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; С_т - 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.