ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ УСТАНОВОК ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ
Глава одиннадцатая
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
11-1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ
Характеристика нагрузок гидромеханизации
В гидромеханизации используются машины, оборудованные приводом различной мощности. В качестве привода применяются тепловые (дизели) и электрические двигатели. Крупные установки иногда .оборудованы двигателями того и другого рода. При такой смешанной компоновке один из тепловых двигателей служит для привода наиболее мощного механизма — грунтового насоса, а другой— в качестве первичного двигателя дизель-электрической установки в приводе генератора постоянного или переменного тока. Последний вырабатывает электрическую энергию для привода вспомогательных механизмов, для освещения и других целей.
Землесосные снаряды и установки подобного рода используют жидкое топливо, подвозимое непосредственно к месту работы машины; они не зависят от внешних источников электроэнергии и по способу электроснабжения относятся к классу автономных.
Автономные землесосные снаряды чаще всего применяются на дноуглубительных морских и речных работах и при сооружении насыпей в районах, удаленных от сетей электроснабжения.
В энергетическом строительстве, горнорудном производстве, на стационарных предприятиях по добыче и обработке нерудных материалов наиболее широкое применение нашли установки гидромеханизации, подключаемые к общим сетям электроснабжения. Такие снаряды и установки получили наименование электрических1.
В настоящем учебнике рассматриваются вопросы, связанные с электроснабжением неавтономных землесосных снарядов и других установок гидромеханизации от внешних источников электроэнергии.
Двигатели грунтовых насосов и крупных насосов для воды в большинстве случаев работают от напряжения 6000 В. Поэтому рабочим напряжением для установок гидромеханизации чаще всего является напряжение 6000 В (6 кВ). Кроме двигателей привода грунтовых насосов и крупных водяных насосов, именуемых главными приводами, на установках гидромеханизации имеются токоприемники средней и малой мощности. К ним относятся двигатели привода рыхлителей, лебедок, насосов вспомогательного водоснабжения, подъемно-крановых устройств, некоторых станков, вентиляционных устройств, калориферов, электрические приборы отопления, сварочные аппараты, цепи и катушки аппаратов управления, зашиты и сигнализации, освещения. Двигатели привода рыхлителей и насосов вспомогательного водоснабжения, в зависимости от их мощности, работают на напряжении 6000 или 380 В. Номинальное напряжение остальных токоприемников (ιφο- ме освещения) составляет 380/220 В; напряжение освещения, в зависимости от его назначения, составляет 220, 127, 36 или 12 В.
Во всех случаях, когда питание установок гидромеханизации осуществляется на напряжений 6000 В, для части токоприемников, работающих на напряжении 380 В и ниже, предусмотрены понижающие трансформаторы.
Системы электроснабжения
Питание гидромеханизации осуществляется от электрических систем, представляющих собой совокупность электрических станций — гидравлических (ГЭС) и тепловых (ГРЭС, ТЭЦ)1, трансформаторных подстанций (ТП) и распределительных пунктов (РП)2, объединенных между собой воздушными линиями электропередачи (ВЛ). Электрические системы обеспечивают электроэнергией промышленные предприятия, стройки, общегородские и бытовые нужды в населенных пунктах района. В целях бесперебойной подачи электроэнергии и с точки зрения технико-экономической целесообразности системам электроснабжения придается замкнутая конфигурация.
Простейший пример замкнутой электрической системы представлен на рис. 11-1.
1 В отдельных случаях электроснабжение земснарядов осуществляется от индивидуальных источников электроэнергии, например передвижных дизельных или паротурбинных электростанций.
Система состоит из нескольких электростанций ЭС, подающих электрическую энергию через повышающие трансформаторные подстанции ТП, на кольцевую линию электропередачи напряжением 110 кВ. В некоторых пунктах высоковольтного кольца установлены понижающие трансформаторные подстанции напряжением 110/35 кВ, передающие электроэнергию дальше к подстанциям 35/6 кВ. На этих подстанциях потребитель Я принимает энергию на напряжении 6 кВ.
В случаях, когда электроустановки промышленного предприятия или строительства отличаются большой мощностью, целесообразно подавать электроэнергию к объектам потребления на повышенном напряжении. Приближение высшего напряжения к электроустановкам потребителей с наименьшим количеством ступеней промежуточной трансформации называется глубоким вводом. Для гидромеханизации характерны глубокие вводы напряжением 110 и 35 кВ. 1
11 ГЭС — гидроэлектростанции, использующие энергию падающей воды, реализуемую гидротурбинными генераторами; ГРЭС — тепловые районные электростанции с паротурбинными генераторами, осуществляющие в комплексе производство электроэнергии, пара и горячей воды.
Рис. 11-1. Схема электропитания района.
Категории потребителей электроэнергии
С точки зрения необходимой степени надежности электроснабжения потребители делятся на три категории.
- Первая категория — потребители, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, массовый брак в продукции, расстройство сложного технологического процесса или нарушение особо важных элементов городского хозяйства.
Перерыв электроснабжения потребителей первой категории допустим лишь во время срабатывания устройств автоматического ввода резервного питания (АВР). Электроснабжение таких потребителей должно обеспечиваться как минимум от двух независимых источников питания.
- Вторая категория — потребители, перерыв в электроснабжении которых связан с массовым недовыпуском продукции, простоем рабочих, механизмов и промышленного транспорта.
Для потребителей второй категории допустим перерыв электроснабжения на время, необходимое для оперативного переключения токоприемников действиями персонала.
- Третья категория — потребители, не подходящие под определения первой и второй категорий, например вспомогательные производства и механизмы.
Третья категория потребителей допускает перерывы питания на время, необходимое для производства ремонтных работ длительностью не более одних суток.
Гидромеханизация, за исключением отдельных, особо оговоренных случаев, должна быть отнесена к третьей категории потребителей1.
Основные определения для систем электроснабжения
В устройствах электроснабжения составные части сетей и электрические сети, в зависимости от их назначения и особенностей, относят к определенному виду; они имеют особые наименования.
Главными электрическими цепями называют цепи, непосредственно несущие основную нагрузку на рабочем напряжении.
Вспомогательные цепи (или вторичные) служат для осуществления электрических связей при управлении аппаратами, установленными в главных цепях, а также для защиты, сигнализации и измерения.
Общие сети и устройства электроснабжения подразделяются на части внешнего и внутреннего электроснабжения.
Внешнее электроснабжение включает в себя линии, питающие строительную площадку или предприятие от шин подстанций, электрической системы до ввода главной понижающей подстанции ГПП или главного распределительного пункта (ГРП) стройплощадки или промышленного предприятия 1.
Внутреннее электроснабжение охватывает понижающую подстанцию или ГРП объекта электроснабжения (строительной площадки или предприятия) и распределительные сети.
Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) сети электроснабжения делятся на;
питающие линии, представляющие собой линии, питающие подстанции или РП без распределения энергии по их длине;
распределительные линии, питающие несколько трансформаторных подстанций или вводы к электроустановкам потребителей.
При построении систем передачи и распределения электроэнергии различают два основных вида линий:
магистральными называются такие линии, по длине которых присоединено несколько приемников или групп потребителей в виде отпаек или ответвлений; радиальными называются линии, питающие каждая один приемник или группу потребителей, присоединенных на ее конце.
Пример схемы главных цепей электроснабжения установок гидромеханизации.
На рис. 11-2 изображена характерная для гидромеханизации схема разработки грунта землесосными снарядами.
Рис. 11-2, Схема производства гидромеханизированных работ по выемке грунта и намыву площадки.
1 Определение «главный» применяется по отношению к понижающей подстанции (ГПП) и распределительному пункту (ГРП), если они обслуживают несколько последующих ступеней трансформации или распределения электроэнергии.
Два земснаряда ЗС-1 и ЗС-2 разрабатывают часть берегового массива, показанного на рисунке штриховкой, одновременно спрямляя русло реки. Грунт в составе гидросмеси (пульпы) подается под давлением, создаваемым грунтовыми насосами, по трубам ТР к перекачивающей грунтонасосной станции ПГС (предполагается, что напор, создаваемый землесосными снарядами, недостаточен для транспортирования гидросмеси). Перекачивающая станция оборудована двумя грунтовыми насосами, каждый из которых служит для повышения напора гидросмеси в подключенном к нему пульпопроводе. От ПГС гидросмесь подается далее к месту укладки грунта на территорию намывной площадки.
Каждая из. электроустановок — землесосные снаряды и бустерная (перекачивающая) станция — питается напряжением 6000 В (6 кВ).
Электрическую нагрузку установок составляют двигатели грунтовых насосов (главный привод), работающие на напряжении 6 кВ, и вспомогательные механизмы с двигателями привода на напряжении. 380 В, питаемые через трансформаторные подстанции 6000/400 В (СКТЛ-6/0,4 кВ). Рабочее напряжение (6 кВ) подается к землесосным снарядам и перекачивающей станции по воздушной линии электропередачи напряжением 6 кВ (ВЛ 6 кВ) от понижающей трансформаторной подстанции ТП 35/6 кВ. Последняя получает питание напряжением 35 кВ по ВЛ 35 кВ от системы электроснабжения через главную понижающую подстанцию ГПП 110/35 кВ.
Рис. 11-3. Схема электроснабжения установок гидромеханизации к рис. 11-2.
Подключение плавучих землесосных снарядов к линии осуществляется гибким кабелем. Кабель проложен по плавучим понтонам, несущим подвижный пульпопровод, соединяющий грунтовый насос с береговым пульпопроводом.
Для освещения зоны намыва при производстве работ в ночное время и для работы передвижного электрокрана (работающего на перекладке труб) используется понижающий трансформатор перекачивающей станции ПГС и трансформаторная подстанция СКТП 6/0,4 кВ, также подключенная к ВЛ 6 кВ.
В месте перехода воздушной линии 6 кВ на кабель устанавливаются шкафы берегового подключения ШБП1 и ШБП2, представляющие собой блоки коммутационных аппаратов с приборами защиты. Шкафы имеют ввод для воздушной линии и оборудованы выходом на кабель (см. §12-3).
Согласно принятым определениям ВЛ 35 кВ является радиальной, а остальные линии (6 и 0,4 кВ) — магистральными.
В зону внешнего электроснабжения входит питающая ВЛ 35 кВ от системы до подстанции 35/6 кВ, в зону внутреннего — подстанция 35/6 кВ и распределительные ВЛ 6 кВ.
На рис. 11-3 представлена схема электрических соединений с питанием от электрической системы, условно показанной квадратом с обозначением ЭС, в соответствии с технологическим планом размещения установок и сетей на строительной площадке (по рис. 11-2).
