4. Цеховая трансформаторная подстанция

4.1. Выбор числа и мощности трансформаторов

Вся нагрузка цеха питается от цеховой трансформаторной подстанции ТП. Средние и крупные цеха могут иметь одну или несколько ТП: если нагрузка цеха небольшая, то питание его может осуществляться от ТП, общей для нескольких цехов. В первом случае ТП выполняются пристроенными или встроенными в корпус цеха, во втором - отдельно стоящими.

Практикой установлено, что цеховые ТП должны быть одно- или двухтрансформаторные. Установка на ТП более двух трансформаторов, Как правило, экономически не оправдывается.

Количество трансформаторов на ТП во многом определяется требованиями надежности и бесперебойности электроснабжения, т.е. принадлежности электроприемников к одной из трех категорий. Приемнники I категории должны питаться не менее, чем от двух источников питания, таких электроприемников много в металлургический, химической и горнорудной промышленности. Электроприемники II и III категории могут иметь один или два источника питания. Ко II категории можно отнести электроприемники предприятий машиностроительной и легкой промышленности, к III категории - вспомогательных и обсуживающих цехов. Поэтому однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять для питания электроприемников II и III категорий, или если мощность электроприемников I категории незначительна (до 25 – 30%) и имеется возможность резервирования питания на низком напряжении ТП. В этом случае прокладывается перемычка к шинам низшего напряжения соседней ТП. В нормальном режиме перемычка разомкнута. В случае аварии на TП она включается и обеспечивает питание электроприемников I категории от соседней ТП.

Если в цехе преобладают электроприемники I и II категорий, то применяются двухтрансформаторные ТП.

Промышленность выпускает трансформаторы для использований в ТП следующих мощностей: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. Однако не рекомендуется на цеховых ТП устанавливать трансформаторы выше 1000 кВА.

Основой для выбора мощности трансформаторов является полная расчетная мощность цеха Sp, определяемая по формуле

Мощность трансформатора однотрансформаторнрй ТП выбирается из условия:

Выбирается ближайшая большая стандартная мощность.

Если от данной однотрансформаторной ТП отходит перемычка к соседней ТП, рассчитанная обычно на 25 – 30% от Sp , то мощность трансформатора выбирается из условия:

В случае двухтрансформаторной ТП мощность каждого трансформатора предварительно выбирается из условия:

Выбранная мощность трансформатора проверяется по условиям работы в послеаварийном режиме. Когда один из трансформаторов выходит из строя, оставшийся в работе должен обеспечить питание всех электроприемников I категории и основных II категории.

Однако при проектировании обычно отсутствуют точные данные о характере электроприемников, то мощность по послеаварийному режиму можно проверить из условия:

4.2. Схемы цеховых ТП

Цеховые ТП состоят из следующих основных частей: ввода высокого напряжения (в проекте не рассматривается), силовых трансформаторов, распределительного устройства (ЕУ) низшего напряжения. Силовые трансформаторы ТП могут устанавливаться на открытом воздухе или в помещении. На открытом воздухе применяются только масляные трансформаторы, для установки в специальных помещениях лучше подходят сухие трансформаторы. Технические данные трансформаторов см. табл. 4.1.

РУ низшего напряжения ТП набирается из комплектных панелей (или шкафов), содержащих сборные шины, коммутационные и защитные аппараты, измерительные трансформаторы и приборы.

Соединение силовых трансформаторов со сборными шинами РУ низшего напряжения может осуществляться:

-с применением рубильника (например, для однотрансформаторных ТП без перемычки на низшем напряжении); (рисt 4,1 а.)

-с применением рубильников с предохранителем или автоматов (например, для однотрансформаторных ТП с перемычкой на низшей стороне, для двухтрансформаторных ТП). (рис. 4.1 б,в)

Пример условного обозначения масляного трансформатора:

TM-160/10 - трехфазный двухобмоточный трансформатор с естественной циркуляцией воздуха и масла, номинальной мощностью 160кВА, высшее напряжение 10 кВ.

Пример условного обозначения сухого трансформатора:

TC3-160/10 - трехфазный двухобмоточный сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением номинальной мощностью 160 кВА, высшее напряжение 10 кВ.

Шины низшего напряжения двухтрансформаторных ТП разделены на две секции и связываются между собой коммутационным аппаратом (как правило, автомат).

Отходящие линии низшего напряжения могут подключаться к ГУ через:

-рубильники с предохранителями (типа ПН-2), (рис.4.2,а);

-плавкие предохранители с механическим приводом (блоки рубильник-предохранитель, предохранитель-выключатель, рассчитанные на номинальные токи 100, 250, 400 А (рис.4.2,б);

-автоматы (рис.4.2,в);

-автоматы на выдвигаемых узлах (рис.4.2,г).

Основные технические данные этих аппаратов приведены в параграфе 3,5.

Широкое распространение получили комплектные трансформаторные ТП типа КТП. Они поставляются заводами-изготовителями в полностью собранном виде, подготовленном для монтажа на месте установки и комплектуются силовыми трансформаторами, коммутационной, защитной и измерительной аппаратурой. В качестве аппаратов коммутации и защиты используются предохранители типа ПН-2 и автоматы выдвижного исполнения типа АВМ,

Со стороны низшего напряжения силового трансформатора, как правило, устанавливаются амперметры, вольтметры, счетчики активной и реактивной энергии. В случае совместного питания силовой и осветительной нагрузки устанавливаются три амперметра (по одному на фазу), обеспечивающие контроль за равномерностью загрузки фаз. На отходящих линиях от ТП устанавливают лишь амперметры. Амперметры и токовые обмотки счетчиков подключаются через измерительные трансформаторы тока . Основные технические данные измерительных приборов и трансформаторов тока приведены в табл.4.2.

Приложение П.1

Последовательность проведения расчетов при выполнении курсовой работы

П.1.1. Рабочего освещения

а) Методом коэффициента использования

При лампах типа ДРЛ и лампах накаливания:

-выбор освещенности;

-установление коэффициента запаса;

-установление высоты подвеса лампы;

-выбор типа светильника;

-определение расстояния между светильниками, установление числа светильников;

-предварительное размещение светильников на плане производственного помещения;

-определение индекса помещения;

-установление значения коэффициента отражения потолка, стен и расчетной поверхности;

-определение коэффициента использования;

-установление поправочного коэффициента z ;

-определение расчетного значения светового потока, создаваемого одной лампой;

-подбор стандартной лампы и определение отклонения фактического значения светового потока лампы от расчетного;

-изменение (при необходимости) числа ламп и повторное определение светового потока лампы;

- окончательный выбор лампы.

При люминесцентных лампах:

-выбор всех решений по освещению помещения;

-установление числа рядов светильников;

-определение светового потока всех ламп одного ряда;

-определение числа светильников в ряду;

-сопоставление длины освещаемого помещения с суммарной длиной светильников одного ряда с целью окончательного размещения светильников;

-определение отклонения фактического значения светового потока всех ламп ряда от расчетного и в случае необходимости проведение корректировки расчета.

б) Методом удельной мощности

При лампах типа ДРЛ и лампах накаливания:

-выбор освещенности;

-установление высоты подвеса лампы;

-выбор типа светильника;

- установление числа светильников;

-установление коэффициентов отражения стен и потолка;

-определение удельной мощности;

-определение суммарной мощности ламп, размещенных в данном помещении;

-определение мощности одной лампы;

-выбор ближайшей стандартной лампы.

При люминесцентных лампах:

-выбор всех решений по освещению помещения;

-установление числа рядов светильников;

-выбор типа лампы;

-определение удельной, мощности;

-определение суммарной мощности всех ламп;

-определение необходимого числа светильников;

-компоновка ряда.

Аварийного освещения для эвакуации людей:

-выбор типа светильника;

-определение мощности ламп;

-выбор мощности одной лампы (или ламп одного светильника);

-размещение светильников.

Определение расчетной осветительной нагрузки

П.1.2. Силовой нагрузки:

- определение мощности электродвигателей рассматриваемых механизмов;

-выбор типа и мощности электродвигателей;

-определение расчетной мощности для каждого электродвигателя;

-определение расчетной силовой нагрузки.

П.1.3. Сети рабочего освещения:

-формирование групповых линий;

-определение места положения групповых, распределительных щитов;

-составление схемы сети;

- выбор способа конструктивного выполнения сетей;

-расчет одной наиболее удаленной и нагруженной групповой линии по потере напряжения с целью проверки правильности компоновки светильников;

-окончательная компоновка схемы;

-определение для групповых, распределительных, и питающих линии расчетных мощности Рр и тока Ip длины линий; выбор марки проводников;

-выбор сечения проводников по механической прочности ;

-выбор сечения проводников по току нагрузки;

-составление расчетной схемы для расчета сети по потере напряжения;

-установление допустимой величины потери напряжения на отдельных участках (KI, К2, КЗ);

-выбор сечения, проводников участков сети по потере напряжения;

-окончательный выбор сечения проводников;

-расчет действительных величин потерь напряжения на участках, Кд;

-анализ полученных Кд с целью возможности уменьшения сечения отдельных участков сети, чтобы суммарное значение Кд было ближе к Кдоп;

- выбор типа распределительного устройства (ГРЩ, ГЩ, шинопро-вода), определение типа защитного аппарата участков;

-выбор плавкой вставки предохранителей или уставки автома-. тов участков сети. ;

Силовой сети:

-составление схемы сети;

-определение места положения распределительных устройств (ГРЩ, РЩ, шинопровода);

-выбор способа конструктивного выполнения сетей;

-определение для питающих и распределительных линий расчетных мощности Рр и тока Iр , выбор марки проводников, длины линий;

-выбор сечения проводников по механической прочности,

-выбор сечения проводников по току нагрузки ;

-установление наиболее удаленного и мощного электроприемника;

-составление расчетной схемы для данного электроприемника для проверки сечения проводников по потере напряжения;

-расчет потери напряжения на отдельных участках и нахождение суммарной потери напряжения;

-окончательный выбор сечения проводников ;

-выбор типа распределительного устройства (ГРЩ, РЩ, шино-провода), определение типа защитного аппарата участков;

-выбор плавкой вставки предохранителей или установки автоматов участков сети.

П.1.4. Цеховой трансформаторной подстанции:

-определение суммарной нагрузки силовой и осветительной сети цеха;

-выбор числа и мощности силовых трансформаторов;

-выбор типа силового трансформатора;

-составление схемы ТП;

-определение схемы питания щита аварийного освещения;

-выбор защитных и коммутационных аппаратов;

-выбор контрольно-измерительных приборов.

Приложение П.1

Содержание чертежей курсовой работы

П.2.1. Планы силовой и осветительной сети цеха

На планах показывается:

-Контуры строительной части здания (стены, окна, двери, колонны);

-контуры основного оборудования

-щиты, щитки, шинопроводы с их условными обозначениями

-условное место расположения ТП (если она пристроенная);

-питающие, распределительные и групповые линии, их номера по таблице 3,6;

-освещенность, принятая для каждого помещения, маркировка групповой линии;

П.2.2. Схема электроснабжения цеха

Схема выполняется в однолинейном изображении.

На схеме должны быть показаны:

-трансформаторная подстанция ТП (силовой трансформатор, сборные шины распределительного устройства низшего напряжения с основной коммутационной защитой и измерительной аппаратурой);

-Питающие и распределительные линии силовых и осветительных (рабочие и аварийные) сетей цеха;

-распределительные устройства силовой и осветительной сети цеха (шкафы, щитки, шинопроводы);

Возле соответствующих графических обозначений элементов схемы указываются:

-номинальные мощности и напряжения обмоток силового трансформатора и схемы их соединения;

-номинальные напряжения сборных шин;

-типы защитной и коммутационной аппаратуры, их номинальные токи и токи уставки (автоматов) или павкой вставки (редохранителей);

-условные обозначения, расчетные мощность и ток распределительных устройств силовой и осветительной сети;

-тип измерительного прибора и предел шкалы измерения, тип трансформатора тока и коэффициент трансформации.

Возле изображения кабельных линий указать марки и сечения кабелей, тип шинопроводов.

Электрические аппараты на схемах обозначаются в соответствии сусловными графическими обозначениями по ГОСТ (см. прилжение).

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванов И.И., Равдоник B.C. Электротехника, "Высшая школа", 1984.

2. Под ред. Айзенберга Ю.Б. Справочная книга по светотехнике, «Энергоатомиздат», 1983.

3. Под ред. Кнорринга Г. М. Справочная книга для проектирования электрического освещения, "Энергия", 1976.

4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ), "Энергоатомиздат", 1985,

5. Строительные Нормы и Правила (СНиП П-4-79). Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования, 1980.

6. Инструкция по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий (СН 357-77).

7. Указания по проектированию электрического освещения предприятий промышленности строительных материалов (СН 438-72).

8. Федоров А.А., Каменева В.В.Основы электроснабжения промышленных предприятий. "Энергия", 1973.

9. Под ред.Круповича В.И., Бабырина Ю.Г., Самовера М.А. Справочник по проектированию электроснабжения, "Энергия", 1980.

10. Волоцкий Я.В, и др. Освещение открытых пространств, "Энергоиздат", Ленинградское отделение, 1981.

11. Асинхронные двигатели серии 4А, Справочник. "Энергсяздат", 1982.

12. Иванов А»А. Справочник по электротехнике, "Вша-школа", 1984.

13. Гольстром В.А.,Иваненко А.С. Справочник энергетика промышленных предприятий, «Тёхника», 1977.

14. Под ред.Федорова А.А. и Сербиновского Г.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий, "Энергия" , 1980.