение холостого хода асинхронных двигателей, применение синхронных двигателей вместо асинхронных, замена или отключение трансформаторов, загруженных менее, чем на 30%, замена мало загруженных асинхронных двигателей на двигатели меньшей мощности.

При выборе специальных компенсирующих устройств предпочтение следует отдавать установкам с косинусными конденсаторами. При этом важно оптимально распределить их мощность по различным ступеням СЭС. Установка конденсаторов непосредственно у приемников ведет к разгрузке питающих сетей и трансформаторных подстанций от передачи реактивной энергии. Однако, чрезмерное дробление мощности конденсаторных установок приводит к увеличению затрат на коммутационную аппаратуру и измерительные приборы и к менее эффективному использованию установленной мощности конденсаторов из-за их отключения при отключении приемника. Установка конденсаторов на напряжении 6 – 10 кВ на ГПП или РП не разгружает от реактивной мощности питающие линии и трансформаторы.

Основные рекомендации по применению конденсаторов сводятся к следующему:

- применение батареи конденсаторов мощностью менее 400 кВАр (на 6-10 кВ), если она подсоединяется через специальный выключатель, экономически не оправдывается,

- применение батареи конденсаторов 6 – 10 кВ мощностью менее 100 кВАр, если она подсоединяется через общий выключатель с трансформатором или другим приемником, экономически не оправдывается,

- мощность батареи конденсаторов 0,22 – 0,66 кВ должна составлять не менее 30 кВАр,

- на напряжении 0,22 – 0,66 кВ конденсаторы целесообразно устанавливать в цехах у групповых распределительных щитков или присоединять к магистральным токопроводам,

- централизованная установка конденсаторов 0,22 – 0,66 кВ на щите ТП или в головной части шинопроводов нецелесообразна,

- централизованная установка конденсаторов 6 – 10 кВ на ГПП может быть оправдана только при наличии глубокого ввода 110 – 220 кВ, когда ГПП совмещает в себе функции РП 6 – 10 кВ,

- установка конденсаторов 6 – 10 кВ на цеховых ТП, трансформаторы которых присоединены наглухо или через разъединитель нецелесообразна,

- конденсаторы 6 – 10 кВ рекомендуется устанавливать либо на РП, либо на ТП, имеющих РУ 6 – 10 кВ.

5.2 Методика расчета

Суммарная расчетная мощность низковольтных компенсирующих устройств определяется по минимуму приведенных затрат двумя последовательными расчетными этапами:

5.2.1 Выбор экономически оптимального числа трансформаторных подстанций.

 

5.2.2 Определение дополнительной мощности батарей ниже 1 кВ в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети напряжением 6 – 10 кВ предприятия, питающей эти трансформаторы.

 

Суммарная расчетная мощность батарей ниже 1 кВ равна:

Q_НК = Q_НК1 + Q_НК2, кВАр,

где Q_НК1 и Q_НК2 – суммарные мощности батарей, определенные на указанных этапах расчета, кВАр.

По выбранному количеству трансформаторов определяют наибольшую реактивную мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до1 кВ:

, кВАр,

где Q_Т - наибольшая реактивная мощность, кВАр,
N – число цеховых трансформаторов, шт.

Суммарная мощность батарей ниже 1 кВ для данной группы трансформаторов

Q_НК1 = Q_р – Q_Т, кВАр,

где Q_р – суммарная расчетная реактивная нагрузка ниже 1 кВ за наиболее нагруженную смену, кВАр.

Если окажется, что Q_НК1 < 0, то по первому этапу расчета установка низковольтных компенсирующих устройств не требуется и Q_НК1 принимается равным нулю.

Мощность батарей конденсаторов в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах Q_НК2 определяется по формуле:

Q_НК2 = Q_р - Q_НК1 – γ N S_НТ, кВАр,

где γ – расчетный коэффициент, определяемый в зависимости от показателей К₁, К₂ схемы питания цеховой подстанции.

Если окажется, что Q_НК2 < 0, то для данной группы трансформаторов реактивная мощность Q_НК2 принимается равной нулю и в дальнейшем расчете не учитывается.

Q_ККУ = , кВАр.

Полученную величину мощности округляем до ближайшей стандартной мощности ККУ и в зависимости от средневзвешенного коэффициента мощности определяем оптимальную мощность компенсирующих устройств.

Величина суммарной мощности компенсирующих устройств в сетях предприятия определяется по формуле:

Q_НК3 = Р_р(tgφ₁ – tgφ₂ ), кВАр,

где Р_ср – средняя нагрузка предприятия за год, кВт,
tgφ₁ – тангенс угла сдвига фаз тока и напряжения, отвечающий естественному
средневзвешенному коэффициенту мощности за год,
tgφ₂ – тангенс угла сдвига фаз, отвечающий нормативному, или заданному,
значению коэффициента мощности.

Защита батарей выбирается с учетом отстройки от токов включения и разряда конденсаторов. При защите батарей предохранителями ток плавкой вставки I_пв определяется по формуле:

, А.

При защите автоматическим выключателем последний должен иметь комбинированный расцепитель, обеспечивающий защиту с плавной регулировкой уставки тока. Уставка тока I_У, выбираемая исходя из перегрузочной способности конденсаторов, не должна превышать 130%. Она определяется так:

, А.

При наличии в сетях высших гармоник проверяется вероятность перегрузки конденсаторов по току в резонансных или близких к ним режимах и предусматриваются мероприятия по предотвращению резонансных явлений.

Для быстрого разряда конденсаторов после их отключения применяются индуктивные или активные разрядные сопротивления R, Ом, подключаемые параллельно конденсаторной батарее:

, Ом,

где U_Ф – фазное напряжение сети, кВ,
Q_ККУ – номинальная мощность конденсаторной батареи, кВАр.

6 Выбор схемы и расчет цеховых сетей низкого напряжения

 

6.1 Схемы цеховых сетей

Цеховые сети подразделяются на силовые и осветительные, а также на питающие и распределительные. Цеховые сети низкого напряжения проектируются по радиальным, магистральным и смешанным схемам.

Радиальные схемы (рисунки 6.1 и 6.2) наиболее часто используются для питания отдельных сосредоточенных потребителей (крупные электродвигатели, печи, компрессорные, насосные, вентиляционные и т.д.), кроме того, они предпочтительнее для взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещений. Они также применяются при разбросанном расположении силового оборудования (ремонтные мастерские, отдельные участки с непоточным производством и т.п.). К преимуще-

ствам радиальных схем относятся: высокая надежность питания и легкая приспособляемость к автоматизации переключений и защиты.

При выполнении радиальных схем приходится сооружать распределительные щиты (пункты) с большим количеством защитных автоматов и большой щит низкого напряжения в ТП. Применение в радиальных сетях проводки, выполненной кабелем или проводом в трубах, ограничивает возможность перемещения оборудования при перестройке или реконструкции производства.

Магистральные схемы, отличающиеся простотой и экономичностью, используются при нагрузке, равномерно распределенной по площади цеха (рисунки 6.3 и 6.4).

Применение магистральных схем позволяет отказаться от развитого распределительного щита в ТП и выполнить сеть в виде блока "трансформатор - магистраль".

Такие схемы отличаются универсальностью и приспособляемостью к перемещению цехового оборудования. С помощью нормально разомкнутых перемычек между магистралями разных ТП в местах их сближения можно обеспечить надежное питание потребителей 2 и даже 1 категории.

К недостаткам магистральных схем относятся: снижение надежности питания (по сравнению с радиальными схемами) и перерасход проводникового материала, который, однако, быстро окупается.

Наибольшее распространение в цеховых сетях получили смешанные схемы, конфигурация которых меняется в зависимости от характера производственных помещений (рисунок 6.5).

В местах расположения токоприемников с определенной последовательностью размещения применяются распределительные токопроводы, которые присоединяются к магистральным токопроводам через автоматический выключатель, разъединитель или наглухо. Токоприемники с помощью отдельных распределительных линий (ответвлений) подсоединяются к распределительному шинопроводу через автоматический выключатель или предохранитель.

В тех отделениях цеха, где по характеру расположения оборудования прокладка шинопровода нецелесообразна, для питания приемников устанавливаются распределительные щиты (пункты), которые подключаются к ближайшему распределительному или магистральному шинопроводу, или щиту низкого напряжения ТП.

Группы менее ответственных электроприемников, удаленные от распределительного пункта или шинопровода, запитываются цепочкой. В цепочку не рекомендуется соединять электроприемники различных технологических потоков или различного технологического назначения. Не рекомендуется также соединять в цепочки более трех-четырех приемников.

Питание электродвигателей цеховых подъемно-транспортных механизмов (кранов, кран-балок и т.д.) производится с помощью неизолированных проводников – троллеев. В зависимости от расчетной нагрузки троллейные линии питаются от щита ТП или от распределительного пункта, либо от магистрального или распределительного шинопровода. В начале или в конце ответвления к троллейной линии устанавливается рубильник или блок рубильник – предохранитель (рисунок 6.6).

Для удобства эксплуатации при наличии двух и более кранов производится секционирование троллейных линий. Подвод питания лучше осуществлять к средней части секции троллея. Допустимо подводить питание к любой точке троллея, если это не противоречит условиям потери напряжения и рационально с точки зрения конструкции сети.

Питание осветительной нагрузки, как правило, производится от тех же ТП, которые питают силовую нагрузку, на напряжении 380/220 В с глухозаземленной нейтралью сети. Если номинальное напряжение силовой сети отличается от 380 В, для питания осветительной нагрузки применяют трансформаторы со вторичным напряжением 220/127 В, к которым подводится питание от цеховых силовых сетей или от распределительной сети 6 – 10 кВ.

Линии питания освещения не связывают с силовыми линиями и обычно подсоединяют к щиту низкого напряжения ТП при радиальной схеме или к головному участку магистрального шинопровода. В осветительных сетях для питания групп светильников наибольшее применение находят радиальные схемы. Распределительная сеть освещения выполняется по магистральным и смешанным схемам (рисунок 6.7).

Выбор напряжения для питания силовых и осветительных электро-приемников осуществляется взаимосвязано. Наиболее часто применяют напряжение 380/220 В с питанием от трансформаторов, общих для силовой и осветительной нагрузки. Напряжение 220/127 В целесообразно в схемах освещения при силовой сети 660 В. применение напряжения 660 В позволяет сократить расход проводникового материала, число цеховых трансформаторных подстанций и потери энергии в сети. Напряжение 660 В дает возможность увеличить мощность цеховых трансформаторов до 1800 и 2500 кВ•А, что очень важно при высокой удельной плотности нагрузки и большой протяженности сетей низкого напряжения. Такое положение наиболее характерно для предприятий угольной, нефтяной, химической промышленности. согласно ПУЭ установки и сети трехфазного тока 660 В должны работать с изолированной нейтралью.

 

6.2 Конструктивное выполнение цеховых сетей и подстанций

 

Радиальные цеховые сети выполняются, как правило, проводами или кабелями с медными жилами, проложенными в стальных тонкостенных трубах по стенам и конструкциям (открытая прокладка), либо в бетонной подготовке пола (скрытая прокладка). В помещениях со взрывоопасной средой используются провода и кабели с медными жилами. Распределительные щиты (пункты) устанавливаются в местах, удобных для обслуживания, возможно ближе к центру нагрузок присоединенных приемников. Конструктивно щиты могут быть размещены на полу, у стенок, колонн, на стенках, в нишах. Типы выпускаемых щитов приведены в справочниках и каталогах.

В магистральных и распределительных сетях применяются открытые шинопроводы, которые прокладываются не ниже 3,5 м от уровня пола, а в крановых пролетах – не ниже 2,5 м от уровня настила мостового крана. Закрытые шинопроводы прокладываются не ниже 2,5 м от пола. Шинопроводы крепятся к стенам, колоннам и фермам.

Присоединение приемников к шинопроводу производится с помощью ответвлений, выполненных кабелями или проводами, проложенными в трубах. В головной части ответвления устанавливаются ответвительные коробки с предохранителями или автоматическими выключателями. Распределительные шинопроводы подключаются к магистральным с помощью вводных коробок. Магистральные шинопроводы подключаются к распределительному щиту ТП через автоматические выключатели или разъединители. При блочных схемах типа "трансформатор - магистраль" магистральный токопровод может подключаться к трансформатору наглухо.

В цехах промышленных предприятий обычно устанавливаются комплектные трансформаторные подстанции с одним или двумя трансформаторами. КТП состоят из распределительного устройства или вводного шкафа высокого напряжения, трансформатора и шкафов низкого напряжения. При радиальных схемах трансформатор подсоединяют без защитной аппаратуры на стороне 6 – 10 кВ.

Распределительное устройство низкого напряжения для КТП комплектуется из шкафов ШН, ШД, панелей типа ЩО – 59 и др. В них устанавливаются вводные, секционные и линейные автоматические выключатели, а также плавкие предохранители с рубильниками или блоки предохранитель – выключатель, предназначенные для отключения и защиты линий и АВР секций. При установке трансформаторов снаружи здания цеха распределительное устройство низкого напряжения соединяется с ним закрытым шинопроводом, проходящим сквозь стену.

 

6.3 Расчет цеховых сетей