Глава 2. ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЦЕХА

РАЗРАБОТКА (ВЫБОР) СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЦЕХА

На основе плана расположения и анализа электроприемников цеха предварительно решаются следующие вопросы.

Выбор числа силовых трансформаторов в цеховой ТП

Выбор производится исходя из категорийности электроприемников по надежности электроснабжения. Если в цехе преобладают электроприёмники I категории, то цеховая ТП выбирается двухтрансформаторной, а секционирование сборных шин 0,4 кВ выполняется автоматическим выключателем с устройством АВР и двумя рубильниками. Если в цехе преобладают электроприёмники II категории, то цеховая ТП выбирается двухтрансформаторной, а секционирование сборных шин 0,4 кВ выполняется рубильником. Если в цехе только электроприёмники III категории, то цеховая ТП выбирается однотрансформаторной.

Выбор схемы и конструктивного исполнения силовой

Сети цеха

Электроснабжение цеховых силовых электроприёмников напряжением до 1 кВ может осуществляться по радиальным, магистральным или комбинированным схемам. Радиальные схемы рационально применять в производственных цехах, состоящих из отдельных помещений, при неравномерном размещении электроприёмников по площади цеха или их сосредоточении на отдельных участках цеха. Питание электроприёмников при такой схеме выполняется от цеховой ТП через силовые распределительные пункты (СРП) по кабельным линиям или проводам. Магистральные схемы применяются при размещении электроприёмников рядами по площади цеха. Конструктивно схемы выполняются шинопроводами или кабелями. На практике для электроснабжения цеховых электроприемников радиальные или магистральные схемы редко применяются в чистом виде. Наибольшее распространение получили смешанные схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем.

При выборе схемы цеховой электрической сети учитываются следующие факторы: единичная мощность электроприемников; их размещение; характер производства; надёжность электроснабжения; планировка помещений цеха; расположение цеховой ТП; экономические соображения и условия окружающей среды [13].

При выборе конструктивного исполнения цеховой электрической сети рекомендуется иметь ввиду следующие типовые варианты распределения электроэнергии внутри цеха:

а) с помощью РУ 0,4 кВ цеховой ТП и СРП. От РУ 0,4 кВ цеховой ТП отходят питающие радиальные (или радиальные и магистральные) линии к СРП, от которых по отдельным распределительным линиям получают электроэнергию электроприемники цеха. К СРП электроприёмники подключаются либо независимо друг от друга, либо цепочкой (не более трёх электроприёмников). Схемы с СРП применяются при неравномерном расположении электроприемников по площади цеха, при расположении электроприемников в отдельных помещениях и в других случаях. Мощные электроприемники (55 кВт и более) получают электроэнергию по отдельным радиальным питающим линиям, отходящим непосредственно от цеховой ТП. Количество СРП определяется числом подключаемых к ним распределительных линий и установленных в них аппаратов защиты (предохранителей или автоматических выключателей). Питающая и распределительная сети выполняются с помощью кабелей и изолированных проводов;

б) с помощью РУ 0,4 кВ цеховой ТП и комплектных распределительных шинопроводов (ШРА), подключенных отдельными кабельными линиями к шинам 0,4 кВ цеховой ТП. Электроприемники запитываются через короткие ответвления от ШРА с помощью кабелей или изолированных проводов. Схемы с ШРА применяются при относительно равномерном распределении электроприемников по площади цеха и нормальных условиях окружающей среды;

в) с помощью РУ 0,4 кВ цеховой ТП, СРП и ШРА, подключенных отдельными кабельными линиями к шинам 0,4 кВ цеховой ТП;

г) с помощью комплектных магистральных (ШМА) и распределительных (ШРА) шинопроводов (ШП) и СРП (последние могут не быть). ШМА непосредственно подключаются к выводам низкого напряжения силовых трансформаторов комплектной цеховой ТП (КТП) по схеме блока «трансформатор – магистраль» (БТМ) и выполняют роль главных питающих магистралей. К ШМА непосредственно подключаются ШРА, от которых через короткие ответвления получают электроэнергию электроприемники цеха или электроприемники и СРП. К ШМА, кроме ШРА, через ответвления могут присоединяться также крупные электроприемники и СРП.

Силовые распределительные пункты или шкафы (далее СРП) согласно [17] выпускаются двух видов: с вводным рубильником и сборкой предохранителей (шкафы распределительные серий ШР11, ШРС1 и др.) или только с автоматическими выключателями (шкафы распределительные ШРС11, ШРС12 и пункты распределительные серии ПР11, ПР85 и др.). Последние более предпочтительны для цехов промышленных предприятий с преобладающей электродвигательной нагрузкой. В курсовом проекте рекомендуется выбирать СРП серии ПР8501 с наиболее современными и совершенными автоматическими выключателями серии ВА. Устаревшие распределительные пункты ПР11, ПР22, ПР24 и другие сняты с производства [32]. Исходя из выбора схемы силовой сети цеха и её конструктивного исполнения необходимо выбрать вид СРП (с предохранителями или автоматическими выключателями), шинопроводов (ШРА, ШМА, ШТМ), а так же таких проводников силовой сети, как кабели и изолированные провода.

Наряду с СРП и ШП в цеховой электрической сети применяются и другие низковольтные комплектные устройства (ВРУ, ЩСУ, сборки и др.) [14, с. 96–100], [17, с. 328–373].

Большое влияние на принимаемые решения оказывают условия окружающей среды в цехе. Располагать электрооборудование в пожаро- и взрывоопасных или пыльных помещениях, помещениях с химически агрессивной средой не рекомендуется. Только в случае острой необходимости, когда другие решения являются нерациональными или крайне сложными, в них располагают электрооборудование, но, как правило, специально сконструированное для таких неблагоприятных сред.

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.

Подробное описание схем и конструктивного исполнения цеховых электрических сетей напряжением до 1 кВ, случаи их рационального применения и выбор низковольтных комплектных распределительных устройств (НКУ) рассмотрены в работах [13, с. 120–137]; [14, с. 37–46, 72–76, 96–100]; [30, с. 172–183, 185–193]; [33, с. 58–76].

В пояснительной записке необходимо кратко обосновать выбор схемы и пояснить её конструктивное исполнение.

2.1.3. Предварительная разработка плана силовой сети цеха

Для этого на плане расположения оборудования цеха, взятого из [31] в соответствии с заданием на проектирование, на контурах оборудования (темплетах) в геометрических центрах изображаются с помощью условных графических обозначений (изображений) все ЭП цеха. Например, ЭП с одним электродвигателем изображается окружностью диаметром 6–8 мм, а с многодвигательным приводом – такой же окружностью, но наполовину зачернённой. Рядом с каждым ЭП дробью указывается порядковый номер (числитель) и его номинальная (установленная) мощность (знаменатель), например: . Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах приведены в прилож. 7.

В центре помещения, предусмотренного для ТП, кружочком предва- рительно изображается на плане цеховая ТП, например: O ТП 10/0,4 кВ.

Все ЭП цеха группируются по выбранным видам цеховых РУ (СРП, ШП и другим НКУ), от которых они будут запитаны непосредственно отдельными линиями или через ответвления. Отдельные крупные по мощности ЭП и щит рабочего освещения (ЩО) запитываются непосредственно от шин 0,4 кВ цеховой ТП. На плане намечаются места установки (монтажа) и изображаются с помощью условных графических обозначений СРП, ШМА, ШРА и другие выбранные НКУ, а также троллейные линии для питания передвижных подъёмно-транспортных устройств (мостовых кранов, кран-балок, тельферов и т.п.) и щит освещения ЩО. Затем на план наносится вся силовая электрическая сеть цеха: распределительные линии, отходящие к электроприемникам непосредственно от СРП; все ответвления от ШРА к электроприемникам и троллейным линиям; все питающие линии, идущие от шин цеховой ТП к СРП, ШРА, троллейным линиям с большой нагрузкой, отдельным крупным электроприемникам и щиту освещения ЩО. Трассы линий прокладываются по кратчайшему расстоянию с учётом установленного технологического оборудования, строительной части и требований промышленной эстетики. При прокладке трасс необходимо, если возможно, исключить случаи обратного направления питания электроприёмников, считая по направлению передачи электроэнергии. Попутно выбираются марки проводов, кабелей, ШП; решаются вопросы способов прокладки проводов и кабелей, монтажа ШП. При выборе вида электропроводки и способов прокладки проводов и кабелей должны учитываться условия окружающей среды, требования электробезопасности и пожарной безопасности [19, табл. 2.1.2, 2.1.3]. При выборе можно руководствоваться также следующими положениями и рекомендациями:

а) наиболее распространенные способы прокладки кабелей внутри цеха: открытая прокладка по стенам и строительным элементам зданий на скобах, кронштейнах, в лотках, в коробах; подвеска на тросах; прокладка в полу в закрытых кабельных каналах или трубах;

б) возможны различные комбинированные способы прокладки одной кабельной линии, например: вначале вдоль стены – на кронштейнах; затем вниз с креплением скобами и с защитой нижнего участка кабеля от механических повреждений; далее – в стальной или пластмассовой трубе в бетонном полу к ЭП;

в) в цеховых электрических сетях широко применяются небронированные кабели с пластмассовой или резиновой изоляцией марок: АВВГ, АВРГ, АНРГ, АПВГ и др.;

г) изолированные провода могут прокладываться в лотках и коробах, в стальных или пластмассовых трубах, замоноличенных в полу или в строительных конструкциях, а в коротких ответвлениях от ШП к ЭП – в коробах, трубах или металлорукавах;

д) в цеховых электрических сетях применяют для прокладки в стальных или пластмассовых трубах и металлорукавах провода марок: АПВ, АПРТО, АПРВ, АПР;

е) для магистральных линий цеха при токах более 1000 А применяются магистральные шинопроводы, идущие непосредственно от трансформаторов цеховой ТП; к ним подключаются распределительные шинопроводы для присоединения отдельных электроприемников, силовые РП и отдельные мощные электроприёмники;

ж) шинопроводы распределительные (ШРА, ШРМ) запитываются по кабельным линиям или проводам непосредственно от подстанции или магистрального шинопровода. От распределительных шинопроводов электроэнергия подаётся непосредственно к электроприёмникам по проводам или кабелям в трубах, металлических рукавах, лотках, коробах;

з) распределительные шинопроводы типа ШРА выпускаются на номинальные токи 250, 400 и 630 А; номинальный ток магистральных шинопроводов типа ШМА – 1600, 2500, 4000 А;

и) шинопроводы устанавливаются на вертикальных стойках или крепятся к строительным частям здания на кронштейнах и тросовых подвесках на высоте 2,5–3 м над полом помещения и выше. При размещении шинопроводов вдоль рядов электроприёмников необходимо обеспечивать удобство обслуживания рабочих мест;

к) для питания передвижных подъемно-транспортных устройств (мостовых кранов, тельферов и т.п.) с помощью скользящих или катящихся токосъемников применяются троллейные линии (троллеи) из профилированной стали или из алюминиевых шин. Часто применяются комплектные троллейные шинопроводы типа ШТМ или ШТА [13]. Крановые троллеи и троллейные шинопроводы прокладываются на высоте 7–15 м вдоль стены или подкрановой балки;

л) силовые распределительные пункты и шкафы устанавливаются вблизи места расположения ЭП при среднем радиусе отходящих от них линий до 10 – 30 м. Размещать их следует в местах, удобных для обслуживания, не загромождая транспортных проездов и не мешая производственному процессу: у стен, колонн, у входа и выхода в помещение, на лестничной клетке, в мёртвой зоне крана, в других местах, но с обеспечением доступа;

м) ряды небольших по мощности ЭП рационально питать по магистральным схемам с применением модульных проводок. Последние представляют собой прокладку проводов в полу в трубах с разветвительными коробками, над которыми устанавливаются напольные колонки со штепсельными разъёмами для присоединения электроприемников. Каждый из электроприёмников, подключаемых через разъём, должен иметь защиту от перегрузок и коротких замыканий. Модульные проводки могут подключаться к СРП или распределительному шинопроводу. Сеть называется модульной, так как ответвительные коробки для присоединения ЭП, выполняются с заданным шагом (модулем) 1,5–6 м в зависимости от характера производства и габаритов технологического оборудования [13].