Электроснабжение промышленных предприятий Абрамова Е.Я

УДК 658.26.621.316.1 ББК 31.211

А 16

Рецензент кандидат технических наук, доцент А.Г. Никульченко

Абрамова Е.Я.

А 16 Электроснабжение промышленных предприятий [Текст]: учебное пособие по курсу ЭПП /Е.Я. Абрамова, С.К. Алешина, В.И. Чиндяскин.- Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. - 103 с.

В учебном пособии рассмотрены вопросы расчета питающей и цеховой сети, расчет токов короткого замыкания, выбор основных защитных аппаратов и их проверка, выбор заземляющего устройства и грозозащиты, а также вопросы измерения и учета электроэнергии на ЦТП. Данное пособие может быть использовано при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по программе высшего профессионального образования по специальности 140211 «Электроснабжение».

ББК 31.211

© Абрамова Е.Я. Алешина С.К. Чиндяскин В.И., 2005

© ГОУ ОГУ, 2005

Содержание

Введение…………………….………………………………….…………… 5

1Уточнение схемы и конструктивного выполнения питающей и цеховой сети……………………………………………….…. 6

2Расчёт питающей и цеховой сети………………………………. 8

2.1Расчёт питающей сети…………………………………………... 8

2.2Расчёт цеховой сети…………………………………………….. 9

2.2.1 Расчёт троллейных линий……………………………………… 9

2.2.2Расчёт шинопроводов………………………………………….. 11

3.2Расчет токов короткого замыкания в установках до 1000 В…. 14

3.2.1Расчет сопротивлений………………………………………….. 15

3.2.2Расчет начального значения периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания………………………. 17

3.2.3Расчет апериодической составляющей тока короткого замы-

кания……………………………………………………………… 18 3.2.4 Расчет ударного тока короткого замыкания…………………… 18

3.2.5Расчет токов несимметричных коротких замыканий…………. 19

4.1Выбор и проверка электрических аппаратов выше 1000 В…... 21

4.1.1Выбор высоковольтных выключателей………………………... 21

4.1.2Выбор выключателей нагрузки и предохранителей………….. 23

4.1.3Выбор разъединителей…………………………………………. 24

4.2Выбор защитных аппаратов в сетях до 1000 В……………….. 24

6.1Расчет заземления………………………………………………. 32

6.2Порядок расчета заземляющих устройств……………………. 42

6.3Расчет грозозащиты……………………………………………. 44

7Контрольноизмерительные приборы и приборы учета на це-

ховой подстанции………………………………………………. 46

Введение

Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований: экономичности и надежности, безопасности и удобству эксплуатации, обеспечению надлежащего качества электроэнергии, уровней напряжения, стабильности частоты и т.п. Должны также предусматриваться кратчайшие сроки выполнения строи- тельно-монтажных работ и необходимая гибкость системы, обеспечивающая возможность расширения при развитии предприятия без существенного усложнения и удорожания первоначального варианта. При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии.

Многообразие условий, которые необходимо учитывать при проектировании электроснабжения предприятий разных отраслей промышленности, не позволяет в ряде случаев дать однозначные рекомендации по некоторым вопросам. Они должны решаться путем тщательного анализа специфических требований, предъявляемых к электроснабжению данным видом производства или данной отраслью промышленности. Поэтому приведенные в пособии рекомендации не следует рассматривать как единственно возможные. В отдельных частных случаях возможны и неизбежны отступления от них, вытекающие из местных условий и из опыта проектирования в данной отрасли.

Наряду с изложением основных принципов электроснабжения и основных методов расчета авторы стремились по возможности придать методическому пособию практический прикладной характер, снабдив его примерами и рекомендациями по различным схемным и конструктивным решениям системы электроснабжения.

Кроме этого в пособии имеются ссылки на литературу, где тот или иной вопрос рассмотрен более подробно.

1 Уточнение схемы и конструктивного выполнения питающей и цеховой сети

После того, как определено место расположения ЦТП, производится уточнение принятой схемы цеховой сети, количество устанавливаемых СП, шинопроводов и т.д.

В зависимости от схемы электроснабжения потребителей и условий окружающей среды, цеховые электрические сети выполняют шинопроводами, кабельными линиями и проводами, которые могут быть проложены по стенам, в каналах полов, в трубах, на тросах, в лотках и коробах.

Шинопроводы могут быть магистральными и распределительными. Магистральные шинопроводы ШМА на номинальные токи 1250, 1600, 2500, 3200 и 4000 А предназначены для питания распределительных шинопроводов и пунктов, отдельных крупных электроприёмников (например кранов). Способы прокладки и конструктивное исполнение приведены в /2,3,8/. Технические характеристики этих шинопроводов приведены в приложении А. Распределительные шинопроводы ШРА на номинальные токи 250, 400, 630 А и ШРМ на номинальные токи 100, 250, 400 А предназначены для передачи и распределения электроэнергии напряжением 0,38/0,22 кВ по территории цеха.

Ответвления шинопровода к электроприемникам (ЭП) осуществляется через коробки с выключателями или предохранителями (по заказу) в трубах или металлорукавах. (рисунок 1).

1 – ответвительная коробка; 2 – металлорукав; 3 – труба; 4 – провод заземления.

Рисунок 1 – Распределительный шинопровод

Распределительные шинопроводы крепят так же как и магистральные: на стойках, кронштейнах, подвесах (рисунок 2).

1 – прямая секция; 2 – секция с изгибом шин на ребро; 3 – то же на плоскость; 4 – вводная коробка; 5 – ответвительная коробка с автоматом; 6 – то же с предохранителем; 7 – ответвительная коробка с пусковым аппаратом; 8 – коробка с указателем наличия напряжения; 9, 10, 11 – конструкции для установки и крепления шинопровода (9 – кронштейн; 10 – подвес; 11 – стойка).

Рисунок 2 – Элементы шинопровода

Для питания подъёмно-транспортных механизмов: мостовых кранов, электроталей, (тельферов) переносных электрифицированных инструментов используются троллейные шинопроводы ШТМ. Номинальные токи шинопроводов 100, 250, 400 А. В производственных помещениях сети освещения также могут быть выполнены осветительными шинопроводами типа ШОС, номинальные токи их 25, 63, 100 А.

Питающие сети обычно выполняются кабелями, проложенными в траншеях. Хотя могут быть предложены другие варианты прокладки кабеля: в каналах, на эстакадах, в блоках и т.д.

где Sном.т – номинальная мощность трансформатора, кВА; к2ав – коэффициент аварийной перегрузки;

Uвн – напряжение сети, кВ.

Проверка кабеля на термическую стойкость к токам КЗ производится по формуле:

где Sтер.min. – минимальное сечение кабеля по термической стойкости; Bк – интеграл Джоуля (тепловой импульс) – см. в разделе 3;

где СТ – температурный коэффициент для кабеля, см. таблицу Б1.

2.2 Расчёт цеховой сети

2.2.1 Расчёт троллейных линий

Троллейные провода применяются в крановых установках для двигателей подъёма, тележки, моста. Двигатели кранов работают в повторнократковременном режиме с низким коэффициентом использования.

Троллейные линии крановых установок, где в качестве материала применяют угловую сталь или шинопроводы ШТМ, рассчитывают по нагреву макси-

мальным 30-ти минутным током по условию Iном > Iрасч и проверяют по допустимой потере напряжения в пусковом режиме. Максимальный (или расчётный 30-ти минутный) ток определяется по формуле:

где Pпотр. – потребляемая мощность, определяемая по номинальной мощности и кпд, η:

кс – коэффициент спроса, определяемый по рисунку 3 в зависимости от режима работы крана и эффективного числа двигателей, nэ.

1 – весьма тяжелый; 2 – тяжелый; 3 – средний; 4 – легкий; 5 – особо легкий Рисунок 3 – Значения коэффициента спроса для крановых установок при

разных режимах работы

Пиковый (кратковременный) ток группы электроприемников при n меньше или равно 5 с достаточной для практических расчётов точностью определяется по формуле:

где Iпик - пиковый ток группы двигателей крана, А;

Iпуск.max - наибольший из пусковых токов двигателей в группе, А; Iрасч - расчетный ток двигателей крана, А;

Iном.mах. - номинальныйтокдвигателяснаибольшимпусковымтоком, А.

Потери напряжения в троллее при протекании пикового тока определяются по формуле:

где R и X – соответственно активное и реактивное сопротивления троллея, Ом/км;

cosφ – коэффициент мощности ЭП;

Iпик – пиковый ток группы двигателей крана, А; Lрасч – расчетная длина троллея, км.