книги из ГПНТБ / Кузнецов Б.В. Электрооборудование и электроснабжение торфопредприятий учеб. пособие

Раздел второй

ЭЛЕКТРОСНАБЖ ЕНИЕ ТОРФОПРЕДПРИЯТИЙ

Глава 12

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ ТОРФОПРЕДПРИЯТИЙ

§ 12-1. Производство, передача и распределение электроэнергии

Производство электрической энергии в нашей стране осущест­ вляется на крупных районных электростанциях — тепловых кон­ денсационного типа (ГРЭС), гидравлических (ГЭС), в последнее время атомных (АЭС).

Источниками электрической энергии на электростанциях слу­ жат синхронные генераторы трехфазного тока частотой 50 Гц.

На тепловых электростанциях синхронные генераторы, назы­ ваемые турбогенераторами, приводятся в движение паровыми тур­ бинами. На атомных электростанциях вместо паровых котлов ис­ пользуются атомные котлы-реакторы, где тепловая энергия полу­ чается за счет освобождения части внутриатомной энергии при делении ядер атомов. На гидроэлектростанциях синхронные гене­ раторы (гидрогенераторы) вращаются гидравлическими турбина­ ми, работающими за счет энергии движущейся воды.

Районные электростанции имеют большие мощности. Тепловые районные электростанции (ГРЭС) строятся по типовым проектам, мощностью 1,2 и 2,4 млн. кВт. Гидравлические районные электро­ станции (ГЭС) строятся более крупными. Так, мощность Братской ГЭС превышает 4 млн. кВт, Красноярская ГЭС выполнена на мощ­ ность 6 млн. кВт, а мощность Саяно-Шушенской ГЭС проектиру­ ется на 6,4 млн. кВт.

В крупных промышленных центрах строятся тепловые элек­ тростанции с комбинированной выработкой электрической и тепло­ вой энергии. Тепло, вырабатываемое такими электростанциями — теплоэлектроцентралями (ТЭЦ) — расходуется на технологические цели и бытовые нужды. Мощность крупных ТЭЦ составляет 100— 300 тыс. кВт.

Производство, передача и потребление электрической энергии осуществляется при определенных напряжениях, называемых номи­ нальными.

Для потребителей электроэнергии (электроприемников) и пер­ вичных обмоток силовых трансформаторов трехфазного перемен­ ного тока ГОСТ 721—62 установлена следующая шкала стандарт­ ных номинальных напряжений: 127, 220, 380, 660 В; 3, 6, 10, 20, 35, ПО, 220, 330, 500 и 750 кВ. Номинальные напряжения для трехфаз-

190

ных генераторов и вторичных обмоток силовых трансформаторов предусматриваются на 5—10% выше номинальных напряжений электроприемников и сетей, т. е. соответственно: 133, 230, 400, 690 В; 3,15; 6,3; 10,5; 21; 38,5; 121; 242; 520; 787 кВ. Последние пять значений относятся только ко вторичным обмоткам силовых трансформаторов.

Необходимость в повышении напряжения линий электропере­ дачи (ЛЭП) вызывается экономическими соображениями. Генера­ торы районных электростанций вырабатывают электроэнергию при напряжении (генераторном) не более 21 кВ. Соответствующие рас­ четы показывают, что повышение напряжения в п раз увеличивает передаваемую мощность и дальность передачи в п2 раз. Так как пе­ редаваемые мощности и ' дальность передач возрастают в связи с ростом энергосистем, возникает необходимость использовать более высокие напряжения, чтобы избежать больших потерь электроэнер­ гии и расхода цветных металлов.

Преобразование (трансформация) электроэнергии с повыше­ нием или понижением ее напряжения осуществляется на трансфор­ маторных подстанциях: повысительных, где напряжение электро­ энергии повышается для передачи ее на дальние расстояния, и понизительных, где напряжение снова снижается до необходимой величины.

На рис. 12-1 приведена примерная схема электроснабжения промышленного района, получающего электроэнергию от энергосис­ темы. Энергосистема' объединяет несколько электрических станций (ГРЭС, ГЭС, ТЭЦ), подстанций и ЛЭП, связанных в одно целое непрерывностью процесса производства и распределения электро­ энергии. Объединение электростанций в энергосистемы имеет боль­ шое народнохозяйственное значение, так как при этом достигается более экономичное использование оборудования станций и энерге­ тических ресурсов, уменьшаются потери энергии в сетях. Энерго­ системы обеспечивают большую надежность и бесперебойность электроснабжения потребителей.

В соответствии с ПУЭ потребителей электроэнергии делят на три категории.

К первой категории относят электроприемники, перерыв в элек­ троснабжении которых может повлечь за собой опасность для жиз­ ни людей, значительный ущерб народному хозяйству, массовый брак продукции, раестройство сложного технологического процесса.

Ко второй категории относят электроприемники, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым прекращением выпу­ ска продукции, простоем механизмов и промышленного транспорта.

К.третьей категории относят электроприемники, не входящие

вопределение первой и второй категории (например, вспомогатель­ ные и несерийные цехи промышленных предприятий, мелкие насе­ ленные пункты и т. и.), перерыв подачи электроэнергии которым может быть допущен, но не более чем на сутки.

Потребители первой и, как правило, второй категорий обеспе­ чиваются резервным питанием. В зависимости от категории потре-

191

ГЭС !2<К$

бителя выбирается та или иная схема его электроснабжения и ре­ зервирования. Торфоиредприятия по степени надежности относятся

кэлектроприемникам второй категории.

§12-2. Электроснабжение торфопредприятий

Торфяные предприятия получают электроэнергию преимуще­ ственно от районных понизительных подстанций при напряжении 35 кВ. Для последующего снижения напряжения на предприятиях сооружают стационарное подстанции, где напряжение 35 кВ транс­ формируется до 10 или 6 кВ. Число и мощность таких подстанций

192

35/10 кВ или 35/6 кВ зависит главным образом от технологии и се­ зонной программы добычи торфа.

Применение двух напряжений 10 и 6 кВ для распределитель­ ных сетей торфопредприятий связано с технологией добычи торфа и применяемыми электроустановками. Напряжение 10 кВ исполь-

35кВ

Рлс. 12-2. Схема электроснабжения торфопредприятия с электри­ ческой тягой.

зуетсЯчНа предприятиях фрезерного торфа, а 6 кВ — на предприя­ тиях экскаваторного торфа, а также на предприятиях, добывающих кусковой и фрезерный торф. Напряжение 6 кВ используется также для электрифицированного торфотранспорта (проектируются тяго­ вые установки на 10 кВ).

Сети напряжением 10 кВ более экономичны, чем с напряже­ нием 6 кВ, так как при сооружении требуют значительно меньше цветного металла. Применение напряжения 6 кВ на предприятиях экскаваторного торфа обусловлено тем, что основная торфодобы­ вающая машина — ТЭМП-2М получает электроэнергию при помо­ щи гибкого торфяного кабеля ГТШ, изготовляемого на предельное напряжение 6 кВ.

Распределительные сети 10 или 6 кВ питают трансформатор­ ные пункты (ТП), где электроэнергия трансформируется до 500 В (поля добычи, уборка, погрузка торфа) или 380/220 В (производ­ ственные мастерские, поселки).

На рис. 12-2 приведена принципиальная схема электроснабже­ ния крупного торфопредприятия с электрической тягой, добываю­ щего фрезерный торф. На центральной понизительной подстанции установлены три силовых.трансформатора напряжением 35/10,5 кВ, суммарной мощностью 4600 кВА (2X1800+1X1000) и один транс­ форматор 35/6,3 кВ мощностью 1000 кВА. От сборных шин 10 кВ отходят воздушные распределительные линии (магистрали), питаю­ щие трансформаторные пункты 10/0,5 кВ и 10/0,38/0,22 кВ. Коли­ чество ТГ1, подключенных к одной магистрали, зависит от произ­ водственной мощности предприятия и может колебаться в широких пределах.

От сборных шин 6 кВ (рис. 12-2) питается контактная сеть электротяги.

§ 12-3. Определение электрических нагрузок торфопредприятия, числа и мощности силовых трансформаторов

Существует несколько методов определения электрических на­ грузок при проектировании электроснабжения предприятий. Наи­ более простым, хотя и менее точным, является метод коэффициента спроса, который рекомендуется применять при ориентировочных подсчетах на стадии проектного задания.

Согласно этому методу, максимальная длительная мощность (так называемый «тридцатиминутный» максимум) или расчетная мощность группы однородных электроприемников определяется по формуле

равен коэффициенту одновременности, т. е. k с— k0,

При расчетах значения kc берут обычно из таблиц, составлен­ ных на основании опытных данных путем обобщения статисти­ ческих материалов.

В табл. 12-1 приведены рекомендуемые величины коэффициен­ тов спроса для наиболее характерных групп электроприемников, а также значения коэффициентов мощности, необходимые для опре­ деления реактивной и полной мощности.

Порядок определения расчетной электрической нагрузки пред­ приятия на стороне низшего напряжения с помощью коэффициента спроса может быть принят следующим.

1. Все электроприемники разбиваются на отдельные группы с одинаковым режимом работы, например электроприводы, свароч­ ные трансформаторы, термические установки, приборы освещения

и т. д.

Для удобства расчетов .установленную мощность электропри­ емников, режим работы которых отличается от длительного^ приво­ дят к номинальной длительной мощности при ПВ= Ю0% по фор-

для трансформаторов электрических печей Py= S usos ср„;

для трансформаторов сварочных машин, аппаратов и транс­ форматоров ручной сварки Р у= 5 пасп'УПВпасп coscpH.

2. Для каждой группы электроприемников определяют по фо муле (12-1) расчетные активные мощности, а затем реактивную и полную расчетные мощности по формулам:

в*

s p = — - • (12-4)

H COS ф

3. Суммируются значения активных и реактивных мощностей определяется суммарная расчетная полная мощность

Полученный результат уточняется введением поправочного ко­ эффициента kM, учитывающего несовпадение максимумов групп

ность, рассчитываемая по (12-6), должна быть определена как для сезонного, так и межсезонного времени. Имея эти мощности, а также располагая другими данными (категория надежности элек­ троснабжения, производственные мощности предприятия, длина и сечение распределительных сетей 10 или 6 кВ, требования энерго­ системы, например, в отношении подключения сельскохозяйствен­ ных и других потребителей электроэнергии), можно определить на основе технико-экономических расчетов число и мощность транс­ форматоров центральной понизительной подстанции 35/10/6 кВ. Сезонный характер добычи торфа требует установки на подстанции резервного трансформатора. •>

Вопросы для самопроверки

1. Рассмотрите схему электроснабжения промышленного района, приведе ную на рис. 12-1, и поясните особенности выработки электроэнергии на ГРЭС, ГЭС, АЭС.

2.Каковы преимущества комбинированной выработки тепла и электроэнер­ гии на ТЭЦ?

3.Поясните народнохозяйственное значение энергосистем. Укажите преиму­ щества передачи электроэнергии высокого напряжения.

4.На какие категории подразделяются потребители электроэнергии по сте­ пени надежности электроснабжения. К какой категории относятся торфопредприятия?

5.Поясните схему электроснабжения торфопредприятия, приведенную на рис. 12-2. В чем принципиальное различие между трансформаторными подстан­ циями с вторичным напряжением 500 В и 380/220 В?

6.Что такое коэффициент опроса и какое влияние он оказывает на опреде­ ление трансформаторной мощности предприятия?

7.Как определить число и мощность силовых трансформаторов подстанции?

196

Глава 13

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ ТОРФОПРЕДПРИЯТИЙ

§ 13-1. Основные понятия и определения

Подстанцией называется электроустановка, в которой осущест­ вляется преобразование (трансформация) или распределение элек­ троэнергии. Подстанция, в которой электроэнергия трансформиру­ ется с высшего напряжения на низшее и которая включает в себя силовые трансформаторы, аппараты и приборы для управления ими, называется понизительной трансформаторной подстанцией. Подстанция, преобразующая электроэнергию с низшего напряже-

^ ния на высшее, называется повысительной.

Понизительная трансформаторная подстанция напряжением 6 или 10 кВ с установленной мощностью 1000 кВА и ниже называ­ ется трансформаторным пунктом (ТП). Трансформаторные под­ станции, состоящие из металлических шкафов со встроенными в них аппаратами и различными приборами, называются сокращенно КТП — комплектные трансформаторные подстанции. Они изготов­ ляются в заводских условиях на напряжения 6—35 кВ для внут­ ренней (КТПВ) и наружной (КТПН) установки и поставляются к месту установки в собранном виде. КТП выпускаются на мощно­ сти до 1800 кВА.

Часть подстанции, которая служит для приема и распределе­ ния электроэнергии и в которой смонтированы аппараты и приборы управления, защиты и измерения, сборные и соединительные шины, называется распределительным устройством — РУ. В зависимости от места и способа расположения аппаратуры РУ делятся на три вида:

1)закрытые распределительные устройства (ЗРУ), все элек­ трооборудование которых устанавливается в закрытом помещении;

2)открытые' распределительные устройства (ОРУ), основное электрооборудование которых устанавливается на открытом воз­ духе;

3)комплектные распределительные устройства (КРУ), все электрооборудование которых располагается в металлических шкафах.

Подстанция, предназначенная только для приема и распреде­ ления электроэнергии одного напряжения без ее трансформации, называется распределительным пунктом — РП. Сооружение РП целесообразно при наличии нескольких ТП.

197

/

§ 13-2. Аппараты высокого напряжения и токоведущие части трансформаторных подстанций

При включении и отключении электрических цепей высокого напряжения между контактами отключающего аппарата возникает мощная электрическая дуга которая разрушает контакты аппарата, создает короткие замыкания, вызывает аварии и несчастные слу­ чаи. В связи с этим при конструировании аппаратов высокого на­ пряжения основное внимание уделяется вопросам гашения электри­ ческой дуги, изоляции токоведущих частей, механической и терми­ ческой устойчивости токоведущих частей аппаратов при коротких замыканиях.

о

2

/

Рис. 13-1. Трехполюсный разъединитель для внутренней установки:

1 — вал; 2 — рычаг вала; 3 — фарфоровые тяги; 4 — неподвижные контакты; 5 — поводок; 6 — подвижные контакты.

Разъединители. Для предотвращения включения напряжения на обесточенном участке электрической цепи, а также для создания видимого места разрыва цепи с целью безопасного производства работ на отключенном участке электроустановки служат разъеди­ нители. Правилами допускается включение и отключение разъеди­ нителями (трехполюсными с механическим приводом) тока холо­ стого хода силовых трансформаторов и зарядного тока воздушных и кабельных линий, если последний не превышает определенной, величины.

Вследствие того что разъединители не предназначены для раз­ рыва цепей, по которым проходит рабочий или аварийный ток, они не имеют устройств для гашения дуги и конструкция их сравни­ тельно проста.

Разъединители изготовляются в однополюсном и трехполюсном исполнениях для внутренней и наружной установки. На рис. 13-1 приведен трехполюсный разъединитель для внутренней установки. Включение и отключение разъединителя осуществляется рычажным приводом (на рис. 13-1 не показан), тяга которого соединяется с

198

рычагом, закрепленным на конце вала. Привод снабжен устрой­ ством, позволяющим запирать его и тем самым исключать возмож­ ность ошибочного отключения разъединителя при неснятой на­ грузке.

Разъемные разъединяющие устройства. Для подключения к воз­ душным линиям передвижных торфяных машин и трансформатор­ ных подстанций служат трехполюсные разъемные разъединители.

Принципиальная схема присоединения передвижной установки к воздушной линии при помощи разъемного разъединителя приве­ дена на рис. 13-2. Разъемный разъединитель состоит из кабельной части 1, которая при помощи гибкого кабеля 2 связана с передвиж-

Рис. 13-2. Принципиальная схема присоединения передвижной установки к воздушной линии при помощи разъемного разъеди­ нителя.

ной установкой 3, и столбовой части 4, укрепленной на опоре 5 воздушной линии 6. На каждую передвижную установку приходит­ ся одна кабельная часть, а число столбовых частей определяется количеством мест присоединений.

Присоединение передвижной установки к воздушной линии осу­ ществляется без снятия напряжения с линии, что является важным преимуществом применения разъемных разъединителей по сравне­ нию с глухим подключением питающего кабеля.

Существует несколько конструкций разъемных разъедините­ лей. Наиболее совершенной является конструкция, разработанная торфопредприятием «Осинторф» (рис. 13-3). Штанга 1 кабельной части разъединителя (рис. 13-3,'а) вставляется при помощи направ­ ляющих уголков 3. в вырезы направляющей штанги 9 столбовой части (рис. 13-3, б) и укрепляется болтами на опоре 8. Приподняв втулку 4, освобождают шарнир 5 и опускают траверсу 2. Прикре­ пив к последней гибкий кабель, присоединяют его жилы к зажимам контактных ножей. Толкая затем рукоятку 6 вверх, поднимают под­ вижную траверсу с подвешенным кабелем и включают разъедини­ тель. Втулка 4, опускаясь, запирает шарнир 5.

Чтобы запереть разъединитель во включенном положении, по­ ворачивают при помощи ключа винт замка 7. Ключ от замка хра­ нится в гнезде распределительного ящика, на передвижной машине и заперт при включенном положении выключателя. Чтобы достать

199