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

ГЛАВА ПЕРВАЯ

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1-1. РОЛЬ СОВЕТСКИХ И ЗАРУБЕЖНЫХ УЧЕНЫХ И ИНЖЕНЕРОВ В РАЗВИТИИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Следует отметить вклад советских электротехников — ученых и инженеров — в развитие электроснабжения промпредприятий. Рост нашей промышленности и высо­ кие темпы ее развития поставили перед советскими электро­ техниками сложные задачи. Так, кандидат техн. наук А. С. Либерман теоретически разработал и внедрил в про­ изводство прогрессивный принцип разукрупнения цехо­ вых трансформаторных подстанций и приближения их к центру нагрузки, что значительно экономит цветные ме­ таллы и уменьшает потери электроэнергии.

Лауреатом государственной премии, профессором, док­ тором техн. наук И. А. Сыромятниковым разработаны вопросы повышения бесперебойности работы электропри­ водов за счет упрощения схем управления и защиты, за счет внедрения самозапуска электроприводов при кратко­ временных перерывах в подаче электроэнергии, ущербов промышленности при нарушении электроснабжения и др.

Большой вклад в теорию и практику расчета электри­ ческих нагрузок промышленных установок внесли док­ тора техн. наук Г. М. Каялов, С. Д. Волобринский; кан­ дидаты техн. наук М. К. Харчев, Э. Г. Куренной, В. С. Лившиц, Г. Я. Вагин; инженеры II. В. Копытов, В. А. Ро­ зенберг, Д. С. Лившиц, В. П. Тихонов, Б. С. Мешель,

П.Н. Клейн и др.

Вобласти рациональной компенсации реактивных на­ грузок, выбора и регулирования напряжения следует от­ метить работы докторов техн. наук Н. А. Мельникова,

10

инженеров С. Г. Гительсона, М. В. Грейсуха, Э. М. Каждана и др.

Широко известны в СССР и за рубежом труды доктора техн. наук Б. А. Константинова по рациональному ис­ пользованию электроэнергии в промышленности, каче­ ству электроэнергии и другим актуальным вопросам про­ мышленной энергетики. Электроснабжению угольных шахт посвящены работы доктора техн. наук Б. Н. Ави­ лова-Карнаухова, создавшего научно обоснованный метод определения норм удельного расхода электроэнергии. Вопросам надежности и ущербам в промышленности от нарушения электроснабжения посвящены работы канди­ датов техн. наук Н. С. Афонина, В. В. Михайлова, М. II. Розанова, Ю. Б. Гука и др. В 1952 г. группа инже­ неров во главе с кандидатами техн. наук М. Р. Найфельдом и Г. В. Сербиновским получила звание лауреатов Государственной премии за разработку и осуществление системы электроснабжения высокой надежности.

В 1966 г. вышел учебник «Электроснабжение промыш­ ленных предприятий» для специальности 0303 группы авторов во главе с кандидатом техн. наук Н. А. Каза­ ком. Для специальности 0628 «Электропривод и автомата зация промышленных установок» изданы учебники: «Элект­ роснабжение промышленных предприятий» профессора, доктора техн. наук Б. А. Князевского и инж. Б. Ю. Липкина и «Основы электроснабжения промышленных пред­ приятий» профессора, доктора техн. наук А. А. Федорова. Инженер А. А. Ермилов опубликовал монографию «Основы электроснабжения промышленных предприятий», отра­ жающую современную практику проектирования электро­ снабжения промпредприятий.

Большой вклад в разработку вопросов электроснабже­ ния промпредприятий внесли коллективы работников ве­ дущих проектных и монтажных организаций, а также руко­ водимая кандидатом техн. наук Г. Р. Миллером секция электроснабжения промпредприятий при Центральном правлении Научно-технического общества энергетиче­ ской и электротехнической промышленности. В последние годы появились научно-исследовательские институты и ор­ ганизации, занимающиеся проблемами электроснабжения промышленных предприятий.

Из авторов зарубежных работ по электроснабжению промышленных предприятий следует отметить: Н. Ва­ сильева, II. Влычкова, С. Стоянова (НРБ); Ф. Клоппеля,

11

Д. В. Фосетта, Р. Л. Циммермана (США). В частности, опыт США отражен в [Л. 1-16].

1-2. РАЗВИТИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР ПО ДИРЕКТИВАМ XXIV СЪЕЗДА КПСС И ЕЕ РОЛЬ В МИРОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Как самостоятельная научная дисциплина «Электро­ снабжение промышленных предприятий» возникло в связи

сразвитием социалистической индустрии, особенно в связи

свысокими темпами ее роста.

Витоге восьми пятилеток, успешно выполненных совет­ ским народом под руководством КПСС, наша страна пре­ вратилась из отсталой аграрной страны в страну индустри­ ально развитую, вооруженную передовой техникой. Появи­ лись заводы-гиганты, как, например, Горьковский авто­ мобильный завод, уступивший первенство Волжскому автомобильному заводу в г. Тольятти, который в свою оче­ редь уступит первое место Камскому автомобильному заводу — крупнейшему в мире заводу тяжелых грузови­ ков; Магнитогорский металлургический комбинат, про­ дукция которого исчисляется миллионами тонн чугуна, стали и проката в год, и др.

Одним из главных показателей экономической мощи любой страны является производство металлов, в частно­ сти выплавка стали, которая в 1971 г. составила в СССР

121 млн. т при мировом производстве 578 млн. т.

На кривой мирового производства стали отражаются кризисы капиталистического производства, особенно по выплавке стали в США (рис. 1-1), где в 1970 г. она соста­

вила 123 млн. т., а в 1971г. снизилась до 112 млн. т. В 60-х годах резко повысила темпы выплавки стали Япо­

Другим показателем мощи страны является добыча угля, служащего основным топливом в энергетике. СССР

вышел на первое место в мире по добыче угля уже в 1958 г.,

12

когда она составила 496 млн. т но сравнению с 382 млн. т

вСША. В 1971 г. добыча угля вСССР возросла до 641 млн. т,

вто время как в США она составила 510 млн. т. Снижение добычи угля в США продолжается с 1947 г., когда она достигала максимума — 621 млн. т; теперь США занима­ ют второе место по добыче угля. Добыча угля в СССР по Ди-

Млн.т /год

Рис. 1-1. Выплавка стали в 1943— 1971 гг. и план на 1975 г.

рективам XXIV съезда КПСС на 1975 г. составит 685— 69Й млн. т.

Велики успехи нашей промышленности в области до­ бычи нефти, прирост которой за 8-ю пятилетку составил 45%. В 1971 г. добыча нефти в СССР составила 372 млн. т, что соответствует второму месту в мире, которого СССР

достиг еще в 1961 г. Мировая добыча нефти в 1971 г. составила 2 375 млн. т (рис. 1-2).

Высокие темпы роста добычи нефти привели к резкому изменению энергобаланса СССР: в 1971 г. первое место

13

занимает уже не уголь, как ранее, а нефть и попутный газ. Большое развитие получает химическая промышлен­ ность на базе отходов нефтепромыслов (попутный газ)

Млн. т / гад

Рис. 1-2. Добыча нефти в 1930—1971 гг. и план на 1975 г.

1 — СССР; 2 — Венесуэла; 3 — США; 4 — весь мир.

и нефтепереработки (синтез-спирт и др.) На 1975 г. до­ быча нефти в СССР по Директивам XXIV съезда КПСС составит .480—500 млн. т.

Наибольшие темпы прироста у нас имеет выработка электроэнергии. В начале первой пятилетки по выработке электроэнергии СССР занимал десятое место, в 1938 г, третье, а в 1950 г. — второе место в мире (рис. 1-3). СССР

14

далеко обогнал в выработке электроэнергии все европей­ ские страны (самая мощная из них — Англия вырабо­ тала в 1971 г. всего 252 ТВт-ч), кроме США. Выработка

ТВт-ч/год

и план на 1975 г.

1 — СССР; 2 — США; з — весь мир.

электроэнергии в 1971 г. составила в СССР 800, а в США 1 820 ТВт-ч.

Важным показателем в мировом соревновании СССР

и США является производительность труда в промышлен­

15

стройку производства при изменении программы или мо­ дернизации выпускаемых изделий, внедрении новейших технологических процессов и современного оборудования, а также при автоматизации производства.

Опыт строительства и освоения новых предприятий по­ казал, что не только планировка, но и конструкция зда­ ний должна удовлетворять условиям гибкости технологи­ ческого процесса; требуется, чтобы здания и подсобные помещения позволяли расширять производство без его перерыва, а переход от освоения одного изделия к освое­ нию нового не требовал капитального переустройства. Требования гибкости предъявляются к строительной части предприятий, к технологическому и вспомогательному оборудованию, к системам электроснабжения, водоснаб­ жения и т. д.

Как для создания высококачественного электропривода требуется тщательная совместная работа электрика и тех­ нолога-конструктора приводимой машины, так и для созда­ ния надлежащей системы электроснабжения предприятия требуется тщательная совместная работа проектировщи- ков-технологов, строителей и электриков. Тщательное изучение условий производства позволяет электрику из­ бежать при проектировании перерасхода дефицитных электрооборудования и электроматериалов, а также обес­ печить надежное и экономичное электроснабжение, отве­ чающее условиям данного производства.

Основные задачи, решаемые при исследовании, проек­ тировании, сооружении и эксплуатации систем электро­ снабжения промышленных предприятий, заключаются в оптимизации параметров этих систем путем правильного выбора напряжений, определения электрических нагру­ зок и требований к бесперебойности электроснабжения; рационального выбора числа и мощности трансформато­ ров, преобразователей тока и частоты, конструкций про­ мышленных сетей, средств компенсации реактивной мощ­ ности и регулирования напряжения, средств симметриро­ вания нагрузок и подавления высших гармоник в сетях путем правильного построения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надежности и т. д. Все эти задачи непрерывно усложняются вследствие роста мощностей электроприемников, появления новых видов использования электроэнергии, новых технологических процессов и т. д.

18

l-/i. РЕЖИМЫ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Режимом системы электроснабжения называется неко­ торое ее состояние, определяемое значениями напряжения, нагрузки, токов, частоты и других физических переменных величин, характеризующих процесс получения и преобра­ зования энергии, и называемых п а р а м е т р а м и ре­ жима.

Режимы системы электроснабжения как подсистемы определяются режимами энергосистем и производства. В зависимости от характера технологического процесса (непрерывного, циклического, посменного, зависимого или независимого от сезонности в течение года и др.) производство задает режим нагрузок. Со стороны энерго­ системы на параметры режима системы электроснабже­ ния влияют: изменения мощностей источников питания, связанные с балансом активных мощностей и отклоне­ ниями частоты; уровни напряжения, связанные с балансом реактивных мощностей; короткие замыкания и нарушения устойчивости в энергосистемах.

Аналогично энергосистемам в системах электроснабже­

занный с эксплуатационными изменениями схемы электро­ снабжения предприятия или схемы энергосистемы;

а в а р и й н ы й п е р е х о д н ы й р е ж и м с рез­ ким изменением параметров вследствие аварийного изме­ нения в схеме питающей энергосистемы или в схеме элект­

тов схемы энергосистемы или схемы электроснабжения предприятия.

К нормально установившемуся режиму относится также резко переменный режим работы таких потребите­ лей, как прокатные станы, дуговые электропечи и др., который вызывает колебания напряжения, а при малой мощности источников питания и колебания частоты. Па­ раметры указанных режимов должны быть рассчитаны для обеспечения нормативных требований, установлен-

19