ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
им. М.И.КАЛИНИНА
Электромеханический факультет
Кафедра Электротехники и электроэнергетики
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
Методические указания ко 2-ой части курсовой работы
для студентов специальности 1003 - гидроэлектроэнергетика
гидротехнического факультета
Составители - С.Н.Ерыкалов, Е.Л.Васильева
Ленинград
1989
3. Силовые и осветительные сети цеха
3.1. Общие сведения …………………………………………………………….…3
3.2. Компановка схемы осветительных сетей цеха и их конструктивное исполнение…….6
3.3. Компановка схемы силовых сетей цеха и их конструктивное исполнение……………….14
3.4. Расчет силовых и осветительных сетей цеха……………………………………………………………….20
3.5. Защита силовых и осветительных сетей цеха………………………………………………………………29
4.Цеховая трансформаторная подстанция
4.1. Выбор числа и мощности трансформаторов………………………………………………………………..36
4.2. Схемы цеховых трансформаторных подстанций…………………………………………………………37
Приложения
П.1. Последовательность проведения расчетов при выполнении курсовой работы………………...43
П.2. Содержание чертежей курсовой работы………………………………………………………………………………..47
П.З. Условные графические изображения в схемах………………………………………………………………………49
П.4. Примеры выполнения чертежей…………………………………………………………………………………………….51
Литература………………………………………………………………………………………………………………………………………….55
3. Силовые и осветительные сети цеха
3.1. Общие сведения
К цеховым относятся сети для питания осветительных приборов и силовых установок (преобразующих электрическую энергию в другие виды энергии, необходимые для технологических целей). Как правило, это электроприёмники однофазного и трехфазного тока, частотой 50 Гц, напряжением до 1000 В,
Питание силовых и осветительных приемников от цеховой трансформаторной подстанции (ТП) может осуществляться от раздельных трансформаторов (раздельное питание) или общих (совместное питание ). Совместное питание экономичнее, но в некоторых случаях (при частых пусках двигателей большой мощности, при наличии мощных сварочных машин и т.п.) может привести к увеличению отклонения и колебания напряжения по отношению к номинальному на зажимах ламп рабочего освещения, что не допустимо. Однако, эти недостатки в значительной мере могут быть устранены при помощи технических средств, например, разделение силовых и осветительных сетей, накипая от шин низшего напряжения ТП.
В настоящее время отечественная промышленность выпускает осветительные лампы, рассчитанные на напряжение преимущественно 220 В (некоторые типы газоразрядных ламп - на 380 В), силовые электроприемники – на напряжение 127, 220, 380, 660 В, однофазного и трехфазного тока.
Поэтому предпочтительным является питание силовых и осветительных сетей от общего трансформатора, особенно при низшего напряжении ТП равном 380/220 В.
Распределение электрической энергии от ТП до электроприемников цеха осуществляется по сетям, состоящим из отдельных участков. Это питающие сети, идущие от ТП до распределительного пункта, и распределительные - от распределительного пункта до электроприемника или группы электроприемников.
Питающие и распределительные цеховые сети могут быть выполнены по магистральной, радиальной и смешанным схемам питания. При радиальной схеме питания (рис.3,1,а) от ТП отходят от-
отдельные линии к распределительным пунктам или крупным электрсприемникам, а остальные электроприемники подключаются к распределительным пунктам. Достоинство радиальной схемы питания заключается в высокой надежности и удобстве эксплуатации, т.к. при повреждении проводников или коротком замыкании прекращают работу один или несколько электроприемников, подключенных к поврежденной линий, а остальные продолжают нормальную работу. Однако, эта схема имеет недостатки: большое число питающих линий, увеличенная протяжённость сетей, увеличенное число коммутационных и защитных аппаратов (автоматических выключателей, рубильников, предохранителей), что приводит к удорожанию сети. Радиальные схемы обычно выполняются проводами и кабелями.
От этих недостатков свободна магистральная схема построения цеховой сети. При такой схеме имеются распределительные магистра- ли, к который непосредственно-подключаются электроприемники. Эти распределительные магистрали получают питание либо непосредственно от шин низшего напряжения ТП (рис.3.1,б), либо через главные магистрали (рис.3.4,в). Магистральные схемы питания могут быть выполнены проводами и кабелями. Но в последнее время широкое распространение на промышленных предприятиях, особенно машиностроительных, получили магистральные схемы, выполненные шинопроводами. Наиболее совершенной из магистральных схем является схема блок трансформатор-магистраль (рис.3.4,в),в которой отсутствует распределительное устройство низшего напряжения ТП. Эта схема позволяет вести монтаж индустриальным методом. Однако, магистральные схемы менее надежны в эксплуатации чем радиальные.
Обычно в чистом виде схемы радиального и магистрального питания применяются редко, а сети выполняются по смешанной схеме в зависимости от места расположения электроприемников, характера производства и условий окружающей среды.
3.2. Компоновка схемы осветительных сетей цеха и их конструктивное исполнение
3.2.1. Выбор схемы сетей рабочего освещения цеха и его конструктивное выполнение
Схема питания ламп рабочего освещения может состоять из трех участков. От щита нижшего напряжения ТП прокладывается пи тающая линия до главного распределительного щита - ГРЩ (рис.З.2). От ГРЩ осуществляется питание групповых щитков - ГЩ по линиям, которые называются распределительными. Электрические лампы питается от ГЩ по групповым линиям, в соответствующих местах которых делаются ответвления для каждой лампы. Такая схема питания характерна для крупных цехов. В небольших цехах ГРЩ могут не устанавливаться, а питающая сеть от ТП подводится непосредственно к групповым щиткам.
Главные распределительные шиты располагаются при выходе из цеха, а групповые щитки устанавливают ближе к центру нагрузок в местах, удобных для обслуживания.
При распределении светильников по групповым линиям необходимо учесть следующее:
-для больших помещений с естественным светом с целью удобства эксплуатации следует объединить в группы светильники, расположенные параллельно окнам;
-ток в групповых линиях не должен превышать 25 А, а при газоразрядных лампах мощностью 125 Вт и выше и лампах накаливания
500 Вт и выше - 63 А;
-как правило, число ламп в группе не должно превышать 20, а при питании люминисцентных светильников на 2 и более лампы - не более 50;
-загрузка фаз групповых линий в пределах данного группового шитка должна быть достаточно равномерной (степень несимметрии не более 30%).
Правильность компановки групповых линии проверяется при выборе сечения проводников по току нагрузки (см.параграф 3.4.2), Это объясняется тем, что групповые линии выполненные проводами, не должны иметь сечение выше 4 мм2 , что определяется требованиями монтажа. Если по расчету сечение провода получается выше, то необходимо изменить компановку групповой сети (или уменьшить число
светильников в групповой линии, или перейти от двух-к четырехпроводной линии, либо изменить место положения группового щитка).
Питающие и распределительные линии осветительной сети выполняются четырёхпроводными, а групповые линии в зависимости от нагрузки и протяженности бывают двух-, трех- и четырехпроводными. Применение трёх- и четырехпроводных групповых линий по сравнению с двухпроводными позволяет уменьшить потери напряжения в линии и ее сечение, а также снизить пульсацию светового потока путем присоединения светильников с газоразрядными лампами к различным , фазам сети. На рисунках 3.3 и 3.4 даны схемы подключения ламп к ГЩ для двух- и четырехпроводных групповых линий.
Осветительные сети могут быть выполнены проводами, кабелями и шинопроводами, причем, как правило, должны использоваться проводники с алюминиевыми жилами. Сортамент и технические данные основных проводов и кабелей, применяемых в осветительных сетях, приведены в таблице 3.1. Выбор того или иного провода или кабеля определяется условиями окружающей среды, способом прокладки и т.д.
Принципиально возможна скрытая и открытая прокладка проводов и кабелей. Скрытая прокладка проводов в каналах, пустотах строительных конструкций применяется, как правило, в административно-бытовых и инженерно-лабораторных помещениях с преимущественным использованием плоских проводов типа АППВС, АПН, АППС и др.
Сети освещения производственных и вспомогательных зданий преимущественно выполняются открыто на изоляторах, в лотках, коробах, трубах:
-питающие линии - бронированными кабелями типа АВРБ, АСЕ и т.д.;
-распределительные линии - кабелями типа АВРГ, АНРГ, АВВГ;
-групповые линии – незащищенными изолированными проводами типа АПРТО, АПВ, АПР и др.
Прокладку проводов в трубах следует ограничить, допуская ее лишь в местах, где возможны механические повреждения (например, при прокладке на небольшой, высоте).
В групповых осветительных сетях при питании люминисцентных ламп широкое распространение получили осветительные шинопроводы серии ШОС. Эти шинопроводы можно использовать в цехах с нормальной
средой. Шинопровод имеет четыре изолированных провода и выполнен в виде секций длиной 6 м. Для присоединения светильников имеются штепсельные окна, которые обеспечивают чередование по фазам присоединяемых по длине секции светильников. Данные шинопроводов приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Основные технические данные осветительных шинопроводов типа ШОС для четырехпроводных сетей 380/220 В [8]
Тип шинопровода |
Номинальный ток, А |
Номинальный ток штепселя, А |
Размеры поперечного сечения короба, мм |
ШОС67 |
25 |
10 |
35 х 45 |
ШОС73А .. |
63 |
10 |
70 х 80 |
ШОС73 |
100 |
10 |
70 х 80 |
|
|
|
|
3.2.2. Распределительные устройства осветительных сетей.
К распредели тельным устройствам относятся главные распределительные щиты и групповые щитки. В щитах располагается аппаратура защиты и управления. В больших цехах защита и управление освещением обычно производится аппаратами на групповых щитках. Причем, при включении и выключении групповых линий желательно видеть управляемые светильники. При наличии нескольких небольших помещений защитная аппаратура групповых линий располагается, как правило, на общем групповом щитке, а управление освещением производится выключателями, устанавливаемыми в каждом отдельном помещении.
В качестве главных распределительных щитов, где не требуется управление освещением, применяются силовые щиты типа СП, СПУ. На вводе этих шкафов установлены рубильники с предохранителями типа ПН-2, на отходящих линиях трехфазные предохранители типа ПР-2, НПН-60.
3.3. Компоновка схемы силовых сетей цеха и их конструктивное исполнение
3.3.1.Выбор схемы силовых сетей и их исполнение
Так же как и осветительные сети цеха, силовые делятся на питающие и распределительные и могут быть выполнены по радиальной, магистральной и смешанной схемам питания.
Радиальная схема питания (рис.3.6) применяется в тех случаях, когда в цехе стационарно установлены относительно мощные электроприемники, например, электроприводы компрессоров и насосных установок, или когда мелкие по мощности электроприемники распределяются по цеху неравномерно и сосредоточены группами на отдельных участках.
Конструктивно радиальные схемы могут быть выполнены:
-изолированными проводами, проложенными открыто на изолирующих опорах по фермам перекрытий, либо по колоннам зданий на высоте не менее 3,5м; в лотках и т.п.;
-изолированными проводами в металлических трубах, проложенных по стенам зданий или в полу;
-кабелями, проложенными открыто по стенам зданий или в каналах в полу.
Способ выполнения проводок зависят от многих условий й регламентируется Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). В таблице 3.3 указаны основные способы выполнения питающих и распределительных силовых сетей цеха в зависимости от условий среды и рекомендуемые марки проводов, и кабелей.
Наиболее желательной является открытая прокладка, как требущаая наименьших затрат труда и материала. Кабельные линии применяются в основном для питания крупных электроприемников, распределительных пунктов, а также в помещениях с особыми, условиями окружающей среды. В настоящее время в промышленных, общественных и других зданиях необходимо применять преимущественно провода и кабели с алюминиевыми жилами. Провода с медными жилами применяют во взрывоопасных помещениях, для переносных и передвижных установок (краны, лебедки, лифты).
Продолжение таблицы 3.3
Маркировка силового кабеля:
I буква - материал токопроводящей жилы: А - алюминий, отсутствие буквы в маркировке - медь;
II буква - защитная оболочка (герметична, обеспечивает защиту жил и изоляции кабеля от воздействия наружной среды); С - свинец; Ст - стальная гофрированная лента; А - алюминий; В - поливинилхлорид; Р - резина;
III буква - изоляция жилы или фазная: Р - резина; В - поливинилхлорид; П - полиэтилен; отсутствие буквы в маркировке - бумага, пропитанная маслоканифольной смесью;
IV буква - наличие брони, защищающей кабель, прокладываемый в воде, земле, редко по стенам от механических повреждений: Б - наличие брони в марке;
V буква - наличие защитного покрова, для предохранения брони от коррозии: Г - отсутствие защитного покрова.
Магистральные схемы находят широкое применение при равномерном распределении по площади цеха большого числа мелких электро- приемников, например, металлорежущие станки в цехах механической обработки металлов (рис.3.7), Питание от ТП выполняется распределительными магистралями, к ним присоединяются электроприемники цеха. К распределительной магистрали могут быть подключены распределительные пункты для питания группы электроприемников, удаленных от магистрали. Электрические краны большой мощности, как правило, подключаются не к магистрали, а питается прямо от шин низшего напряжения ТП. Осветительные групповые щитки необходимо подключать к началу распределительной магистрали.
Распределительные магистрали чаще всего выполняются комплектными шинопроводами заводского изготовления, что обеспечивает их высокое качество, повышает надежность и долговечность сети. Промышленность выпускает комплектные штепсельные шинопроводы типа ШРА-73 (табл.3.4).
Таблица 3.4
Основные технические данные распределительных
шинопроводов типа ШРА-73 [8]
Номинальное напряжение, В |
Номинальный ток, А |
Сопротивление на фазу, Ом/км |
Размеры шин, мм |
|
400 |
250 |
0,2 |
0,1 |
35*5 |
400 |
400 |
0,14 |
0,1 |
50*5 |
400 |
630 |
0,085 |
0,075 |
80*5 |
Шинопроводы имеют три фазных и нейтральную шину одинакового счения и изготавливаются из отдельных типовых секций, соединяемых на месте монтажа при помощи болтового соединения. Секции шинопровода бывают прямые, угловые, с вводными и ответвительными коробками. Подвод питания осуществляется через вводные коробки, где устанавливается автоматический выключатель типа A3140.
К прямой секции шинопровода длиной 3000 мм может быть подключено до 8 приемников электроэнергии, посредством специальных ответвительных коробок штепсельного типа с автоматическими выключателями типа A3100 или предохранителями типа ПН-2.
Шинопроводы устанавливаются на специальных стойках, на стенах и колоннах здания.
3.3.2. Распределительные устройства силовых сетей
Распределительные устройства предназначены для приема и распределения электроэнергии и подключения отдельных электроприемников цеха. Они изготавливаются в виде шкафов, комплектуются сборными шинами, коммутационными и защитными аппаратами. Шкафы устанавливаются на подставках на полу, стенах и колоннах, а также в нишах.
В цехах с нормальной средой часто применяются силовые шкафы типа СП62, а для пыльных и влажных помещений шкафы СПУ62, выполненные в уплотненном исполнении. К ним можно подключать до 8 электроприемников.