11 Электрооборудование
Важнейшими элементами электрооборудования любого промышленного предприятия являются: понижающие трансформаторные подстанции (ПТП), распределительные устройства (РУ), кабельные и воздушные проводные распределительные линии и сети, заземления и зануления, релейная защита и защита электроустановок от атмосферных перенапряжений, осветительные, электросварочные и электрокалориферные установки, ручной инструмент и др.
11.1 Трансформаторные подстанции и распределительные
устройства
Трансформаторные подстанции состоят из трехфазных силовых понижающих трансформаторов, распределительных устройств высокого и низкого напряжения, средств компенсации, контроля и защиты вспомогательного оборудования.
Назначение ПТП – преобразование напряжения высокого уровня в напряжение, требуемое строительным производством.
ПТП и РУ могут быть выполнены в одном здании или раздельно и являются вторичными источниками электроснабжения (ИЭС) (по отношению к электрическим сетям, которые являются первичными ИЭС) приемников электрической энергии строительных площадок и предприятий.
На рисунке 11.1 представлена схема ПТП типа ТП-10 на напряжение 10 кВ.
Электроэнергия к закрытой подстанции подается по трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) W1 через линейный QS1и шинный QS2 разъединители и высоковольтный автоматический выключатель QF1. Линейный разъединитель снабжен заземляющими ножами QSG.
РУ высокого напряжения РУ-ВН 10 кВ имеет сборные шины, к которым через разъединители QS3… QS7 и автоматические выключатели QF2… QF4 подключаются следующие устройства:
разрядник FV для защиты от атмосферных перенапряжений;
силовой понижающий трехфазный трансформатор напряжения T;
измерительный трансформатор напряжения TV;
реактор LR для автоматизированного пуска высоковольтного двигателя на 75...2000 кВт;
высоковольтная конденсаторная батарея CB.
В цепях трансформатора T, конденсаторной батареи CB и реактора LR включены измерительные трансформаторы тока ТА1,ТA2 и ТАЗ, которые совместно с ТV служат для расширения пределов измерения вольтметров, амперметров, ваттметров и счетчиков электроэнергии.
Рис. 11.1. Схема электрической цепи ПТП типа ТП-10
11.2 Релейная защита и защита от атмосферных перенапряжений
Электрическая защита предназначена для автоматического отключения поврежденного участка и сигнализации при нарушении нормального режима работы.
Защита должна действовать быстро (0,04... 1 с), селективно или избирательно (выделять повреждение и отключать его ближайшими элементами), быть чувствительной (срабатывать в начале развития повреждения) и надежной (правильно и безотказно защищать).
Защита установок от коротких замыканий плавкими предохранителями основывается на тепловом действии тока. Предохранители по конструкции делятся на пробочные (до 60 А и 250 В), патронные (до 200 А и 500 В) и трубчатые.
Трубчатый предохранитель (рис. 11.2) имеет съемные калиброванные плавкие вставки 1 на номинальные токи плавления, выполненные из цинка и помещенные внутри изоляционного патрона 2 с медными наконечниками 3, с помощью которых предохранитель включается в губки основания.
Рис. 11.2. Схема трубчатого плавкого предохранителя
Плавкие предохранители (ПГО защищают установку, начиная с тока
I = 1,25·Iн,
где Iн – номинальное значение силы тока, А.
Время
срабатывания
tcp
плавкого предохранителя зависит от
величины
перегрузки
.
Таблица 11.1 Защитные характеристики плавкой вставки
β |
1,5 |
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
15 |
tcp, c |
>3600 |
4,5 |
1,5 |
0,75 |
0,5 |
0,4 |
0,25 |
Автоматические выключатели (автоматы) осуществляют так называемую максимальную токовую защиту, т.к. реагируют на некоторое значение максимального тока Iтах.
Основой автоматических выключателей являются реле максимального тока (рис. 11.3).
При максимальном токе Iтах, который проходит по катушке индуктивности L электромагнита УА, реле срабатывает и его якорь 3 под действием электромагнитной силы FЭМ, преодолевая усилие пружины Fп тяги 4, через толкатель 2 воздействует на рычажный механизм 1 так, что его защелка под действием пружины размыкает силовой контакт К в защищаемой электрической цепи.
Рис. 11.3. Схема реле максимального тока. Защита установок от длительной перегрузки выполняется тепловыми реле (рис. 11.4).
Рис. 11.4. Схема теплового реле со стандартным нагревательным элементом
Реле КК включается последовательно в электрическую цепь (линию) АВ с током I и при нормальном режиме работы установки его контакты 5 и 6 замкнуты (нагрев биметаллической пластины 2 недостаточен для ее прогиба). При длительном превышении тока в ветви АВ нагреватель 1 перегревает пластину 2, она деформируется и освобождает рычаг 3, который под действием пружины 4 повернется против часовой стрелки и разомкнет контакты 5 и 6 цепи управления СД. Размыкание этой цепи ведет через промежуточные элементы, например магнитные пускатели, к отключению защищаемой линии.
Возврат реле в исходное состояние производится после устранения причины перегрузки и охлаждения биметаллической пластины, которое длится 3-4 мин, кнопочным механизмом 7, действующим на рычаг 3. У маломощных реле КК нагревательный элемент 1 отсутствует, а нагревание пластины 2 осуществляется непосредственно током I.