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

схеме блок преобразователь—магистраль (БПМ). В на­ чальный период развития нашей индустрии при дефиците цветных металлов для установок постоянного тока при­ менялась сталь, сечения которой выбирались по экономи­ ческой плотности тока 0,3—0,4 А/мм2, что вызывало боль­ шой расход стали. В настоящее время в качестве провод­ ников для установок постоянного тока,как правило, приме­ няются алюминиевые шины. Применение медных шин огра­ ничивается установками, где алюминиевые недопустимы по условиям агрессивности среды. Для обычных цеховых сетей постоянного тока применяются магистральные двух­ полюсные шинопроводы типа ШМАД с алюминиевыми шинами на токи 2—3—5 кА. Для электролизных цехов применяются специальные голые алюминиевые шины сече­ нием до 50 X 500 мм, собираемые в пакеты для получения необходимого сечения шинопровода. Сечения шин электро­ лизных установок, работающих с большим временем потерь в течение года, выбираются по экономической плотности тока (для алюминия 0,4—0,5 А/мм2 и для меди 0,7—0,9 А/мм2) и проверяются по потере напряжения и допусти­ мой нагрузке по нагреву. .

Допустимый ток для медных и алюминиевых многопо­ лосных шинопроводов определяется с применением коэф­ фициента К, зависящего от числа шин в пакете (см. при­ ложение ПШ).

Потеря напряжения

At/ = 2/м-J ,

где І ш— расчетный ток, А; I — длина шинопровода, м; s — сечение шинопровода, мм2; р — удельное сопротивле­ ние, Ом-мм2/м.

Величина располагаемой потери напряжения в сетях для цехов металлопокрытий принимается 10% напряжения источников питания 6 или 12 В, т. е. 0,6—1,2 В. В цехах электролиза с мощными шинопроводами на десятки и сотни тысяч ампер общая располагаемая потеря напряже­ ния зависит от условий технологии и напряжения прео­ бразователя. Принимаются специальные меры к снижению потерь напряжения в контактах, которые нормированы и тщательно контролируются. Все соединения шин выпол­ няются сваркой или с помощью накладок на болтах.

Шинопроводы в цехах металлопокрытий проклады­ ваются обычно в подвальных помещениях на изолирую­

210

щих клицах по специальным стойкам или на подвесных конструкциях. Применение кабельных каналов не реко­ мендуется, так как они заливаются электролитом, водой и т. и. Шинопроводы в электролизных цехах прокладываются на изоляторах из фарфора, диабаза и других материалов в зависимости от условий среды. При высоких напряжени­ ях электролизных сетей принимаются специальные за­ щитные меры (см. § 16-2). Для коммутации шинопроводов (например, для шунтирования ванн на время ремонта) применяются накладки — отрезки шин, соединяемые бол-

Рис. 6-33. Схема устрой­ ства разъединителя для шинопроводов электро­ лизных цехов.

1 — нож разъединителя; 2 — шины; з — изоляционная рукоятка стягивающего бол­ та; 4 — гайка, приваренная к шине; 5 — гайка, прива­ ренная к болту.

тами, или разъединители на большие токи, изготовляемые в монтажных мастерских (рис. 6-33). Перед отключением болты, имеющие рукоятки, отпускаются, и разъединитель легко отключается приводом. При включении ножи за­ мыкаются приводом, затем болты затягиваются при по­ мощи изолированной рукоятки. Подобные разъединители на 7—15 кА вполне оправдали себя в эксплуатации в усло­ виях сильнокоррозийной среды, где работа с нормальными накладками была затруднена.

В качестве коммутирующих аппаратов на большие токи применяются неавтоматические выключатели напряжением 450 В с водяным охлаждением типа ВВШ, выполняемые на токи 12,5—25—50 кА и собираемые из блоков на 12,5 кА. Потери электроэнергии в выключателе ВВШ-500 на 50 кА, состоящем из четырех блоков 12,5 кА, состав­ ляют 6 кВт, что требует для их отвода 520 л воды в час (рис. 6-34). Разрабатываются блоки выключателей на 125 и 250 кА.

211

В многоамперных установках постоянного тока отсут­ ствуют эффекты (поверхностный и близости) н плотность тока по сечению проводников получается равномерной. Однако мощные магнитные поля, возникающие при токах выше 100 кА, создают своеоб­ разные эффекты, иногда за­ трудняющие технологические

процессы.

Так, при одностороннем подводе шинопроводов к ван­ не электролиза алюминия под действием магнитного поля поверхность жидкого алюми­ ния принимает наклонное положение, что мешает нор­ мальной работе, и потребова­

6-8. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И СЕТИ ПОЖАРООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

В пожароопасных помещениях и наружных установках необходимо устранить возможность "Ъбразования электри­ ческой искры, а также повышения температуры выше нормальной. Электродвигатели в этих установках в за­ висимости от класса помещения согласно ПУЭ должны применяться в следующих исполнениях: для класса П-І — брызгозащищенное, закрытое, закрытое обдуваемое или продуваемое; для класса П-Н — закрытое, закрытое обдуваемое или продуваемое; для класса П-ІІа — защи­ щенное; для класса 11-Ш — закрытое или закрытое об­ дуваемое. Во всех случаях искрящие части, не находя­ щиеся внутри оболочки, должны закрываться пыленепро­ ницаемым кожухом. Для электрических аппаратов и при­ боров должно быть предусмотрено исполнение: для класса ГІ-І — пыленепроницаемое или маслонаполнениое; для класса Н-П — пыленепроницаемое; для класса П-Па —

212

закрытое или маслонаполненное и для класса П-ІІІ — закрытое.

Силовые распределительные шкафы и осветительные щитки но возможности выносятся из пожароопасных по­ мещений на лестничные клетки, в специальные электро­ помещения и т. д. При расположении шкафов и щитков непосредственно в пожароопасном цехе конструкция их должна иметь уплотнения во избежание проникновения горючей пыли внутрь и воспламенения ее при возникнове­ нии искры (например, при отключении выключателя) внутри шкафа или щитка.

Для предотвращения возможности образования элек­ трической искры при случайных замыканиях в пожароопас­ ных помещениях не разрешается прокладка голых прово­ дов. Как правило, проводки должны выполняться защи­ щенными изолированными проводами — трубчатыми про­ водами в металлических оболочках, проводами в стальных трубах (тонкостенных) или кабелями с металлической, полихлорвиниловой или нейритовой (негорючая резина) оболочкой. Все соединения проводок выполняются в спе­ циальных коробках из жаростойкой пластмассы или стали с непроницаемыми для пыли уплотнениями. Применение полиэтиленовых и винипластовых труб для электропрово­ док в пожароопасных помещениях запрещается, так как эти трубы сгораемые.

Впожароопасных помещениях всех классов допуска­ ется прокладка изолированных проводов марок АПВ и АПР на изоляторах при напряжении не выше 250 В отно­ сительно земли и при расположении проводки на недо­ ступной высоте (по фермам, на тросе и т. д.), вдали от скопления горючих веществ.

Впомещениях классов П-ІІ, П-Па и П-ІІІ допускается применение открытых крановых троллейных проводов при условии, что они не будут расположены над материа­ лами, могущими воспламениться от упавшей раскаленной частицы металла провода или токоприемника. В помеще­ ниях же классов П-І токоподвод к кранам должен быть

осуществлен шланговым кабелем КРПТ.

6-9. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И СЕТИ ВЗРЫВООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Наибольшую опасность при искрообразовании пред­ ставляют собою электродвигатели и светильники; электро­ проводки в этом отношении менее опасны.

213

Создание электрооборудования во взрывозащищенном исполнении (например, при установках с ацетиленом) встречает большие затруднения из-за необходимости обес­ печения механической прочности, герметичности и т. д. Поэтому иногда электродвигатели ставят в соседние поме­ щения с невзрывоопасиой средой и соединяют с рабочей машиной валом, проходящим через степу с сальниковым уплотнением; светильники располагают снаружи оконных проемов; в необходимых случаях применяются специаль­

сокой механической прочности, способный выдеряіать

не должны передавать пламя в окружающую среду и электрооборудование будет взрывонепроницаемым (флан­ цевая или щелевая защита). Опыт показал, что различные взрывоопасные смеси могут передавать взрыв с частотой более 50% через зазоры длиной 25 мм и разной ширины, величина которой определяет категорию смеси.

. Согласно ПУЭ величина зазора между поверхностями фланцев шириной 25 мм, при которой частота передачи взрывов составляет 50% общего числа взрывов при объеме оболочек 2,5 л в зависимости от категорий взрывоопасной смеси получается: 1-я категория — более 1 мм, 2-я кате­ гория — 0,65—1 мм, 3-я категория 0,35—0,65 мм; 4-я категория менее 0,35 мм.

1 Световоды — устройства для передачи луча света иа рабочее место в загроможденном помещении.

214

Взрывоопасные смеси в зависимости от температуры воспламенения делятся согласно ПУЭ на группы: А — бо­ лее 450; Б — 300-450, Г — 175-300, Д — 120-175 °С.

Каждая взрывоопасная смесь характеризуется индек­ сом, указывающим категорию и группу. До 1967 г., напри­ мер, аммиак имел индекс ІА, что соответствует категории 1 и группе А, ацетон 2А, эфир ЗГ, водород 4А, сероугле­ род 4Д и т. д.

Взрывонепроницаемое электрооборудование, изготов­ ленное для данного типа смеси, имело маркировку с бук­ вой В, номер категории и группы смеси. Например, све­ тильник ВЗГ обозначал взрывонепроницаемый светильник, рассчитанный на работу в помещениях со взрывоопасными

дования. Индекс ВЗ указывает на взрывоопасную смесь третьей категории, а индекс ТЗ — на группу по темпера­ туре самовоспламенения. Старая маркировка ВЗГ соот­ ветствует новой ВЗТ4.

В помещениях В-І и В-Іа применение алюминиевых проводников не допускается, так как при коротком замы­ кании и электрической дуге внутри кожуха раскаленные частицы алюминия, разлетающиеся от места короткого замыкания, не охлаждаются в воздухе, как это имеет место с медными, а продолжают гореть, поскольку алюминий является веществом, сгорающим в воздухе при определен­ ной температуре. Горящие частицы алюминия усиливают опасность передачи взрыва через зазор, вследствие чего должна быть применена так называемая барьерная за­ щита, принцип которой состоит в применении лабиринтных соединений (рис. 6-36). При возникновении взрыва в кожухе газ и раскаленные частицы проходят зазор бг и попадают в расширитель U±, в котором образуется вихре­ вое движение, сопровождающееся задержанием раскален­

215

ных частиц и интенсивной отдачей тепла стенкам. Затем газы через зазор 62 попадают в расширитель U2 и через зазор б3 в окружающую среду уже с безопасной темпера­ турой. Число расширителей может быть один, два и более в зависимости от категории и группы смеси, объема расширителя, свободного объема оболочки и других факто­ ров. Выполнение электрооборудования с барьерной защи­ той, позволяющей применение алюминиевых проводни­ ков, осваивается заводами электропромышленности.

Кроме взрывонепроницаемого исполнения (В), приме­ няются следующие взрывозащищенные исполнения: квар­ цевое заполнение (К), искробезопасное (И), повышенной надежности (П для подземных выработок, И для помеще­ ний и наружных установок), с автоматическим снятием напряжения с токоведущих частей (А только для подзем­ ных выработок), продуваемое под избыточным давлением (П только для помещений и наружных установок), масло­ наполненное (М только для помещений и наружных уста­ новок) и специальное (С).

Кварцевое заполнение состоит в том, что обмотки (например, трансформатора) засыпаются кварцевым пес­ ком, который исключает возможность появления искры при замыканиях внутри кожуха трансформатора.

Электрические машины и аппараты повышенйой на­ дежности (Н) изготовляются таким образом, чтобы исклю­ чалась возможность возникновения искр, электрической дуги или опасных температур в тех местах, где они не долж­ ны иметь места при нормальной работе и пусковом режиме, а нормально искрящие части должны быть в любом дру­ гом взрывозащищенном исполнении.

Пример установки синхронного двигателя в исполнении по­ вышенной надежности (Н2Г по старой маркировке) показан схе­ матично на рис. 6-37. Открытая обмотка двигателя напряжением 0,38—6 кВ по сравнению с двигателем нормального исполнения имеет меньшую плотность тока и пониженную на 10 °С температуру. Контактные кольца двигателя заключены в специальный кожух, продуваемый под давлением свежим воздухом, с выходом его в ок­ ружающую среду через специальную лабиринтную перегородку, исключающую передачу искры наружу. Возбудитель 2 вынесен в отдельное помещение с нормальной средой, на валу электродви­ гателя 4 устанавливается вентилятор 3, подающий свежий воздух на кольца 5 синхронного двигателя 1.

После подачи команды «пуск» взрывозащищенным ключом на посту управления ПУ из рабочего взрывоопасного помещения на­ чинает вращаться возбудительный агрегат (при снятом возбужде­ нии) с вентилятором на валу и в течение заданного времени (напри­ мер, в течение минуты) продувает кольца синхронного двигателя,

216

после чего включается цепь статора синхронного двигателя, далее пуск производится, обычным порядком. Подача воздуха в колпак с кольцами с давлением на входе не менее 30 мм вод. ст. контроли­ руется реле давления, и ее прекращение вызывает отключение син­ хронного двигателя.

При маслонаполненном исполнении (М) все нормально искрящие части аппарата (например, ключа управления, контактора, пускателя и пр.) погружены в масло на глу­ бину не менее 10 мм, что исключает их соприкосновение со взрывоопасными смесями.

Примером исполнения двигателя, продуваемого под избыточным давлением, могут служить асинхронные дви-

Рис. 6-37. Схема установки синхронного двигателя в исполнении повышенной надежности.

гатели серий ДАМСО и АТД с короткозамкнутым ротором с элементами повышенной надежности против взрыва НЛТ1 (рис. 6-38). Подача воздуха для продувки электро­ двигателей может быть индивидуальная или групповая с резервированием для бесперебойной работы продувки

сдавлением воздуха в месте выхода из кожуха не менее 30 мм вод. ст.

Искробезопасное исполнение (И) предусматривает та­ кое соотношение токов, напряжений, индуктивностей и емкостей в участках цепи электрооборудования, при ко­ тором искра, получившаяся при нормальных коммутацион­ ных процессах и при повреждении от короткого замыка­ ния, была бы не в состоянии воспламенить ту или иную смесь. Воспламеняющим током в индуктивной цепи и воспламеняющим напряжением в емкостной цепи называ­ ются ток и напряжение, вызывающие воспламенение рмеси

свероятностью 0,001. Искробезопасным током или напря­ жением называются ток и напряжение в 2 раза меньшие, чем воспламеняющие. Кроме схемных решений, применя­

217

ются заливка элементов системы термореактивным компа­ ундом, герметизация и пр.

Наконец, примером специального исполнения может служить электродвигатель каталитического крекинга мощ­ ностью 2 200кВт (США),заключенныйв заполненный инерт­ ным газом С02 кожух (рис. 6-39). Для поддержания в ко­ жухе избыточного давления устанавливается баллон с С02 или другим инертным газом, что в течение одной-двух недель обеспечивает взрывобезопасную работу двигателя.

Маркировка взрывонепроницаемого исполнения В от­ носится к помещениям и наружным установкам. Для подземных выработок перед буквой В ставятся цифры от 1 до 4, соответствующие напряжениям до 65—127—660— ,6 000 В и токам к. з. соответственно до 100—150—15 000— 10 000 А. Например, ЗВ соответствует напряжению до 660 В и токам к. з. до 15 000 А. Кроме того, для электрообо­ рудования, применяемого в подземных выработках, име­ ется общая маркировка РВ — рудничный взрывобезо­ пасный, РП — рудничный повышенной надежности про­ тив взрыва, PH — рудничный нормального исполнения.

218

Проводка во взрывоопасных помещениях классов В-І и В-Іа выполняется взрывонепроницаемой, что достига­ ется применением кабелей марки ВБВ с броней, покрытой полихлорвиниловой оболочкой, что обеспечивает механи­ ческую прочность и антикоррозийную защиту, или изо­ лированными проводами марки ПВ и ПРТО, проклады­ ваемыми в водогазопроводных стальных трубах, соеди­ няемых специальными взрывозащищеиными фитингами исполнения ВЗГ. Фитинги изготовляются для труб диа­ метром 3/4; 1; 1,5 и 2" различных конфигураций — кон­ цевые, проходные, тройниковые и т. п.

Взрывонепрошщаемость проводки в трубах дости­ гается соединением всех труб на резьбе с числом ниток не менее пяти полных. Такое же количество ниток резьбы выполняется на крышках фитингов. Для сокращения объ­ ема взрыва внутри системы труб и аппаратов применяется уплотнительный фитинг типа ФПЗ, который заливается специальным уплотнительным составом УС-65, позволяю­ щим производить заливку и демонтаж при ремонтах без применения огня. Смонтированные трубопроводы испы­ тываются на плотность давлением в помещениях класса В-І до 2,5 кгс/см2 и классов В-Іа, В-П, В-Па до 0,5 кгс/см2.

В помещениях классов В-Іа, В-Іб, В-П, В-Па и наруж­ ных установках В-Іг допускается применение проводников с алюминиевой жилой, причем для помещений классов В-Іб и установок В-Іг проводники выбираются, как для невзрывоопасных помещений. Для помещений класса В-П необходимо применение бронированных кабелей АВБВ или проводов в стальных трубах; для В-Па допус­ кается применение небронированных кабелей.

Для питания передвижных электроприемников, кра­ нов, тельферов и т. и. во всех помещениях применяется гибкий шланговый кабель марки КРПТ.

Для подземных выработок угольных шахт при непод­ вижной прокладке применяются обычные бронированные кабели с медной жилой, а для передвижных электропри­ емников специальные гибкие шахтные кабели с резиновой изоляцией марок ГРШС и ГРШСН (негорючие) при напря­ жении до 1 000 В.

РІаша электропромышленность изготовляет взрывозащищешше пускатели, силовые распределительные шкафы или осветительные щитки для угольных шахт. Пример шахтного электрооборудования во взрывонепроницаемом исполнении, выпускаемого в СССР, показан на рис. 6-40.

219