Основное электрооборудование внутрицеховых сетей.

Кроме шинопроводов в качестве основного электрооборудования для внутрицеховых сетей напряжением до 1 кВ применяются: панели распределительные, силовые распределительные шкафы, распределительные пункты, ящики с рубильниками и предохранителями, ящики с блоками выключатель – предохранитель, щитки освещения, плавкие предохранители, магнитные пускатели, контакторы, автоматические выключатели и др.

Щиты, вводные устройства, шкафы, панели, щитки и другие распределительные устройства современных конструкций – это законченные комплектные устройства для приёма и распределения электроэнергии, управления и защиты ЭУ от перегрузок и коротких замыканий. В них смонтированы коммутационные и защитные аппараты, измерительные приборы, аппаратура автоматики и вспомогательные устройства.

Для комплектования распределительных устройств (щитов низкого напряжения цеховых ТП) применяются распределительные панели одностороннего обслуживания типа ЩО-70М. Их целесообразно применять на ТП, встроенных в производственные помещения предприятия, с трансформаторами мощностью до 630 кВ А.

На крупных и ответственных ТП с трансформаторами мощностью 1000 кВ А и более при установке сложных коммутационных аппаратов, требующих обслуживания с задней стороны, применяются панели двухстороннего обслуживания.

В цехах промышленных предприятий для распределения электроэнергии применяются силовые распределительные шкафы ШР11 (рис. 13).

Применяются также распределительные пункты серии ПР24 с автоматическими выключателями А3700 взамен распределительных пунктов, ПР9000, в которые встраивались снятые с производства автоматические выключатели А3100.

Осветительные групповые щитки типов ЯОУ-8501, ЯОУ-8504 (рис. 14) предназначены для распределения электроэнергии, защиты от перегрузок и токов короткого замыкания осветительных сетей. Они применяются в трёхфазных сетях переменного тока напряжением 380/220 В с глухозаземлённой нейтралью и могут служить для нечастых (до шести в час) оперативных включений и отключений электрических цепей.

Для защиты внутрицеховых электрических сетей от токов КЗ служат плавкие предохранители. Предохранители насыпные серии ПК изготавливаются на напряжение 3-35 кВ и номинальные токи до 400 А. Патрон предохранителя (рис. 20) состоит из фарфоровой трубки 3, армированный латунными колпачками 2. Внутри патрона размещены медные или серебряные плавкие элементы. Для обеспечения нормальных условий гашения дуги плавкие элементы должны иметь значительную длину и малое сечение. Это достигается применением нескольких параллельных вставок 5, намотанных на ребристый керамический сердечник (рис. 20 в), или, при больших токах, несколько спиральных вставок (рис. 20, б). После того как трубка заполнена кварцевым песком 4, торцевые отверстия закрываются крышками 1 и тщательно запаиваются. Нарушение герметичности, увлажнение песка могут привести к потере способности гасить дугу. Для уменьшения температуры плавления плавкой вставки использован металлургический эффект. На плавкие из меди напаяны шарики из олова 6, которые, расплавляясь при температуре не более С, растворяют в себе медь вставки, цепь обрывается и загорается дуга в нескольких параллельных каналах (в соответствии с числом вставок). Возникшая дуга охлаждается зернами кварца в узкой щели и гаснет раньше, чем ток КЗ в цепи достигнет наибольшего значения. Это свойство называется токоограничивающим эффектом. Такое свойство предохранителей позволяет не проверять по действию токов КЗ токоведущие части и аппараты, находящиеся за ними.

Срабатывание предохранителя определяется по указателю 7, который выбрасывается пружиной из трубки после перегорания стальной вставки, нормально удерживающей пружины в подтянутом состоянии. Стальная вставка перегорает после рабочих вставок, когда по ней проходит весь ток.

Полное время отключения при токах КЗ предохранителем ПК 0,005-0,008 с, отключаемый ток КЗ до 40 кА.

Патрон ПК вставляется в контакты, укреплённые на опорных изоляторах (рис. 20, а). В зависимости от номинального тока в предохранителях может быть один, два, четыре патрона (ПК1, ПК2, ПК4).

. Они являются простейшими аппаратами токовой защиты, действие которых основано на перегорании плавкой вставки. Предохранитель включается последовательно в фазу защищаемой цепи. Наименьший ток, при котором плавкая вставка предохранителя ещё не перегорает при длительной работе, называется током неплавления Этот ток по значению должен быть, возможно, ближе к номинальному току , на который маркируется плавкая вставка. Отношение I /I должно быть несколько больше единицы. Зависимость времени перегорания плавкой вставки (времени срабатывания предохранителя) от тока цепи называется защитной или время-токовой характеристикой предохранителя. Предохранители являются токоограничивающими аппаратами, так как в них обеспечивается деионазация околодугового пространства, а, следовательно, и отключение цепи настолько быстро, что при больших кратностях тока в предохранителе ток не успевает достигнуть своего предельного значения.

Номинальным током плавкой вставки называют ток, который может длительно проходить через неё, не вызывая расплавления металла вставки или сильного нагрева. Время перегорания плавкой вставки при заданных значения тока определяется по защитным характеристикам.

На (рис. 15) изображена схема защиты электрической сети предохранителями. При КЗ в точке К раньше других должна расплавится плавкая вставка предохранителя F2, имеющая меньший номинальный ток. По условию селективности защитная характеристика ближайшего к источнику питания предохранителя F1, должна располагаться над характеристикой более удалённого по схеме предохранителя F2. Как правило, > .

Для управления работой электродвигателей станков, вентиляторов, кранов и других ЭП служат контакторы и магнитные пускатели.

Контактором называется аппарат, приводимый в действие электромагнитом, включение и отключение которого можно осуществлять дистанционно с помощью кнопок управления. Вместе с другими электрическими аппаратами контакторы служат для пуска, ускорения, изменения направления вращения и остановки ЭП при ручном и автоматическом управлении. Контакторы применяются для коммутации силовых цепей электродвигателей мощностью 100 кВт и выше. Для более мелких ЭП применяют магнитные пускатели. В цепях переменного тока в основном используется трёхполюсные контакторы серий КТ, КТВ, а в цепях постоянного тока – одно – и двухполюсные контакторы серии КП, КПВ.

Магнитные пускатели предназначены главным образом для дистанционного управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором мощностью до 100 кВт; для пуска непосредственным подключением к сети и останова электродвигателя (нереверсивные пускатели); для пуска, останова и реверса электродвигателя (реверсивные пускатели). В исполнении с тепловым реле пускатели защищают управляемые электродвигатели от перегрузок.

Магнитный пускатель представляет собой трёхполюсной контактор переменного тока прямоходовой магнитной системой, в которой дополнительно встроены два тепловых реле защиты, включенных последовательно в две фазы главной цепи электродвигателя. На (рис. 16 а и б) показаны общий вид пускателя ПМЛ и схема управления электродвигателем с помощью магнитного пускателя типа ПМЛ.

Защита электродвигателей от перегрузки и от обрыва одной фазы осуществляется с помощью тепловых реле типа РТЛ, присоединяемых к пускателю перемычками.

Автоматические воздушные выключатели предназначены для автоматического размыкания электрических цепей при анормальных режимах (КЗ и перегрузках), для редких оперативных переключений (три-пять в час) при нормальных режимах, а также для защиты электрических цепей при недопустимых снижениях напряжения. По сравнению с предохранителями автоматические выключатели обладают рядом преимуществ: после срабатывания автоматический выключатель снова готов к работе, в то время как в предохранителе требуется замена калибровочной плавкой вставки, увеличивающая время простоя ЭП; более точные защитные характеристики; совмещение функций коммутации электрических цепей и их защиты; наличие у некоторых автоматических выключателей независимых расцепителей, позволяющих осуществлять дистанционное отключение электрической цепи и др.

В отличие от предохранителей в автоматических выключателях не применяется какой-либо специальной среды для гашения дуги. Дуга гасится в воздухе, поэтому автоматические выключатели называются воздушными. По числу полюсов автоматические выключатели бывают одно-, двух- и трёхполюсные, изготавливаются на токи до 6000 А при напряжении переменного тока до 660 В и постоянного тока до 1 кВ. Отключающая способность их достигает 200-300 кА. По времени срабатывания () различают: нормальные автоматические выключатели с с; селективные с регулируемой выдержкой времени до 1 с; быстродействующие с с.

Наименьший ток, вызывающий отключение автоматического выключателя, называют током трогания или током срабатывания, а настройку расцепителя автоматического выключателя на заданный ток срабатывания – уставкой тока срабатывания.

Автоматический выключатель имеет следующие основные элементы: контакты с дугогасительной системой; привод; механизм свободного расцепления; расцепители; вспомогательные контакты.

Основными элементами автоматических выключателей, выполняющими его защитные функции при анормальных режимах в цепи, являются расцепители, при срабатывании которых автоматический выключатель отключается мгновенно или с выдержкой времени. Автоматический выключатель может иметь один или несколько расцепителей.

По принципу действия расцепители разделяются на электромагнитные и термобиметаллические (тепловые). Существуют расцепители максимального тока, которые срабатывают при токе, большем уставки тока срабатывания; расцепители минимального напряжения, которые срабатывают, когда напряжение на катушке становится меньше заданного, и расцепители независимые, которые срабатывают без выдержки времени, когда на их катушку подано напряжение.

Для защиты от коротких замыканий применяют электромагнитные расцепители мгновенного действия или с выдержкой времени, обеспечивающей избирательность действия. Одновременная защита сети от КЗ и перегрузки осуществляется за счёт применения комбинированных расцепителей, состоящих из двух элементов – для защиты от КЗ и от перегрузок.

Как правило, автоматические выключатели имеют встроенные в них расцепители. На (рис. 17) представлены различные виды расцепителей, условно показанные для одного вида автоматического выключателя: тепловой (обычно биметаллический) или электронный инерционный расцепитель максимального тока с зависимой от тока выдержкой времени. Эти расцепители осуществляют защиту от перегрузки цепи. Тепловые расцпители (рис.17,а) срабатывают, как и тепловые реле магнитных пускателей за счёт изгибания биметаллической пластины 2, получающей тепло от нагревателя 3, присоединённого к сети через шунт 4, и воздействующей на отключающий механизм автоматического выключателя. Защитная характеристика теплового расцепителя подобна характеристике предохранителя; электромагнитный или электронный расцепитель максимального тока мгновенного срабатывания с независимым от тока временем срабатывания (рис. 17,б). Вид защиты с таким расцепителем иногда называют отсечкой. Она осуществляет защиту от токов КЗ, превышающих 6 – 10 -кратные значения номинального тока электрической цепи. Расцепитель максимального тока состоит из катушки 1 и сердечника 5. Когда по катушке протекает ток КЗ, сердечник создаёт механическое усилие, что приводит к отключению автоматического выключателя. Ток срабатывания расцепителя максимального тока можно регулировать. Расцепитель может быть снабжён механизмом выдержки времени, зависимой или независимой от тока. Такие расцепители позволяют осуществить селективную защиту; расцепитель минимального напряжения, состоящий из катушки 1 с сердечником 5 и пружины 6 (рис. 17в) и срабатывающий при недопустимом снижении напряжения в цепи (30-50 % ). Такие расцепители применяют для электродвигателей, сомозапуск которых нежелателен при самопроизвольном восстановлении питания; независимый расцепитель (рис. 17г), служащий для дистанционного отключения автоматического выключателя кнопкой 7 и для автоматического отключения цепи при срабатывании внешних защитных устройств.

Первые два вида расцепителей максимального тока устанавливаются во всех фазах автоматического выключателя, остальные – по одному на выключатель.

В настоящее время в цеховых электрических сетях напряжением до 1 кВ применяются автоматические выключатели различных конструкций: типов А3700, АВМ, АЕ-20, <<Электрон>> и др. Автоматические выключатели серии А3700 включают типы А3710, А3720, А3730, А3740 на номинальные токи соответственно 160, 250, 400 и 630 А.

На (рис. 18) показан выключатель серии А3700: 1 -корпус из пластмассы, на котором смонтированы детали и сборочные узлы, 2 -крышка, закрывающая детали выключателя (кроме зажимов). Коммутирующее устройство состоит из подвижных 3 и неподвижных 4 контактов, изготовленных из металлокерамической композиции на основе серебра. Подвижные контакты 3 припаяны к контактодержателям 5, которые укреплены на общей изоляционной траверсе 6 и связаны с механизмом управления. Контактодержатели 5 электрически соединены гибким соединением 7 с максимальными расцепителями и выводами 8 для присоединения внешних проводников со стороны подвижных контактов. Неподвижные контакты 4 припаяны к малоподвижным контактодержателям 9, которые электрически соединены с неподвижными скобами 10 и имеют вывод 11 для присоединения внешних проводников со стороны неподвижных контактов. Контактодержатели 9 опираются на пружины 12. Механизм управления выключателем выполнен по принципу ломающихся рычагов и устроен так, что обеспечивает моментальное замыкание и размыкание контактов 3 и 4 при оперировании выключателем, а также моментное размыкание контактов при автоматическом срабатывании независимо от того, удерживается ли рукоятка 13 выключателя оператором во включенном положении или нет.

В случае КЗ якорь 18 расцепителя действует на отключающую рейку 20, освобождает защёлку и происходит автоматическое отключение; полупроводниковый блок защиты 22 при перегрузках подаёт сигнал на независимый расцепитель, якорь которого действует на отключающую рейку 20.

Дугогасительные камеры с деионной решёткой расположены над контактами каждого полюса выключателя и представляют собой набор укреплённых в изоляционной оправе 15 стальных пластин 14, с помощью которых происходит разделение дуги на ряд последовательных дуг. Искрогаситель 16 предназначен для гашения пламени дуги, возникающей при отключении автоматическим выключателем тока КЗ.

Таким образом, в данном курсовом проекте были рассмотрено всё основное оборудование подстанций. Полученные знания пригодятся для дальнейшей работы на предприятии.

Список используемой литературы

1) ”Обслуживание электрических подстанций„ О.В. Белецкий, С.И. Лезнов, А.А. Филатов

2) ”Электроснабжение промышленных предприятий и установок„Л.Л. Коновалова, Л.Д. Рожкова

3) ” Электроснабжение промышленных предприятий „ Б.А. Князевский, Б.Ю. Липкин

4) ”Справочник по электроснабжению промышленных предприятий „А.А. Фёдоров, В.В. Каменева, Е.А. Конюхова

5) ”Устройство, монтаж и эксплуатация тяговых подстанций „ Б.Е. Геронимус, В.Г. Гурвич, В.В. Мазов