ГЛАВА IV.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ.
§ IV.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.
Приступая к проектированию, учащийся должен располагать, исходными данными, характеризующими объект и требования к его электроснабжению. Объем и содержание исходных данных определяются конкретной тематикой проекта. В общем случае для проектирования электроснабжения промышленного предприятия необходимы:
основные сведения о продукции, годовой производительности и режиме работы;
чертежи строительной части и чертежи с расстановкой технологического, подъемно-транспортного и санитарно-технического оборудования, технологических и санитарно-технических трубопроводов;
характеристика строительной части в отношении пожаро- и взрывоопасности, влажности, пыльности и агрессивности среды;
характеристика объекта с точки зрения опасности электротравматизма;
требования к грозозащите и защите от статического электричества;
основные параметры электроприемников;
категории электроприемников в отношении обеспечения надежности электроснабжения;
сведения о возможных источниках питания и их основные параметры;
чертежи трасс наружных кабельных линий, воздушных линий с характеристикой грунтов;
сведения о транзитных нагрузках, питание которых предусматривается от проектируемой электроустановки (распределительные устройства, подстанции, линии).
Если заданием на проектирование предусматривается реконструкция объекта электроснабжения, то должны быть сообщены дополнительно сведения, характеризующие соответствующую электроустановку (электрическая схема; трассы, конструкции и параметры электрических сетей; данные о подстанционных сооружениях, электрооборудовании и др.) и позволяющие принять решения о возможности дальнейшего использования элементов электроустановки при реконструкции.
§ IV.2. ОСНОВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО СХЕМЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ.
Основные решения по выбору рода тока и напряжения.
Учащийся должен выбрать род тока и напряжение для питания проектируемой электроустановки. Выбор производится на основании учета технических и экономических факторов.
К техническим факторам относятся: число и мощность электроприемников, их размещение на объекте, вероятная протяженность электрических коммуникаций, параметры имеющихся источников питания и электроприемников, а также требуемые характеристики электроприводов (режимы работы, диапазон и точность регулирования скорости).
К экономическим факторам относятся первоначальные затраты на сооружение электроустановки и эксплуатационные расходы.
При выборе рода тока и напряжения может оказать влияние электрооборудование, поступающее комплектно с технологическим оборудованием, а при реконструкции существующей электроустановки — имеющиеся электроприемники и источники питания.
Во всех случаях отдается предпочтение переменному трехфазному току. Постоянный ток применяется лишь в обоснованных случаях (электролиз, гальванические ванны, электроприводы с регулированием скорости в широких пределах и т. п,).
Из применяемых в сетях переменного тока напряжений 220, 380, 500 и 600 В, а также 6 и 10 кВ наибольшее распространение получила четырехпроводная система напряжения 380/220 В с глухо заземленной нейтралью трансформатора, а также напряжение 6 и 10 кВ. Напряжение 660/380 В весьма перспективно, но возможности его применения в настоящее время ограничиваются ассортиментом и количеством электрооборудования, выпускаемого электропромышленностью.
Для питания переносных электроприемников и аппаратов, рукоятки которых непосредственно находятся в руках человека, применяется переменный ток пониженного напряжения 36 в, а в особо опасных в отношении электротравматизма установках — 12 в. В установках постоянного тока применяются напряжения 110, 220 и 440 в. Наиболее распространено напряжение 220 в.
Вопросы выбора рода тока и напряжения подробно рассматриваются в технической литературе [3, 4, 7, 8, 9].
Распределение нагрузок по пунктам питания.
Располагая сведениями об электроприемниках, учащийся должен сгруппировать электроприемники (нагрузки) по пунктам питания. Количество и размещение пунктов питания определяется исходя из числа и мощности электроприемников и их территориального расположения на объекте. При всех условиях пункты питания размещаются возможно ближе к центрам нагрузок, в местах, удобных для подвода электрических коммуникаций — проводов, кабелей, токопроводов (шинопроводов), удобства монтажа и дальнейшей эксплуатации. При этом надо стремиться к тому, чтобы нагрузки на пункты питания были равновеликими. Должны быть исключены случаи обратного (встречного) питания электроприемников по отношению к направлению основного потока электроэнергии.
Выбор схемы питания электроприемников.
Располагая чертежами с расстановкой технологического оборудования, учащийся может приступить к выбору схемы питания электроприемников. В современных промышленных электроустановках используются магистральная, радиальная и комбинированная схемы распределения электроэнергии (рис. IV.1).
Магистральная схема применяется для питания электроприемников, не нуждающихся в централизованном или сблокированном режиме работы и расположенных в одном направлении от пункта питания.
Рис. IV. 1. Схема распределительной электрической сети
а — магистральная; б — радиальная; в — комбинированная
Радиальная схема применяется преимущественно в тех случаях, когда нагрузки располагаются в разных направлениях от центра питания, имеют сосредоточенный характер и при наличии мощных потребителей энергии, питание которых целесообразно осуществлять непосредственно от распределительного устройства.
Присоединение электроприемников к распределительным устройствам может быть одиночным и отдельными группами с подключением их «цепочкой». При этом не следует объединять в группу более трех электроприемников, а также электроприемники механизмов различного технологического назначения (рис. IV.2).
Комбинированная схема применяется в цехах с электроприемниками различной мощности, расположенными в различных направлениях от пункта питания, при этом питание отдельных групп электроприемников может быть произведено по магистральной схеме.
Выбирая схему распределения электроэнергии, учащийся должен учитывать необходимость резервирования питания электроприемников первой и второй категорий в отношении обеспечения надежности электроснабжения. Резервирование питания для них должно осуществляться с помощью устройства автоматического ввода резерва (АВР). Возможные схемы резервирования питания даны на рис. IV.3.
Выбор схем питания электроприемников надо производить по указаниям, приводимым в литературе [1, 3, 4, 8].
Рис. IV.2. Схема присоединения электроприемников: а — независимое; б — групповое — «цепочкой».
Рис. IV.3. Схема резервного питания: а — с раздельным питанием секций; б — с резервной питающей линией.
Определение электрических нагрузок.
Приступая к расчету электрической сети, учащийся должен определить электрические нагрузки во всех узлах электрической сети и по пунктам питания в целом.
В основе всех методов подсчета нагрузок лежит определение средних нагрузок за определенный период времени и отклонений от этих нагрузок в сторону возможного максимума. Для этого используются различные формулы и коэффициенты, учитывающие влияние тех или иных факторов [3, 7, 8].
Расчет электрических нагрузок на пункты питания может выполняться методом:
эффективного числа электроприемников;
коэффициента спроса;
двучленного выражения;
математической статистики;
удельного расхода электроэнергии на единицу продукции.
Вопрос использования того или иного метода расчета решается исходя из конкретных условий проектируемой электроустановки. Наибольшее распространение в современной практике получил метод эффективного числа электроприемников, которым и следует пользоваться.
