Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник

.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
27.26 Mб
Скачать

Ю.Л.МУКОСЕЕВ

ЭЛ ЕК ТРО СН АБЖ ЕН И Е

ПРОМ Ы Ш ЛЕН Н Ы Х

ПРЕДП РИ ЯТИ Й

ТО. Л. МУКОСЕЕВ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

ПРОМЫШЛЕННЫХ

ПРЕДПРИЯТИЙ

Допущено Министерством высшего и средне­ го специального образования СССР в каче­ стве учебника для студентов высших учеб­ ных заведений, обучающихся по специаль­ ности «Электроснабжение промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства».

э

Мукосеев Ю. Л.

М 90 Электроснабжение промыщленных предприятий. Учебник для вузов. М., «Энергия», 1973.

584 с. с ил.

Книга предназначена в' качестве учебника для студентов энер­ гетических и политехнических вузов, обучающихся по специально­ сти 0303 «Электроснабжение промышленных предприятий, городов и сельского хозяйства». Содержание книги соответствует программе курса, утвержденной МВ и ССО СССР, и охватывает характеристики электроприемников, распределение электроэнергии при напряже­ ниях до 1000 В и выше, трансформаторные и преобразовательные подстанции, схемы электроснабжения, вопросы надежности и ре­ зервирования, режимы реактивной мощности и напряжения, авто­ матизацию и диспетчеризацию систем электроснабжения.

Книга может быть полезна студентам других специальностей, изучающим вопросы электроснабжения; инженерам и техникам, работающим по проектированию, монтажу и эксплуатации систем

электроснабжения промышленных предприятий.

 

0339-519

50-73

6П2.1

051 (01)-73

©Издательство «Энергия», 1973 г.

МУКОСЕЕВ ЮРИЙ ЛЕОНИДОВИЧ

Э Л Е К Т Р О С Н А Б Ж Е Н И Е П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Х П Р Е Д П Р И Я Т И Й

Редактор М. В. Грейсух

Редактор издательства Л. В. Копейкина Переплет художника А. А. Иванова Технический редактор Г. Г. Самсонова

Корректор В. С. Антипова

Сдано в набор 27/ІѴ 1973 г. Подписано к печати 5/Х 1973 г. Т-13993.

Формат

84х 108'/з2-

Бумага типографская

№ 2. Уел. печ. л. 30,06.

Уч.-изд. л. 32,74. Тираж 50 000 экз. Зак. 825. Цена I р. 28 к.

Издательство «Энергия», Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10

Ордена

Трудового

Красного

Знамени

Ленинградская типогра­

фия JV«

1

«Печатный Двор»

имени А. М. Горького Союзполиграф-

прома

при

Государственном

комитете

Совета Министров СССР

по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Ленинград, Гатчинская ул., 26,

/

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

Предисловие...............................................................

 

8

Г л а в а

п е р в а я . Общая ч а с т ь ............................................

10

 

1-1.

Роль советских и зарубежных ученых и инжене­

 

 

 

 

ров в развитии электроснабжения промышлен­

10

 

1-2.

ности ..........................................................................

 

 

Развитие промышленности СССР по Директивам

 

 

 

 

XXIV'съезда КПСС и ее роль в мировом произ­

12

 

1-3.

водство ...........................

• .........................................

 

Особенности электроснабжения промышленных

16

 

1-4.

предприятий ............................................................

 

Режимы систем электроснабжения промышлен­

19

 

1-5.

ных предприятий.....................................................

 

Основные

положения технико-экономического

20

 

1-

6.

р а с ч е т а ......................................................................

 

 

Основные характеристики потребителей электро­

23

 

 

 

энергии ......................................................................

 

Г л а в а

в т о р а я . Потребители и приемники электроэнергии

34

 

с электродвигателями ......................................................

 

2-

1.

Горнодобывающая промышленность ................

34

 

2-2.

Черная металлургия..............................................

41

 

2-3.

Машиностроение и металлообработка .............

51

 

2-4.

Химическая промышленность..............................

56

 

2-5.

Нефтеперерабатывающая промышленность . . .

58

 

2-6-

Бумажно-целлюлозная промышленность . . . .

60

 

2-7.

Текстильная и легкая промышленность . . . .

61

 

2-8.

Промышленность строительных материалов . . .

62

 

2-

9.

Общепромышленные установки ..........................

66

Г л а в а

т р е т ь я . Электротехнологические и осветительные

73

 

установки .............................................................................

 

 

3-

1.

Электротермические установки .......................

73

 

3-2.

Электросварочные установки .............................

84

 

3-3.

Электролизные установки....................................

89

I

3-

4.

Установки

электрического ноля напряжением

93

3-5.

выше 1 000 В ...........................................................

yj

Осветительные установки ....................................

95

Г л а в'а

ч е т в е р т а я . Род тока и напряжения промышлен­

98

 

ных электроустановок ......................................................

 

4-

П Технико-экономические обоснования выбора ро­

98

 

 

 

да т о к а ......................................................................

 

1*

3

4-2.

Напряжения,

электроприемников

постоянного

4-3.

тока....................................................................

электродвигателей

99

Напряжения

переменного

4-4.

т о к а .................................................................

 

ЮО

Напряжения электротехнологических и конден­

4-

саторных установок....................................

107

5. Напряжения осветительных установок и схемы

 

питания силовых и осветительных электроприем­

 

ников ..............................

 

109

Г л а в а п я т а я . Электрические нагрузки и графики потре­

ИЗ

бления электроэнергии

......................................................

 

 

 

 

5-

1.

Расчетные нагрузки для выбора мощностей

 

 

трансформаторов,

преобразователен н

сечений

ИЗ

5-2.

 

проводников...............................................................

 

 

 

 

 

 

Определение электрических нагрузок с помощью

 

5-3.

 

расчетных

коэффициентов..........................

 

121

 

 

Расчетные нагрузки однофазных электроприем-

 

5-4.

 

н н к о в

..............................................................

 

 

 

 

 

131

134

 

Расчет электрических нагрузокс помощью ЭВМ

5-5.

 

Вспомогательные

методы

определения

расчет­

137

5-6.

 

ных нагрузок. Общезаводские нагрузки . . . .

Определение пиковых нагрузок и нагрузок ма­

144

5-7.

 

шин контактной

электросварки ...........................

 

 

Экономическая плотность токав проводниках

157

5-8.

 

н экономическая

нагрузка

трансформатороп

 

 

Потребители реактивной мощности промышлен­

 

5-

9.

ных предприятий..........................................

 

 

 

159

и

Графики нагрузок и потребления активной

 

 

реактивной ...............................................энергии

 

 

 

 

162

Г л а в а ш е с т а я .

Распределение электроэнергии при на­

170

пряжении до

1

000 В . . ..................................................

6-

1.

Классификация помещений и наружных уста­

6-2.

 

новок по ..............................окружающей с р е д е

1 000 В

.

170

 

Схемы . .сетей напряжением до

174

6-3.

 

Распределительные ...............шкафы и щ и т к и

 

182

6-4.

Марки проводов и кабелей и область их приме­

185

6-5.

 

нения .........................................................................

 

 

 

 

 

 

 

Цеховые сети напряжением до 1 000 В в поме­

188

6-6.

 

щениях, не опасных по пожару и взрыву . . . .

Сети для многоамперных установок переменного

198

6-7.

 

т о к а ........................................................... ..............

 

 

 

 

 

'

 

 

Сети для многоамперных установок постоянного

209

6-8.

 

т о к а ............................................................................

 

 

 

и

сети

пожароопасных

 

Электрооборудование

212

6-9.

 

помещений ...............................................................

 

 

 

 

 

Электрооборудование и сети взрывоопасных по­

213

6-10.

мещений ......................................................................

 

 

 

 

 

 

Сети для передвижных электроприемников . .

. 223

6-11.

Сети для .........................

сварочных

установок

 

228

6-12.

Сети для

установок

повышенной частоты . . .

230

4

Г л а в а с е д ь м а я .

Расчет и

защита сетей

переменного

234

тока напряжением до 1 000 В

........................................

 

7-1.

 

Расчет

сетей ............................................................

 

 

 

234

7-2.

3.

Токи короткого зам ы кания.................................

 

242

7-

Защита сетей и установок..............................

 

245

Г л а в а в о с ь м а я . Цеховые трансформаторные и преобра­

262

зовательные

подстанции..................................................

 

 

 

8-

1.

Трансформаторы и схемы их п и тан и я ..........

262

8-2.

 

Компоновки цеховых трансформаторных под­

264

8-3.

 

станций (Т П )............................................................

 

 

 

 

Выбор места, числа и мощности трансформато­

268

8-4.

 

ров цеховых Т П ......................................................

 

 

 

 

Подстанции электропечей....................................

подстанции

277

8-5.

 

Преобразовательные

установки и

280

8-6.

 

(П П )..................................

 

 

 

 

 

 

Выбор тина, числа и мощности преобразовате­

 

 

 

лей тока и места преобразовательных под­

290

8-7.

 

станций ......................................................................

 

 

 

 

 

Токи короткого замыкания и защита установок

294

8-8.

 

постоянного т о к а ..............................................

 

 

 

 

Преобразователи ч асто ты .....................................

 

300

8-9.

.Выбор преобразователей частоты и их размеще­

309

8-

 

ние ................................................................................

 

 

 

 

 

10. Испытательные станции первичных двигателей

310

 

 

(И С П Д )......................

 

 

 

 

Г л а в а д е в я т а я .

Распределение электроэнергии цри на­

313

пряжении выше 1 000 В

...............................................

 

 

9-

1.

Схемы присоединения

электроприемников на­

 

 

 

пряжением выше 1 000

В—электродвигателей,

313

9-2.

 

электропечей ............................................................

 

 

 

 

Картограмма нагрузок; выбор места и мощности

319

9-3.

 

РП и Г П П ................................................................

 

 

 

 

Общие принципы построения схем электроснаб­

325

9-4.

 

жения промышленных предприятий .................

 

Марки и конструкции кабелей напряжением 6—

330

9-5.

 

110 кВ

.......................................................................

 

кабелей

 

 

Системы прокладки

 

331

9-6.

 

Токопроводы напряжением выше 1 000 В . . . .

343

9-7.

 

Расчет сетей напряжением выше 1 000 В по рабо­

352

9-8.

 

чим и аварийным реж им ам ...........................

' . .

 

Электрическая защита

подземных

сооружений

353

9-9.

 

от электрохимической коррозии...........................

 

 

Конструкции и компоновки РП и ГПП. Комп­

358

9-10.

лектные устройства КРУ, КРУН иКСО . . . .

Выбор

напряжения

питания и распределения

369

 

 

электроэнергии по предприятию ........................

 

Г л а в а д е с я т а я .

Надежность электроснабжения, ущер­

375

бы и

 

резервирование...........................................................

 

 

 

10-1. , Основные определения......................................

 

375

10-2.

 

Определение ущерба от нарушения электро­

377

 

 

снабжения ...........................

 

; . . .............................

5

10-3. Оценка вероятного времени нарушения электро­

снабжения ...............................................................

381

10- 4. Определение вероятности нарушения

электро­

снабжения и среднего количества недополучен­

ной электроэнергии...............................................

388

10-

 

5.Агрегаты резервного питания (А Р Н )..............

391

Г л а в а

о д и н н а д ц а т а я . Режимы реактивной

мощ­

ности

в сетях промышленных

предприятий

............

396

11-

 

1.

Основные положения..............................................

 

 

 

396

11-2.

Мероприятия по уменьшению реактивных нагру­

11-3.

 

зок ...............................................................................

 

 

 

 

397

 

Компенсирующие

устройства для реактивных

11-4.

 

нагрузок......................................................................

 

 

 

 

399

 

Статические конденсаторы...................................

 

402

11-5.

 

Синхронные двигатели

и генераторы

............

407

11-6.

 

Синхронные компенсаторы ...................................

 

411

11-7.

 

Компенсационные преобразователи...................

 

413

11-8.

 

Статические источники

реактивной

мощности

11-

 

9.

(И РМ ).........................................................................

 

 

 

 

416

 

Передача реактивной мощности по сети .........

417

11-10.

Методика выбора способа компенсации реактив­

11-11.

ной нагрузки ............................................................

 

 

 

 

418

Компенсация реактивной нагрузки электрсири-

11-12.

емников напряжением до 1 000 В .......................

 

421

Компенсация реактивной нагрузки электропри­

11-

 

 

емников напряжением выше 1 000 В .................

 

426

 

13. Распределение

конденсаторов в се ти .............

428

Г л а в а д в е н а д ц а т а я .

Режимы напряжений в сетях

промышленных предприятий..............................................

 

 

 

431

12-

1.

Отклонения и колебания напряжений................

 

431

12-2.

 

Средства регулирования

напряжения в

сетях

12-3.

 

промышленных предприятий ..............................

 

439

 

Комплексное решение вопросов регулирования

12-

 

 

и компенсации реактивных нагрузок.................

 

449

 

4. Высшие гармоники и несимметрия напряжения

 

 

 

в сетях промышленных предприятий.................

 

453

Г л а в а т р и н а д ц а т а я .

Учет

и экономия

электро­

энергии. Измерения...............................................................

 

 

 

 

464

13-

 

1. Учет электроэнергии и изм ерения...................

 

465

13-

 

2.

Электробаланс и борьба с потерями электро­

 

 

 

энергии ......................................................................

 

 

 

 

470

Г л а в а

 

ч е т ы р н а д ц а т а я .

Самозапуск трехфазных

электродвигателей ...............................................................

 

 

 

 

472

14-

 

1. Основные положения..............................................

 

 

 

472

14-2.

 

Выбег и разгон электродвигателей.......................

 

474

14-3.

 

Уровни напряжения и избыточные моменты при

14-4.

 

самозапускс...................

 

 

 

 

479

 

Длительность самозаиуска и нагрев обмоток дви­

 

 

 

гателей .........................................................................

 

 

 

 

482

6

14-5.

Токи включения при самозапуско

.......................двигателей и

483

14-

6. Ресинхронизация

синхронных

485

 

 

проверка ее успешности........................................

 

Г л а в а

п я т н а д ц а т а я . Основы автоматизации и дис­

 

петчеризации

систем электроснабжения

промышлен­

486

ных предприятий...................................................................

 

 

15-

1.

Повышение надежности электроснабжения при­

486

15-

2.

менением автоматики ....................... ................

;

Диспетчеризация

электроснабжения промыш­

493

 

 

ленных предприятий...............................................

 

Г л а в а

ш е с т н а д ц а т а я . Особенности защитных зазем­

 

лений и меры электробезопасности в промышленных

500

электроустановках ...............................................................

 

 

16-

1.

Заземления в установках с изолированной и за­

500

16-2.

земленной нейтралью................

 

Особенности защитных мер электробезопасностп

 

 

 

в установках электролиза алюминия, карбидных

506

16-3.

электропечей и высокочастотного нагрева . . . .

Защита от статического электричества в промыш­

510

16-4.

ленности ......................................................................

 

 

Молниезащита промышленных зданий и соору­

512

 

 

жений

..........................................................................

 

 

П р и л о ж е н и е

I. Примеры расчетов..................................

 

518

П р и л о ж е н и е

II. Технические данные специального

547

электрооборудования............................................................

 

 

П р и л о ж е н и е

III. Справочные таблицы........................

 

553

Список литературы .........................................................................

 

 

580

ПРЕДИСЛОВИЕ

Промышленные предприятия являются основными по­ требителями электроэнергии, так как расходуют 67% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии. В книге рассматриваются вопросы получения и распре­ деления электроэнергии в промпредприятиях, отличные от распределения электроэнергии в энергосистемах, го­ родских и сельских электросетях. Если в последних элект­ роэнергия вырабатывается, передается и распределяется в виде трехфазного тока промышленной частоты 50 Гц *, то на промышленных предприятиях электроэнергия при­ меняется в разнообразных формах — в виде переменного тока, однофазного или трехфазного, при различных часто­ тах и напряжениях, и постоянного тока, для чего, кроме трансформаторных, применяются преобразовательные уста­ новки, в которых преобразуются род тока, число фаз и ча­ стота.

Прогресс электроэнергетики в сфере потребительских установок выразился в значительном увеличении потреб­ ляемых мощностей, которые по отдельным предприятиям превышают 1 млн. кВт, повышении напряжения питания отдельных электроприемников до 220 кВ и т. д. Все это усложнило потребительские установки и потребовало подготовки инженерных кадров нового профиля. В связи с этим в 1961 г. в вузах СССР была введена новая энерге­ тическая специальность «Электроснабжение промышлен­ ных предприятий и городов». В 1970 г. она была распро­ странена и на сельское хозяйство. Несмотря на широкое распространение указанной специальности до сих пор отсутствовал учебник по «Электроснабжению промышлен­ ных предприятий», полностью соответствующий утверж-

* Для дальних передач электроэнергии, связывающих мощные энергетические системы, внедряются электропередачи постоянного тока, с инвертированием на приемном конце; но ко всем потреби­ тельским установкам энергия подается в виде трехфазного тока.

8

денной МВ и ССО СССР программе. Автор надеется, что настоящая книга восполнит этот пробел.

В соответствии с утвержденным учебным планом дис­ циплина «Электроснабжение промышленных предприя­ тии» изучается после прохождения курсов «Электрическая часть станций и подстанций», «Электрические сети и си­ стемы», «Техника высоких напряжений», «Релейная за­ щита и автоматика», «Переходные процессы в системах электроснабжения», а также «Основы электропривода». Книга рассчитана на читателя, знакомого с указанными дисциплинами. Кроме того, по упомянутому учебному плану отдельно изучаются курсы «Экономика энергетики», «Электрическое освещение» и «Телемеханизация в систе­ мах электроснабжения».

Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры «Электрические системы» МЭИ — лауреату Ленинской премии, профессору, доктору техн. наук В. А. Веникову, кандидатам техн. наук А. А. Глазунову, Ю. А. Фокину,

В.П. Васину, доценту С. С. Лазареву, ст. преподавателю

В.В. Пивоварову и профессору ЛИИЖТ, доктору техн. наук С. Д. Волобринскому за большой труд по просмотру рукописи учебника и ценные замечания, сделанные ими при рецензировании, а также М. В. Грейсуху, выполнивше­ му большую работу по редактированию книги.

Все замечания и пожелания по книге просьба направ­ лять по адресу: 113114, Москва М-114, Шлюзовая набереж­ ная, 10, изд-во «Энергия».

Автор

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ