3 Разработка принципиальной схемы электроснабжения

Необходимо обосновать применение радиальной, магистральной или смешанной схем или их сочетания. Следует учитывать характеристику окружающей среды различных отделений, мощность и режим работы потребителей, требования надежности и качества напряжения.

Магистральные схемы применяются в помещениях с нормальной средой и равномерно распределенным технологическим оборудованием. При этом часто трансформатор цеховой подстанции не имеет распределительного щита на низкой стороне, и магистральная сеть выполняется по схеме блока трансформатор-магистраль (рисунок 3.1).

1 – магистральный шинопровод; 2 – распределительный шинопровод; 3 – троллейный шинопровод; 4 – электроприемники

Рисунок 3.1 – Магистральная схема цеховой электрической сети

Наиболее простыми, универсальными и совершенными являются сети выполненные из шинопроводов. В цехах, где имеется несколько подстанции, для повышения надежности магистральные сети питают, как правило, от нескольких подстанций и секционируют нормально отключенными автоматическими выключателями.

Рисунок 3.2 – Взаимное резервирование магистралей

Для питания крановых двигателей и другого внутрицехового электротранспорта применяют троллейные линии, которые выполнены троллейными шинопроводами или троллеями – голыми проводами, для обеспечения контакта токосъемника в любом месте линии.

Радиальные схемы питания (рисунок 3.3) применяются в помещениях с любой средой. Питание мощных электропотребителей, распределительных шкафов (пунктов) или силовых шкафов, от которых производится питание более мелких электропотребителей, производится непосредственно с ТП.

М - электродвигатели; ПР - шкафы распределительные серии ПР8501;

ЕК - электропечь; ККУ - комплектная конденсаторная установка

Рисунок 3.3 – Радиальная схема цеховой электрической сети

Распределительные шкафы обычно запитываются от цеховой ТП (КТП) кабелями, марка и способ прокладки которых, зависят от характера среды в помещении. Достоинством радиальной схемы по сравнению с магистральной являются наиболее высокая надежность и удобство эксплуатации, т.к. при коротких замыканиях прекращают работу один или несколько электропотребителей, которые подключены к поврежденной линии, а остальные продолжают работать. Все потребители могут потерять питание только при повреждении на сборных шинах КТП, но вследствие достаточно надежной конструкции шкафов КТП это маловероятно.

Наличие на ТП и вблизи ее коммутационно-защитных аппаратов отдельных присоединений позволяет легче решать задачи автоматизации управления цеховой электрической сети, чем при рассредоточенных аппаратах, что применяется в магистральной схеме.

Недостатком радиальной схемы является ее большая стоимость из-за большого числа линий к электропотребителям, увеличение протяженности цеховой сети, что приводит к увеличению расхода цветного металла и количества коммутационно-защитных аппаратов.

В чистом виде магистральные и радиальные схемы применяются достаточно редко. На практике наибольшее распространение получили смешанные схемы (рисунок 3.4). В этих схемах распределительные шкафы часто запитываются не от щита ТП, а от магистрального шинопровода [21].

Мощные электропотребители обычно присоединяются непосредственно к щиту ТП или магистральному шинопроводу.

Для дистанционного управления электроприемниками могут использоваться станции управления, предъявляющие комплекты совместно установленных аппаратов управления, защиты, сигнализации и блокировки. Как правило станции управления выполняются открытыми, но могут поставляться и в защищенном исполнении – в шкафах.

Общая классификация сред и помещений анализируется согласно ПУЭ [7].

Выбор конструкции сетей и способов их выполнения осуществляется на основе изучения технологии производства, условий окружающей среды, степени возгораемости конструкций зданий и сооружений и т.д. Т.е. выбор конструкции сетей осуществляется из условий окружающей среды помещений цехов. Согласно ПУЭ электропомещения - помещения или отгороженные (например, сетками) части помещения, в которых расположено электрооборудование, доступное только для квалифицированного обслуживающего персонала.

Сухие помещения - помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60%. Они называются нормальными.

Влажные помещения - помещения, в которых относительная влажность воздуха более 60%, но не превышает 75%.

Сырые помещения - помещения, в которых относительная влажность воздуха превышает 75%.

Особо сырые помещения - помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).

Рисунок 3.4 – Электрическая схема смешанной цеховой сети

Жаркие помещения - помещения, в которых под воздействием различных тепловых излучений температура превышает постоянно или периодически (более 1 сут.) +35°С (например, помещения с сушилками, обжигательными печами, котельные).

Пыльные помещения - помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль, которая может оседать на токоведущих частях, проникать внутрь машин, аппаратов и т. п. Пыльные помещения разделяются на помещения с токопроводящей пылью и помещения с нетокопроводящей пылью.

Помещения с химически активной или органической средой - помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:

1) помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

2) помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

• сырость или токопроводящая пыль;

• токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

• высокая температура;

• возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой.

3) особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

• особая сырость;

• химически активная или органическая среда;

• одновременно два или более условий повышенной опасности;

4) территория открытых электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.

Категории электроприемников и обеспечение надежности электроснабжения выбираются согласно ПУЭ [7].

Причем, категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а также технологической части проекта.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории.

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров.

Электроприемники второй категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники третьей категории - все остальные электроприемники, не подпадающие под определения первой и второй категорий.

Общая классификация помещений и сред приведена в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Общая классификация сред и помещений

В соответствии с температурой воздуха выделяют жаркие помещения. В них под воздействием различных тепловых излучений температура превышает +35 °С постоянно или периодически (более одних суток). Например, помещения с сушилками, сушильными и обжигательными печами, котельные и т.п. В случае кратковременных повышений температуры более +35 °С среду не следует относить к жаркой, что в некоторых случаях избавляет от необходимости усложнения и удорожания сети. Нижний и верхний пределы температуры в помещениях определяются при конкретном проектировании путем изучения климатических факторов в районе, где предполагается строительство объекта, условий отопления и вентиляции проектируемого здания и особенностей технологического процесса. Например, для электромашинных помещений нижний предел температуры обычно устанавливается равным + 5 °С, а верхний — на уровне до +35 °С. Однако в отдельные жаркие дни из-за несовершенства вентиляции температура в этих помещениях может повышаться до +40 °С и более, что не должно учитываться в расчетах [23].

В производственных помещениях температура воздуха поддерживается в холодное время на уровне 15 — 16 °С, а в жаркие летние дни не должна превышать +35 °С. В горячих цехах металлургических заводов температура воздуха может достигать 50 — 55 °С, что должно учитываться в расчетах внутрицеховых электрических сетей и при выборе электрооборудования.

В зависимости от влажности среды помещения делятся на сухие, влажные, сырые и особо сырые. Для их характеристики используется понятие «относительная влажность воздуха ψ», измеряемая в процентах. Относительная влажность — это отношение имеющегося при определенной температуре количества влаги в единице объема воздуха к тому количеству, при котором неизбежно произойдет выпадение росы (при той же температуре).

Сухими называются помещения, в которых ψ < 60 %. При температуре не выше +35 °С и отсутствии технологической пыли, химически активной и органической среды такие помещения называются нормальными. Во влажных помещениях пары, или конденсирующаяся влага, выделяются кратковременно, в небольших количествах и соблюдается условие 60 % < ψ < 75 %. Сырыми считаются помещения, в которых длительное время ψ > 75 %. К особо сырым относятся помещения, в которых ψ ~ 100 % (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой). Пыльными называются помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводниках, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п. Различают помещения с токопроводящей и нетокопроводящей пылью [23].

Помещения с химически активной или органической средой — это помещения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования. Пожароопасными являются такие среды в помещениях или на открытом воздухе, где применяются или хранятся горючие вещества; взрывоопасными — среды, в которых по условиям технологического процесса могут образовываться взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом, кислородом или другими окислителями, а также взрывоопасные концентрации различных веществ в виде пыли или волокон, находящихся во взвешенном состоянии. В таких помещениях сами электроустановки представляют опасность из-за возможности пожара или взрыва вследствие перегрева проводников, образования искр и т.п. [23].

Согласно ОНТП 24—86 «Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности», помещения делятся на пять категорий (А, Б, В, Г, Д), характеристики которых приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной

опасности