Элементы устройства электрических сетей
Конструктивные особенности различных электрических сетей определяются их назначением, величинами напряжения и электрических нагрузок, местом прокладки линий, их протяженностью и другими факторами. Несмотря на большие отличия в устройстве различных электрических сетей, все они имеют сходные по назначению элементы.
В качестве токоведущих элементов применяют металлические провода и кабели; для изоляции токоведущих элементов друг от друга и от земли служат электроизоляционные материалы и конструкции; во всех сетях установлены коммутирующие аппараты, устройства защиты и контроля.
Воздушные линии. Воздушные линии имеют три основных элемента: провода, изоляторы, опоры. Для воздушных линий применяют в основном алюминиевые, стальные, сталеалюминиевые провода, большей частью многопроволочные.
Провода закрепляют на фарфоровых изоляторах, которые, в свою очередь, укреплены на опорах (рис. 13.6, а, 6). В зависимости от величины рабочего напряжения в линии применяют изоляторы (рис. 13.7, а, б) разной конструкции: подвесные в виде гирлянды, штыревые с креплением на штырях или крюках. Конструкция опор также зависит от значения рабочего напряжения линии. На рис. 13.6, а показана деревянная опора с креплением проводов на штыревых изоляторах. Для линий высокого напряжения применяют также железобетонные и металлические опоры.
а) б) а) б)
Рис. 13.6 Рис. 13.7
Кабельные линии. Для устройства кабельных линий электросетей применяют силовые кабели. Кабельные линии дороже воздушных и их применяют там, где воздушные линии проложить невозможно по тем или другим причинам (например, внутри зданий и на территориях промышленных предприятий, на улицах городов и других густонаселенных пунктов).
Внутренние кабельные проводки выполняют открыто по стенам (рис. 13.8, а) и поверхностям строительных конструкций в металлических трубах, в кабельных лотках и коробах, в кабельных каналах (рис. 13.8, б). Кабели прокладывают также в специальных помещениях, являющихся частями зданий (кабельные этажи, двойные полы, кабельные шахты и т. д.), подвешивают на тросах.
а) б) в)
Рис. 13.8
Наружную прокладку кабелей выполняют также по стенам и несгораемым поверхностям зданий и сооружений открыто или в трубах; подвешивают кабели на тросах или применяют специальные тросовые кабели.
На территориях предприятий, населенных пунктов кабели прокладывают также в земляных траншеях непосредственно в земле (рис. 13.8, в) или в специальных блоках из труб, кабельных каналах, тоннелях.
Электропроводки. Для доведения электроэнергии непосредственно к электроприемникам применяют кабели, а также изолированные провода с одно- или многопроволочными жилами, с резиновой или поливинилхлоридной электроизоляцией. Электропровода некоторых марок имеют защитную оболочку хлопчатобумажную или металлическую.
Марку провода и способ прокладки выбирают, учитывая характер производства, тип помещения, условия окружающей среды, удобство прокладки и эксплуатации, а также предназначение провода. Например, провод АППВ используется для открытой прокладки, а провод АППВС — для скрытой проводки в каналах или под штукатуркой.
В качестве распределительных элементов цеховых электросетей, кроме групповых распределительных пунктов (РП) и щитков (РЩ), широко применяют шинопроводы, прокладывая их вдоль цехов или технологических линий. В шинопроводах низкого напряжения применяют плоские алюминиевые, голые или с изоляционным покрытием шины. Для защиты шин от механических повреждений их помещают в кожухи, обычно металлические. Ответвления от магистральных шинопроводов выполняют с помощью специальных вставок.
Трансформаторные подстанции. Назначение и роль трансформаторных подстанций в системах передачи и распределения электрической энергии были отмечены ранее. Теперь рассмотрим некоторые вопросы их устройства применительно к подстанциям промышленных предприятий, главным образом цеховых, наиболее близко расположенных к электроприемникам. На трансформаторных подстанциях в любом случае имеются трансформаторы (один или несколько), распределительные устройства (РУ). При необходимости устанавливают вспомогательные устройства: аккумуляторные батареи или другие источники для питания вторичных цепей (цепей управления, контроля, защиты), конденсаторные батареи для компенсации реактивной мощности и др.
На промышленных предприятиях применяют открытую (наружную) или закрытую (в помещениях) установку оборудования трансформаторных подстанций. Каждый из этих видов установок имеет свои преимущества и недостатки и вопрос о применении того или другого вида решается технико-экономическим сравнением.
Распределительные устройства на подстанции собирают из отдельных элементов, изготовленных заранее (сборные РУ), но во многих случаях, особенно для закрытых цеховых подстанций, предпочитают комплектные РУ, полностью смонтированные на заводе-изготовителе, а на подстанции их устанавливают и делают необходимые подключения линий и трансформаторов.
На цеховых подстанциях часто установлено только одно РУ на одной стороне низкого напряжения (НН), а на другой стороне имеется только ввод высокого напряжения (ВН). На рис. 13.9 в качестве примера показана сборная цеховая трансформаторная подстанция, где первичное напряжение 6 кВ понижается до рабочего напряжения цеховой сети 380/220 В.
К трансформатору 4, установленному в отдельной камере, напряжение подано посредством кабеля 1, через разъединитель 3 с рычажным приводом 2. Вторичное напряжение подано на шины распределительного щита, который находится в соседнем помещении, где смонтированы также разъединитель 5 с рычажным приводом 7 и шинопровод 6, который выходит в производственное помещение для питания установленных там электродвигателей. К шинам НН присоединены также кабельные линии к осветительной нагрузке.
Рис. 13.9 Рис. 13.10
Комплектная трансформаторная подстанция для внутренней установки показана на рис. 13.10, где 1 — распределительное устройство, 2 — силовой трансформатор, 3 — ввод высокого напряжения.