Схемы цеховых силовых электрических сетей

Схемы и конструктивное исполнение электрических сетей напряжением до 1 кВ

Цеховые электрические сети напряжением до 1000 В являются составной частью систем электроснабжения промышленного предприятия и служат для распределения электроэнергии внутри цехов, а также для питания некоторых электроприемников, расположенных за пределами цеха на территории предприятия. Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположением источника питания (подстанций) и приемников электроэнергии, их единичной установленной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения, технико-экономическими соображениями, условиями окружающей среды.

Схемы должны обеспечивать надежность питания потребителей электроэнергии, быть удобными, простыми и безопасными в эксплуатации, удовлетворять условиям окружающей среды. При этом затраты на сооружение линий, расход проводникового материала и потери электроэнергии должны быть минимальными.

Большое влияние на принимаемые решения по выбору электрических сетей проектируемого цеха оказывают условия окружающей среды. Они определяются температурой воздуха, влажностью, наличием агрессивных газов или пыли, возможностью возникновения пожара или взрыва.

Располагать электрооборудование в пожаро- и взрывоопасных или пыльных помещениях следует только в случае острой необходимости, когда другие решения оказываются нерациональными или крайне сложными. При этом следует иметь в виду, что в этих неблагоприятных средах, как правило, применяется специально сконструированное оборудование, способное длительно противостоять разрушающему действию агрессивной среды.

Внутрицеховые сети делятся на питающие и распределительные. Питающие отходят от источника питания (ТП) к распределительным шинопроводам, шкафам или к отдельным крупным электроприемникам.

В некоторых случаях питающая сеть выполняется по схеме «блок трансформатор-магистраль» (рисунок 5.13). В этом случае от трансформатора ТП отходит магистральный шинопровод (магистраль), предназначенный для передачи электроэнергии нескольким распределительным шинопроводам или нескольким ЭП, присоединенным к магистрали в различных точках.

  Рисунок 5.13 - Схема блока «трансформатор-магистраль»

Распределительные внутрицеховые сети – это сети, к которым непосредственно подключаются различные ЭП цеха. Распределительные сети выполняются с помощью распределительных шинопроводов (ШРА) и распределительных шкафов (ШР).

По своей структуре схемы внутрицеховых электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Радиальные схемы применяют при наличии групп сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха, во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах пыльных производств, с химически активной и аналогичной средой. Радиальные схемы внутрицеховых сетей выполняют кабелями или изолированными проводами. Они могут быть применены для нагрузок любой категории надежности. Радиальные схемы нашли широкое применение в насосных и компрессорных станциях, на предприятиях нефтехимической промышленности, в литейных и других цехах. Распределение энергии в них производится радиальными линиями от распределительных пунктов, вынесенных в отдельные помещения.

Радиальные схемы питания характеризуются тем, что от источника питания, например, от распределительного щита комплектной трансформаторной подстанции (КТП), отходят линии, питающие непосредственно мощные электроприемники или отдельные распределительные пункты, от которых самостоятельными линиями питаются более мелкие электроприемники (рисунок 5.14).

Рисунок 5.14 - Схема радиального питания электроприемников цеха

Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания отдельных потребителей, так как авария на одной линии локализуется отключением автоматического выключателя поврежденной линии и не затрагивает другие линии. Все потребители могут потерять питание только при повреждении на сборных шинах КТП, что мало вероятно вследствие достаточно надежной конструкции шкафов этих КТП.

Наличие на КТП аппаратов управления и защиты отдельных присоединений позволяет легче решать задачи автоматизации в системе распределения электроэнергии на напряжении до 1 кВ, чем при рассредоточенном расположении аппаратов, что имеет место при магистральной системе. Достоинством радиальных схем является также и то, что позволяет легче осуществить учет расхода электроэнергии по отдельным технологическим линиям и агрегатам, что особенно важно при реализации энергосберегающей политики.

Радиальные схемы требуют больших капитальных затрат вследствие большого числа линий к электроприемникам, увеличения протяженности цеховой сети, а следовательно, значительного расхода проводов и кабелей, большого количества коммутационно-защитной аппаратуры.

Радиальные схемы питающих сетей с распределительными устройствами или щитами следует применять при наличии в цехе нескольких достаточно мощных потребителей, не связанных единым технологическим процессом или друг с другом настолько, что магистральное питание их нецелесообразно. К числу таких потребителей могут быть отнесены электроприемники, требующие применения автоматических выключателей на номинальный ток 400 А и более с дистанционным управлением.

Магистральные схемы питания находят широкое применение при относительно равномерном распределении нагрузки по площади цеха как для питания группы электроприемников одного технологического агрегата, так и для питания приемников, не связанных единым технологическим процессом. К таким потребителям относятся, например, металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов.

Магистрали выполняют кабелями, проводами, шинопроводами и присоединяют к распределительным щитам подстанции (рисунок 5.15). Схемы (а) и (б) применяются, в основном, при равномерном распределении нагрузки по площади цеха. Схема (б) не требует установки распределительного щита на подстанции, электроэнергия распределяется по совершенной схеме блока «трансформатор – магистраль», что упрощает и удешевляет сооружение цеховой подстанции.

Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита, обеспечивают высокую надежность, гибкость и универсальность цеховых сетей, что позволяет технологам перемещать оборудование внутри цеха без существенных переделок электрических сетей.

а)

        в)

  Рисунок 5.15 - Магистральные схемы сетей напряжением до 1000 В

Для питания большого числа ЭП сравнительно небольшой мощности, относительно равномерно распределенных по площади цеха, применяются схемы с двумя видами магистральных линий: питающими и распределительными (рисунок 5.16). Питающие, или главные, магистрали подключаются к шинам шкафов трансформаторной подстанции, специально сконструированными для магистральных схем.

Распределительные магистрали, к которым непосредственно подключаются электроприемники, получают питание от главных питающих магистралей или непосредственно от шин (КТП), если главные магистрали не применяются (рисунок 5.17). К главным питающим магистралям подсоединяется возможно меньшее число индивидуальных ЭП, это повышает надежность всей системы питания.

Рисунок 5.16 – Схема питающих и распределительных линий в цехе	Рисунок 5.17 - Схема распределительных магистралей, подключенных непосредственно к шинам КТП

Магистральная схема менее надежна, чем радиальная, поскольку при повреждении магистрали одновременно отключаются все питающиеся от нее электроприемники. Этот недостаток ощутим при наличии в цехе отдельных крупных потребителей, не связанных единым непрерывным технологическим процессом. Этот недостаток устраняется применением резервирования по сети.

Если технологический агрегат имеет несколько электроприемников, осуществляющих единый, связанный группой машин технологический процесс, и прекращение питания любого из этих электроприемников вызывает необходимость прекращения работы всего агрегата, то в таких случаях надежность электроснабжения вполне обеспечивается при магистральном питании (рисунок 5.18). В отдельных случаях, когда требуется высокая степень надежности питания электроприемников в непрерывном технологическом процессе, применяется двустороннее питание магистральной линии (рисунок 5.19).

В условиях неблагоприятных сред магистральные схемы нежелательны, так как при их применении коммутационные аппараты неизбежно рассредоточены по площади цеха и подвергаются воздействию агрессивной среды. В таких цехах наибольшее применение находят радиальные схемы питания, при которых все коммутационные аппараты располагаются в отдельных помещениях, изолированных от неблагоприятных агрессивных и взрывоопасных сред.

Рисунок 5.18 - Магистральная схема питания электроприемников цеха

Рисунок 5.19 - Магистральная схема цеховой сети с двусторонним питанием

В чистом виде радиальные и магистральные схемы применяются редко.

Учитывая особенности радиальных и магистральных сетей, обычно применяют смешанные (комбинированные) схемы электросетей в зависимости от характера производства, условий окружающей среды и т.д., позволяющие рациональнее использовать преимущества радиальных и магистральных схем (рисунок 5.20). Смешанные схемы пригодные для любой категории электроснабжения. В крупных цехах металлургических заводов, литейных, кузнечных и механосборочных цехах машиностроительных заводов, на заводах искусственного волокна и других предприятиях всегда имеются и радиальные, и магистральные схемы питания различных групп потребителей.

В смешанных схемах от главных питающих магистралей и их ответвлений электроприемники питаются через распределительные шкафы (ШР) или шинопроводы ШРА в зависимости от расположения оборудования в цехе. На участках с малой нагрузкой, где прокладка распределительных шинопроводов нецелесообразна, устанавливаются распределительные шкафы, присоединяемые к ближайшим шинопроводам (распределительным или магистральным). ШР устанавливаются вблизи места расположения электроприемников при среднем радиусе отходящих от ШР линий 10 ÷ 30 м. Распределительные шинопроводы ШРА применяются в тех цехах, где возможны частые изменения технологического процесса и перестановки оборудования.

Д – электродвигатель; ШР, ШР1, ШР2, ШР3 – распределительные шкафы Рисунок 5.20 – Схема смешанного питания

На промышленных предприятиях находят применение схемы магистрального питания с взаимным резервированием питания отдельных магистралей. Схема на рисунке 5.21 позволяет вывести в ремонт или ревизию один из трансформаторов и, используя перегрузочную способность, обеспечить питание нескольких магистралей от одного, оставшегося в работе трансформатора. Такая схема питания позволяет безболезненно выводить в ремонт или ревизию один из трансформаторов во время ремонта технологического оборудования.

При неравномерной загрузке технологического оборудования в течение суток (например, пониженная нагрузка в ночные или ремонтные смены) схемы с взаимным резервированием питания магистралей обеспечивают возможность отключения недогруженных трансформаторов, с переводом их нагрузок на другие трансформаторы.

В цехах промышленных предприятий с преобладанием нагрузок I и II категорий для повышения надежности питания применяют перемычки между отдельными магистралями или соседними КТП при радиальном питании (рисунок 5.22). Такие перемычки создают удобства при эксплуатации, облегчают проведение ремонтных работ, повышают надежность внутрицеховых сетей и способствуют снижению потерь электроэнергии в часы малых нагрузок.

Рисунок 5.21 - Схема взаимного резервирования питающих магистралей цеха	Рисунок 5.22 - Схема резервирования при радиальном питании потребителей цеха

Проектирование сетей должно выполняться на основе хорошего знания проектировщиком-электриком технологии проектируемого предприятия, степени ответственности отдельных электроприемников в технологическом процессе.

Дата добавления: 2014-01-04