WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |
каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет М.А. Мельников ВНУТРИЦЕХОВОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ Учебное пособие 2-е издание, переработанное и дополненное Томск 2002 1 каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ УДК 621.314.075 Мельников М.А. Внутрицеховое электроснабжение:

Учеб. пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2002. - 143 с.

В учебном пособии кратко изложен комплекс вопросов по проектированию и эксплуатации систем электроснабжения цеховых потребителей электроэнергии на напряжение до 1 кВ. Для углубленного изучения теоретического материала по большинству разделов пособия решаются инженерно-практические задачи. Пособие подготовлено на кафедре электроснабжения промышленных предприятий, соответствует программе дисциплины и предназначено для студентов Электротехнического института при ТПУ.

Печатается по постановлению Редакционно-издатель- ского Совета Томского политехнического университета Рецензенты:

В.З.Манусов зав. кафедрой электроснабжения промышленных предприятий Новосибирского технического университета профессор, доктор технических наук, г.

Новосибирск Н.Л.Сафонов главный энергетик АО «Ролтом», г. Томск М303-2002 Темплан 2002 © Томский политехнический университет, 2002 2 каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ ВВЕДЕНИЕ Правила устройства электроустановок разделяют электроустановки по номинальному напряжению на две группы: до 1 кВ и выше 1 кВ. В условиях эксплуатации электроустановки напряжением до 1 кВ обслуживают электрики цехов промышленного предприятия, напряжением выше 1 кВ - электротехнический персонал цеха (участка) сетей и подстанций предприятия. В проектных институтах проектирование электроснабжения цеховых потребителей электроэнергии осуществляется отделом электрооборудования, а проектирование распределительных сетей 6-10, линий и подстанций, питающих предприятие, - отделом электроснабжения.

В связи с этим в настоящем пособии излагается комплекс вопросов по проектированию системы электроснабжения цеховых потребителей электроэнергии на напряжение до 1 кВ и их эксплуатации. Более подробно, в сравнении с другими электроприемниками, рассмотрены асинхронные и синхронные двигатели, в частности, те их характеристики и особенности, которые необходимы для изучения совместной работы электродвигатель - электрическая сеть.

Вопросы компенсации реактивной мощности рассмотрены совместно по энергосистеме и системе электроснабжения предприятия с учетом статической устойчивости напряжения в узлах нагрузки, поскольку, на наш взгляд, только такой подход к компенсации будет наиболее достоверен.

Автором пособия ставилась цель: студент должен уметь преломить теоретические знания в практическое их использование, поэтому материал излагается в таком объеме и такой последовательности, что, имея план расположения электрооборудования в цехе, зная условия среды, технологию производства и располагая значениями установленных мощностей электроприемников, можно спроектировать все элементы цеховой сети напряжением до 1 кВ, а также рассчитать количество и мощность трансформаторов цеховых подстанций с учетом использования компенсирующих устройств. При проектировании электрооборудования цеха компенсирующие устройства выбирались одновременно со всеми элементами системы электроснабжения на напряжение 1 кВ и выше, учитывая снижение токов, протекающих по сети от источника питания до электроприемников, за счет использования средств компенсации реактивной мощности.

Вместе с тем изложение материала препровождено определением системы электроснабжения промышленных предприятий, изложением ее особенностей и требований к ней с позиции экономичности и надежности электроснабжения, рассмотрены классификация системы электроснабжения по уровням (ступеням) и различные трактовки понятий: потребитель электроэнергии и электроприемник. В приложении к пособию приведены справочный материал и примеры расчета.

каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ 1. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 1.1. Определения и общие положения Системой электроснабжения называют совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электрической энергией [11]. Потребители по ГОСТу 19431-84, где изложены термины и определения энергетики и электрификации, - предприятия, организации, территориально обособленные цеха, строительные площадки, квартиры, у которых приемники электроэнергии присоединены и используют электроэнергию. По правилам устройства электроустановок потребителем электроэнергии называется электроприемник или их группа, объединенные технологическим процессом и размещающиеся на определенной территории.

Приемником электроэнергии называют устройство (аппарат, агрегат, механизм), в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования. По технологическому назначению приемники электроэнергии классифицируются по виду энергии, в который данный электроприемник преобразует электроэнергию, а именно: электродвигатели приводов машин и механизмов, электротермические, электрохимические и электросиловые установки, установки электроосвещения, установки электростатического и электромагнитного поля и др.

Электроустановками называют совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, передачи, накопления, распределения электроэнергии и преобразования ее в другие виды энергии. Электроустановка - комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений. Примеры электроустановок: электрическая подстанция, линия электропередачи, распределительная подстанция, конденсаторная батарея и др.



1.2. Особенности электроснабжения промышленных предприятий Энергетика как жизнеобеспечивающая отрасль промышленности обладает рядом особенностей, выделяющих ее из других отраслей промышленности.

Первая особенность энергетики - производство электроэнергии, ее транспортировка, распределение и потребление осуществляются практически в один и тот же момент времени, т.е. имеется баланс:

= + + Р, (1.1) Р Р Р г потр с.н.

= + + Q, Qг Qпотр Qс.н. (1.2) где, Qг - произведенная источником питания (ИП) активная и реакР г каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ тивная мощности;, - потребленная активная и реактивная мощQпотр Р потр ности;, Qс.н.- потребленная активная и реактивная мощность на собстР с.н.

венные нужды ИП, Р, Q - потери активной и реактивной мощности во всех звеньях энергосистемы.

Вторая особенность - это относительная быстрота протекания переходных процессов в ней. Волновые процессы совершаются в тысячные доли секунды. Это процессы, связанные с короткими замыканиями, включениями и отключениями, изменениями нагрузки, нарушениями устойчивости в системе.

Третья особенность - обеспечение электроэнергией всех отраслей народного хозяйства, отличающихся технологией производства, способами преобразования электроэнергии в другие виды энергии, многообразием электроприемников.

Особенности энергетики обусловливают особые требования к системе электроснабжения промышленных предприятий (ЭСПП).

1. Первая особенность энергетики применима на всех уровнях системы ЭСПП.

2. Быстрота протекания переходных процессов требует обязательного применения в системе ЭСПП специальных автоматических устройств, основное назначение которых - обеспечение функционирования системы ЭСПП, заключающееся в передаче электроэнергии от ИП к месту потребления в необходимом количестве и соответствующего качества.

3. Технологические особенности промышленных предприятий различных отраслей промышленности обусловливают различия в применении проектных решений по системе ЭСПП.

4. Современные промышленные предприятия, особенно машиностроительные, характеризуются динамичностью технологического процесса, связанной с непрерывным введением новых методов обработки, нового оборудования, переналадкой производства в связи с непрерывным изменением и усовершенствованием выпускаемой продукции. Это предъявляет требования к системе ЭСПП - высокая ее гибкость.

5. Особенностью системы ЭСПП является и то, что электроэнергия на предприятии рассматривается как одна из компонент производственного процесса, наряду с сырьем, материалами, трудозатратами, и входит в себестоимость выпускаемой продукции. При этом доля энергозатрат в себестоимости продукции зависит от отрасли промышленности: в машиностроении на их долю приходятся 2-3% себестоимости продукции, в энергоемких производствах (электролиз, электрометаллургия и др.) - 20-35%. В то же время перерывы в электроснабжении могут привести к значительному ущербу и даже человеческим жертвам. Стоимость электрической части предприятия составляет до 7% от суммы капитальных вложений в предприятие. Оптимизация затрат на электрическую часть предприятия на стадии проектирования при каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ водит к их уменьшению на доли процентов, в абсолютном же измерении речь идет об экономии значительных средств.

1.3. Основные требования к системам электроснабжения Рационально выполненная современная система ЭСПП должна удовлетворять техническим и экономическим требованиям, а именно:

• обеспечение безопасности работ как для электротехнического персонала, так и для не электротехнического;

• надежность электроснабжения;

• качество электроэнергии, удовлетворяющее требованиям ГОСТ • 13109-97;

• экономичность;

• возможность частых перестроек технологии производства и развития предприятия;

• отсутствие вредного влияния на окружающую среду.

Эти требования обеспечиваются при проектировании и эксплуатации систем ЭСПП.

Система ЭСПП - часть энергосистемы и в энергетическом плане более простая (более низкие напряжения, меньшая мощность и протяженность линий, отсутствие замкнутых контуров и др.) и более сложная в плане использования и преобразования электроэнергии в технологических целях промышленного производства. Электроприемники как электрическая часть технологических агрегатов входят неотъемлемыми элементами в систему ЭСПП и во многом определяют работу этой системы и ее параметры.

1.4. Характеристики промышленных потребителей электроэнергии Потребителей электроэнергии систематизируют по эксплуатационнотехническим признакам: производственному назначению, производственным связям, режимам работы, мощности и напряжению, роду тока, территориальному размещению, требованиям к надежности электроснабжения, стабильности расположения электроприемников.

При проектировании ЭСПП потребителей электроэнергии в основном систематизируют по надежности электроснабжения, режимам работы, мощности, напряжению и роду тока.

Надежность, как одно из требований к системам ЭСПП, определяется числом независимых источников питания и схемой электроснабжения. По надежности электроснабжения в соответствии с требованиями ПУЭ электроприемники разделяются на три категории:

К 1 категории относят электроприемники (ЭП), перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, предприятию, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса и др. Пример каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ ЭП 1 категории: насосы водоснабжения и канализации, газоочистка, приводы вращающихся печей, газораспределительные пункты, вентиляторы промышленные, аварийное освещение и др.





Из состава I категории выделяется особая группа ЭП, бесперебойная работа которых необходима для безаварийной остановки производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования. Например, в черной металлургии - электродвигатели насосов водоохлаждения доменных печей.

Ко II категории относятся ЭП, перерывы в электроснабжении которых приведут к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта.

К III категории относят все остальные ЭП, не входящие в I и II категории.. Это различные вспомогательные механизмы в основных цехах, цеха несерийного производства.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания (ИП).

Перерыв в электроснабжении от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания от другого.

К числу независимых ИП относятся две секции или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при одновременном соблюдении двух условий:

- каждая из секций или систем шин, в свою очередь, имеет питание от независимого ИП;

- секции (системы) шин не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций (систем) шин.

Электроприемники II категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых ИП, перерыв в электроснабжении которых допустим на время, необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой.

Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного ИП при условии, что перерыв электроснабжения, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента системы ЭСПП, не превышает одни сутки.

По режимам работы ЭП разделяют на группы по сходству режимов, т.е. по сходству графиков нагрузки.

Различают три характерные группы ЭП:

• ЭП, работающие в продолжительном или мало меняющемся режиме нагрузки, при этом температура частей машины или аппарата не превышает длительно допустимую (ПР);

• ЭП, работающие в режиме кратковременных нагрузок (КР). В этом режиме температура машины или аппарата во время работы не достига каф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ ет длительно допустимого значения, а во время остановки охлаждается до температуры окружающей среды;

• ЭП, работающие в режиме повторно-кратковременной нагрузки (ПКР). В этом режиме кратковременные рабочие режимы машины или аппарата сменяются кратковременными периодами отключения. При этом нагрев не превышает длительно допустимой температуры, а охлаждение не достигает температуры окружающей среды.

Примерами работы ЭП в продолжительном режиме являются электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов, механизмов непрерывного транспорта. В кратковременном режиме работает большинство электроприемников, станков металлообработки, гидравлических затворов и т.п.

В ПКР работают электродвигатели мостовых кранов, тельферов, подъемников, сварочные установки и т.д. ПКР характеризуется продолжительностью включения (ПВ) в процентах или долях единицы, равной t t в в ПВ = =, + t t t о в ц где tв, tо и tц - соответственно время включения, отключения, продолжительность цикла. Значение при ПКР 10 мин.

Для двигателей подъемно-транспортных машин и других механизмов, работающих в ПКР, устанавливаются стандартные значения ПВ, равные 15, 25, 40 и 60%.

Возникает необходимость пересчета мощности механизма, работающего в ПКР, с паспортной продолжительностью ПВ на ПВ = 100%. Это соотношение имеет вид = =, Р ПВ Р ПВ Р 1 1 2 2 прод где Рпрод - мощность, cоответствующая продолжительному режиму (ПВ = 100%).

В режимах работы необходимо учитывать также несимметричность нагрузки по фазам. Трехфазные электродвигатели и печи - симметричные нагрузки. К несимметричным нагрузкам (одно- и двухфазным) относятся электрическое освещение, однофазные и двухфазные печи, сварочные агрегаты и т.п.

По мощности и напряжению, в зависимости от суммарной установленной мощности ЭП, предприятия разделяются на три группы:

- крупные, с суммарной установленной мощностью ЭП, равной или больше 75 МВт;

- средние, с установленной мощностью 5-75 МВт;

- малые, установленная мощность которых - до 5 МВт.

Для отдельных ЭП одним из главных показателей является их номинальная мощность, у электродвигателей - их номинальная мощность, выраженная в кВт. Для электропечей, сварочных установок их номинальной (ускаф. ЭСПП ЭЛТИ ТПУ тановленной) мощностью является мощность питающих трансформаторов.

Для ЭП, работающих в ПКР, за номинальную принимается мощность, приведенная к продолжительному режиму.

По роду тока все потребители электроэнергии разделяются на три группы:

- работающие от промышленной сети 50 Гц;

- работающие от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

- работающие от сети постоянного тока.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.