книги из ГПНТБ / Соколов В.И. Электроснабжение промышленных предприятий и строительств [учеб. пособие]
.pdf
УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ имени 11А1РШ ЛУШБЫ Кафедре общей и специальной влектротехяини
В.И.Оонолов
Электроснабжение промышленных предприятий и строительств
Москва - 1973
Утверждено
Редакционным ооветои инквверного факультета
для отудевтов специальностей МС,ИР
.Учебное пособие "Электроснабжение промышленных пред приятий и строительств" состоит из двух частей. Первая часть, включающая главы 1, 2, 3, ^ и 8, представляет крат кое пособие для изучения основных положений. "Правил-уст ройства электроустановок" и "Правил технической эксплуата ции и техники безопасности на промышленных предприятиях", 'общих для воех видов электроустановок. Во второй части в главах.5, 6 и 7 - дано описание особенностей электропотребителей строительств горных предприятий и промышленны производств. В главе 9 приведен пример расчетов и выбор схемы электроснабжения предприятия и даны методические у зания по их выполнению.
В связи с ограниченный объектом данного учебного собия, часть материала, предусмотренного программой курса "Электроснабжение"для студентов неэлектротехнических спе циальностей, выделена для самостоятельного изучения. В та ких случаях даны ссылки на литературу, приведенную в сп ке.-
ГЛАВА I
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
§Характеристики приемников электроэнергии
Приемники электрической энергии классифицируют сле дующий образом.
а) По номинальной;/ н а п р я ж е нию все электроприемники разделяются на две группы:, до
1000 в и выше 1000 в. К группе электроприемников напряженн
ей |
до 1000 в обычно относятся электродвигатели мощностью |
от |
долей киловатт до 100 - 200 квт, электрическое освещение |
бытовые электропотребители. К группе электроприемников вы ше 1000 в (чаще всего применяются напряжения б и 10 кв) относятся мощные электродвигатели насосных станций, круп ных строительных, буровых машин и прокатных цехов и т.п. •
В соответствии с Государственным общесоюзным стан дартом (Г О СТ ) в СССР принята следующая шкала номиналь ных напряжений, на которые изготовляется электротехничес кое оборудование:
На переменном токе 36, 127, 220, 380, 660,3000, 6000, 10000 вольт;
на постоянном токе НО, 220, Ш вольт.
б) По роду тока различаются электропрмемники постоянного и переменного тока. Электроснабжение главным образом осуществляется на переменном трехфазном то ке частоты 50 герц. Если требуется обеспечить питание при емников постоянного тока, то сооружаются преобразователь-
3
ные подотанции, которые потребляю! переменный ток и преоб разуют егов пооноянный. Необходимость в оовдании централи зованного питания потребителей постоянного тока возникает, например, на тех предприятиях, где используетоя электрифи цированный железнодорожный транспорт и краны о электропри водом постоянного тока, а особенно - в цехах электролиза.На заводах машиностроения, шахтах и строительствах, как пра вило, нет необходимости в преобразовательных подстанциях. Боли зе имеются машины и механизмы, требующие широкого и экономичного регулирования окорооти вращений (некоторые кр ны, строительные экскаваторы и т.п.), тона них устанавли ваются индивидуальные преобразовательные агрегаты системы генератор-двигатель о мощными приводами переменного тока.
в) Номинальная мо щ но ст ь электро приемников весьма разнообразна:от долей киловатта (электро инструмент) до тысяч киловатт. Например, для йаиболее рас-' проотраненных трехфазных асикхрсМйых Двигателей ГОСТ уста навливает оледующую шкалу мощностей» 0,6; 0«81 1,1} 1,5;
2,2; 3; 4|_5l5| 7,5; 10; 13; 17* 22;_30$ 40; 55; 75; ЮОквт _ и тгд. Для электропривода насосов,прокатных станов,экска ваторов, земснарядов применяются двигатели мощность» в Ёесколько тысяч киловатт. .
г) По режиму работы различают три группы электроприемниковг
1)Приемники, работающие с продолжительной неизменной нагруз кой (насосы, компрессоры, вентиляторы, ленточные трвнспор-
,' теры и т.д.).
2) Приемники, работающие в режиме кратковременной нагруэки, •при котором рабочий период не настолько длителен, что электродвигатель достиг установившейся температуры, пе риод же остановки достаточен для охлаждения двигателя. В атом режиме работают подъемные краны затворов гидро нических сооружений, почти вое механизмы шлюзов, приводы задвижек, шиберов и т.п.
3)Приемники, работающие в повторно-кратковременном режиме, при котором кратковременные рабочие режимы чередуются с кратковременными остановками. Например, акскаваторы, не-
4
которые краны,сварочные аппарат. Причем длительность всего цикле не превышает 10 мин, такчто за время рабочего периода влектродвигатель не уопевает нагретьоя до установившейся температуры, аяа время паузы не уопевает охладиться до тем пературы охлаждающего воздуха.
Поскольку от режима работы двигателя зависят уоловия
.его нагрева, при выборе Номинальной мощности электродвигате лей необходимо учитывать, к какой группе электроприемников отнооится каждый из Них.
д) П о степени надежности элвктро' снабжения, которую необходимо обеспечить при создании оиствмы электроснабжения, потребители подразделяются ооглаоно "Правилам устройства электроустановок" [л* 5J натри катего' рии.' К 1-й • категории относятся те электроприемники, перерыв в
электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для здоровья и жизни людей или большой материальный ущерб, связанный о повреждением оборудования, массовым браком про дукции или длительным расстройством сложного технологическо го процесса, Транспорта* Для таких влектроприемников необхо димо .обеспечить электропитание от двух независимых источни ковпри автоматическом включении резервной: литания.
Но 2- й категории о носятся электроприемникя, перерыв электро снабжения которых свяэан с недовыработкой продукции, с про стоем механизмов, промышленного транспорта, о нарушением нормальной деятельности большего числа людей» Для таких по требителей требуется предусматривать резервное питание, на время ввода которого допускается перерыв электроснабжения до I часа.
К 3- й категории относятоя менее отьетственные потребителя, которые допускают перерыв электроснабжения аа время ремонта или замены поврежденного оборудования продолжительностью до одних суток.
Из электропотребителей гидротехнических сооружений и строительств к I- й категории относятоя водопроводные, кана лизационные и пожарные насооцые отарции, производственные котельные, аварийное освещение, кессонные работы. В основном
5
же электропотребители гидротехнических оооружений отнооятоя ко 2- й категории электроснабжении и обеспечиваются резерв рованным электропитанием. На строительствах большое чиоло электропотребителей относится к 3- И категории. Это вспомо гательные предприятия и мастерские, оклады, гаражи и др.
Й8 электроприемников шахт к 1-Й категории относят'клет вой подъем людей, вентиляторные установки проветривания шах ты, дегазацию угольных пластов, котельные, наооснне пожаро тушения, главный водоотлив, центральную подземную подстанцию
На металлургических заводах к потребителям I категории от сятся электроприводы воздуходувок, газодувок, насосов охлаж дения печей в доменных и мартеновских цехах; все механизм печей, насосы, вентиляторы и эксгаустеры на коксохимических 'заводах, большинство реагентных и контактных аппаратов хими ческих производств и др.
§ 1-2. Графики и расчетные нагр.узки электропотребителей
При разработке проекта электроснабжения шахты, строи тельства^ заводского потребителя электроэнергии необходимо определить максимальную величину электрической мощности, пе редачу которой требуется обеспечить п^и нормальной работе объекта^ зависимости от этой величины, называемой расчетной нагрузкой, выбирается источник электроснабжения и все обору дование электрической сети, обеспечивающей передачу требуе мой мощности. Неточность определения расчетной нагрузки вле чет за собой или перерасход проводникового.материала в эле тросети или ненадежность электроснабжения объекта.
Расчетная мощность группы электроприемников с перемен ной нагрузкой всегда меньше суммы номинальных мощностей э алектроприемников. Это объясняется тем, что машины не всегда загружаются на полную мощность, а их наибольшие нагрузки не совпадают по времени.Например, на стройплощадке или в до - менномцехё' один кран поднимает груз, а другой в это вре работает на холостом ходу, опуская крюк; или один экскават
б
черпает грунт, а другой - уже высыпал грунт. Это должно быть учтено при выборе элементов системы электроснабжения во избежание завышения их мощности и стоимости. Необходимо также учесть неравномерность электрических нагрузок по ча сам суток, по дням подели и по сезонам года. Следовательно при расчете надо анализировать графики нагрузок.
Суточный график электрической нагруз- - ки потребителя можно получить путем записи показаний элек троизмерительных приборов на действующем объекте через каж дый час.
На рис 1,а дан для примера суточный график нагрузок строительства ГЭС. В втом графике с явно выраженными пиками и провалами нагрузки нет строгой закономерности. Характер графика' в основном определяют наиболее энергоемкие машины, выполняющие земляные работы: земснаряды, эконаваторы и др. Они потребляют около половины всей мощности, передаваемой строительству.
Неравномерность нагрузки земснарядов определяется та кими случайными факторами, как перерывы в работе на время перекладки пульпопроводов, на время подготовки карт намыва.
На том же рис. I, а показан характерный "график нагру ки предприятий черной металлургии (график 2) . Нагрузка в т чение суток изменяется очень мало - на 10-15$. Такое поло ние характерно для всех предприятий, имеющих непрерывный тё нологичеокий процесс производства в течение воего года при круглосуточной работе.
Суточные графики шахт (рис. 1,6) имеют более опреде ленные очертания, обусловленные числом рабочих смен, началом и концом рабочего дня, временем обеденного перерыва и смен. Представление о неравномерности потребления электроэнергии по сезонам года и в различные годы дают годовой график и многолетний график нагрузок, построенные таким же образом за соответствующий период времени.
Если годовой график нагрузки перестроить, расположив нагрузки за каждый час года (всего в году В760 часов) в рядке их убывания, т.е. вначале самую большую нагрузку ,
Рис. 2. |
Рис. 3. |
Годовой график нагрузки по |
Определение расчетной н |
продолжительности |
грузки по графику наиболе |
|
загруженной смены. |
8
затем следующую по величине нагрузку и так до самой мен шей, то получится так называемый годовой график нагрузок по продолжительности, представленный на рис., 2. Продолиительность каждой нагруз ки в течение года (в часах) откладываетоя пооси абсциос. Получается ступенчатый график, отражающий колебание нагру зки в течение года.
Заменим этот график равным ему по площади прямоуголь ником, ордината которого равна Р^анс. j а абоцисса - вре
мени Тгчахс. |
• Величина Х*тЯмс. называется п р о д о л |
жительностью использования м а к |
|
симума |
ыагруаки . Это такое число часов, за |
которое потребитель, работая постоянно с наибольшей нагруз кой Р^анс. » возьмет из сети энергию, равную действитель но полученной им энергии в течение года.
Для всех основных видов электропотребителей величина 7лт£гле. известна и приводится в справочной литературе /Л. б/. Ориентировочно можно определить Тгпакс. в зависи
мости от числа рабочих смен на предприятии, потребляющем электроэнергию, по табл. I.
|
|
Таблица I |
|
Число смен в сутки |
Тмоко |
час/год |
|
Односменные |
предприятия |
|
2000 |
Двухсменные |
предприятия |
|
4000 |
Трехсменные |
предприятия |
|
6000 |
Электрическая сеть должна 'быть рассчитана на переда |
|||
.электроэнергии.при самой большой |
нагрузке |
за весь период, |
|
на который сооружается сеть. Это значит, что из всех, графи ков, которые можно представить для проектируемого объекта, необходимо выбрать суточный'график с наибольшей нагрузкой и из него найти расчетную максимальную нагрузку.
Предположим, что для некоторого электропотребителя илидля целого объекта график нагрузки в наиболее загружен
ную смену из всего периода работ имеет вид, представленный
9
2-987