Выбор электрооборудования систем электроснабжения промышленных предприятий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Электроснабжение»

В. Н. Радкевич В. Б. Козловская И. В. Колосова

ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Пособие

Минск

БНТУ

2017

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Электроснабжение»

В. Н. Радкевич В. Б. Козловская И. В. Колосова

ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Пособие для студентов специальности

1-43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)»

Рекомендованоучебно-методическимобъединениемпообразованию вобласти энергетикииэнергетическогооборудования

Минск

БНТУ

2017

1

УДК 658.26:621.311(075.8) ББК 31.29-5я7

Р15

Рецензенты:

зам. директора ГП «Институт энергетики НАН Беларуси», канд. техн. наук, доцент Н. Е. Шевчик;

зав. каф. «Электроснабжение» УО «Белорусский государственный аграрный технический университет», канд. техн. наук,

доцент В. М. Збродыга

Радкевич, В. Н.

Р15 Выбор электрооборудования систем электроснабжения промышленных предприятий: пособие для студентов специальности 1-43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)» / В. Н. Радкевич, В. Б. Козловская, И. В. Колосова. – Минск : БНТУ, 2017. – 172 с.

ISBN 978-985-550-912-8.

В пособии изложены основные теоретические положения по выбору электрооборудования, применяемого в системах электроснабжения промышленных предприятий, даны поясняющие примеры расчетов, приведены справочные материалы, необходимые для выполнения курсовых и дипломных проектов.

Издание предназначено для студентов специальности 1-43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)», может быть полезным студентам других специальностей, изучающим вопросывыбораэлектрооборудованиявэлектроэнергетическихдисциплинах.

2

3

6.ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ

ИЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ

4

ВВЕДЕНИЕ

Обеспечение электроэнергией производственных, коммунально-бытовых, сельскохозяйственных и прочих объектов осуществляется с помощью систем электроснабжения (СЭС), в которых используется электрооборудование, выполненное на разные напряжения. В общем понимании электрооборудование представляет собой совокупность электротехнических изделий, используемых для производства, преобразования, передачи, распределения, накопления или потребления электроэнергии. Это множество специализированных устройств, имеющих разное функциональное назначение, выпускаемых с широким спектром технических характеристик. В СЭС промышленных предприятий к электрооборудованию относятся электрические машины, трансформаторы, аппараты, измерительные приборы, устройства защиты и автоматики, кабельная продукция и т. п.

Проектирование электроустановок любого напряжения в конечном итоге всегда связано с выбором электрооборудования. От него зависят техникоэкономические показатели, надежность и эффективность эксплуатации СЭС производственных объектов. Поэтому одним из основных вопросов оптимального проектирования СЭС промышленных предприятий является выбор электрооборудования, соответствующего характеристикам электрических сетей, параметрам и режимам работы электроприемников, условиям эксплуатации с учетом состояния окружающей среды.

В пособии излагаются методы расчета и выбора основных видов электрооборудования, применяемого в электроустановках СЭС промышленных предприятий; рассматривается выбор электрических аппаратов, шинопроводов, проводов и кабелей напряжением до 1 кВ, а также кабелей, шин, выключателей, разъединителей и измерительных трансформаторов напряжением выше 1 кВ. Примеры расчетов, приведенные в пособии, ориентированы на применение современного электрооборудования с учетом требований нормативнотехническойдокументации, действующейвРеспубликеБеларусь.

Пособие предназначено для студентов специальности 1-43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)» специализации 1-43 01 03 01 «Электроснабжение промышленных предприятий». Оно может использоваться при изучении дисциплин «Потребители электроэнергии», «Электроснабжение промышленных предприятий», «Системы электроснабжения», «Электрическое освещение», а также при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Пособие может быть полезным также студентам других специальностей, изучающим в электротехнических дисциплинах вопросы электроснабжения промышленных объектов и методы выбора электрооборудования.

5

1. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПО ТЕХНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ, РЕЖИМАМ РАБОТЫ

И УСЛОВИЯМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

1.1. Классификация помещений и зон по условиям окружающей среды

Условия окружающей среды в производственных помещениях и зонах, в которых размещается технологическое и связанное с ним электротехническое оборудование, определяются температурой воздуха, влажностью, наличием агрессивных газов и пыли, возможностью возникновения условий взрывопожароопасности. Классификация помещений в соответствии с [1] приведена в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Классификация производственных помещений по условиям окружающей среды

6

Окончание табл. 1.1

Пожароопасные Среды в помещениях или на открытом воздухе, где применяются или хранятся горючие вещества

Среды, в которых могут образовываться взрывоопасные

Взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом, а также взрывоопасные концентрации различных веществ в виде пы-

ли иливолокон, находящихся вовзвешенномсостоянии

Пожароопасные зоны подразделяются на четыре класса [1]:

П-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 °С (склады масел, масляное хозяйство трансформаторных подстанций и т. п.);

П-II – зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие волокна или пыль с нижним концентрационным пределом воспламенения более 65 г/м3 к объему воздуха (деревообрабатывающие цеха, отделениеизмельчения ацетилцеллюлозы и т. п.);

П-IIа – зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества (склады тканей, бумаги, деревянных моделей и т. п.);

П-III – зоны, расположенные вне помещений, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61 °С или твердые горючие вещества (склады масел, угля, торфа, дерева и т. п.).

В соответствии с ГОСТ 30852.9–2002 «Электрооборудование взрывозащищенное. Ч. 10. Классификация взрывоопасных зон» взрывоопасные зоны в зависимости от частоты и длительности присутствия взрывчатой газовой смеси подразделяются на три класса:

0 – зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительного времени;

1 – зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной смеси в нормальных условиях эксплуатации;

2 – зона, в которой маловероятно присутствие газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко, и существует очень непродолжительное время.

Однако многие действующие нормативно-технические документы по проектированию электрооборудования созданы с применением

7

классификации [1], согласно которой взрывоопасные зоны делятся на следующие классы:

В-I – зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы, например, при загрузке и разгрузке технологических аппаратов, хранении и переливании ЛВЖ и т. д.;

В-Ia – зоны, расположенные в помещениях, в которых образование взрывоопасных смесей горючих газов или паров ЛВЖ с воздухом возможно только в результате аварий или неисправностей;

В-Iб – зоны, имеющие характеристику зон В-Iа, но отличающиеся одной из следующих особенностей:

–горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения (15 % и более) и резким запахом (например, машинные залы аммиачных компрессорных и холодильных установок);

–помещения производств, связанных с обращением газообразного водорода, в которых возможно образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем 5 % свободного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верхней части помещения (например, помещения электролиза воды, зарядные станции аккумуляторных батарей);

В-Iг – пространства у наружных установок, содержащих горючие

газы или ЛВЖ (за исключением наружных аммиачных компрессорных установок, для которых электрооборудование выбирается, как и для расположенных в помещениях), надземные и подземные резервуары с ЛВЖ или горючими газами, эстакады для слива и налива ЛВЖ, открытые нефтеловушки, пруды-отстойники с плавающей нефтяной пленкой и т. п.;

В-II – зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна, способные образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальном режиме работы;

В-IIа – зоны в помещениях, в которых взрывоопасные смеси горючих пылей или волокон с воздухом могут образовываться только в результате аварий или неисправностей.

8

При проектировании промышленных электроустановок одно и то же помещение может относиться одновременно к нескольким классам по окружающей среде.

1.2. Учет условий окружающей среды при выборе электрооборудования

При проектировании и эксплуатации электроустановок необходимо обеспечивать совместимость электрооборудования с окружающей средой. Для этого электрооборудование должно быть исполнено в соответствии с климатическими условиями местности, местом размещения и требуемой степенью защиты от попадания твердых посторонних предметов, пыли и воды.

При выборе электротехнических изделий и оборудования следует учитывать режим погоды района, в котором предполагается сооружение промышленного объекта. Применение электрооборудования, не соответствующего реальному климату, может привести к увеличению затрат на сооружение и эксплуатацию системы электроснабжения и преждевременному выходу из строя отдельных ее элементов. Поэтому электротехнической промышленностью выпускаются изделия в различных климатических исполнениях. Их возможные варианты представлены в табл. 1.2 буквамирусского (латинского) алфавита.

Таблица 1.2 Климатические исполнения электротехнических изделий

9