Справочник цехового энергетика

Л.Е.Старкова






СПРАВОЧНИК
ЦЕХОВОГО (ПРОМЫСЛОВОГО) ЭНЕРГЕТИКА



Учебно-практическое пособие







Инфра-Инженерия
Москва

2009

УДК 621.31.001.63 ББК31.29-5
      С77
















   Старкова Л.Е. Справочник цехового энергетика /Л.Е.Стар-кова. - М.: ИНФРА-ИНЖЕНЕРИЯ, 2009. - 352 с.

   ISBN 978-5-9729-0021-3



   Изложены вопросы цехового электроснабжения: расчет электрических нагрузок, токов короткого замыкания в сетях напряжением 0,4 кВ, выбор силовых и осветительных сетей, выбор электрооборудования и защитной аппаратуры. Приведены технические характеристики современного цехового электрооборудования.
   Для инженеров и практических работников, занимающихся электроснабжением цехов промышленных предприятий, а также для студентов высших и средних учебных заведений энергетических специальностей.









© Старкова Л.Е., 2009
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2009



ISBN 978-5-9729-0021-3

            Предисловие


   Современное состояние цехового электроснабжения характеризуется острой необходимостью замены устаревшего электрооборудования на новое. Не зависимо от формы собственности, владельцы предприятий вынуждены проводить реконструкцию цехового электроснабжения, т.к. это обеспечит не только работу предприятия, но позволит рационально использовать все возрастающую в цене электроэнергию.
   Не секрет, что работа цехового электрика является весьма напряженной, требующей быстрого решения текущих задач. В таких условиях наличие под рукой справочного материала по цеховому электроснабжению является положительным моментом.
   В справочнике приводятся теоретические сведения по расчетам электрических нагрузок, токов короткого замыкания в сетях напряжением 0,4 кВ, выбору силовых и осветительных сетей и цеховому электрооборудованию.
   В цеховых сетях широко используется комплектное оборудование: комплектные трансформаторные подстанции, комплектные распределительные пункты и шинопроводы. Применение такого оборудования снижает затраты на его монтаж, обеспечивает безопасное обслуживание и ремонт и высокую эксплуатационную надежность. Информация по комплектному оборудованию приведена в разных разделах справочника.
   Надежная работа цеховых сетей обеспечивается правильным выбором защитной аппаратуры и селективным ее действием. В справочнике приведены характеристики современных автоматических выключателей, условия их выбора и проверки, а также время-токовые характеристики выключателей, позволяющие правильно решить вопрос селективного действия защиты.
   Теоретические сведения сопровождаются примерами расчетов.
   Справочник может быть полезен инженерно-техническому персоналу, занимающемуся цеховым электроснабжением промышленных предприятий, а также студентам высших и средних учебных заведений энергетических специальностей.

3

Глава I. НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ





       ГЛАВА I
       НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.
       РЕЗЕРВИРОВАНИЕ




   В правилах устройства электроустановок (ПУЭ) электроприемники в отношении обеспечения надежности электроснабжения делятся на три категории [1].
   К I категории надежности относятся 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.
   Ко II категории надежности относятся 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. К III категории надежности относятся электроприемники, не попадающие под определение первой и второй категорий.
   При этом понятие «категория по надежности» относится к индивидуальным электроприемникам. Для групп приемников правомерно сочетание различных категорий в процентном отношении.

5

Справочник цехового энергетика

   Завышение категории по надежности приводит к усложнению и удорожанию систем электроснабжения за счет резервирования питания.
   Не следует относить электроприемники к I категории надежности, руководствуясь только понятием «значительный ущерб народному хозяйству». Это понятие, согласно [1], следует относить к группе производств, региону, отрасли, но ни к одному предприятию.
   Ко II категории необходимо относить только такое технологическое оборудование, без которого невозможно продолжение работы основного производства на время послеава-рийного режима.
   Электроприемники, работающие на складах, промежуточные накопители, выполняющие вспомогательные технологические операции, часть оборудования инженерного обеспечения зданий, следует относить к III категории.
   Питание потребителей I категории должно осуществляться от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. Перерыв питания при выходе из строя одного из источников допустим лишь на время автоматического восстановления питания [1] . Если схемные решения не обеспечивают непрерывности технологического процесса или резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, то должно быть предусмотрено технологическое резервирование (установка резервирующих агрегатов, устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения).
   Питание электроприемников II категории рекомендуется также обеспечивать от двух независимых взаимно резервирующих источников питания. При нарушении электроснабжения от одного из источников питания допустим перерыв электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригадой.
   При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 суток допускается питание электроприемников II категории от одного трансформатора.
   Электроснабжение электропримников III категории может выполняться от одного источника питания при условии, что перерыв электроснабжения, необходимый для ремонта или

6

  Глава I. НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышает 1 суток.
   Изложенные требования надежности электроснабжения потребителей обеспечиваются путем резервирования питания.
   Для продолжения работы основного производства в пос-леаварийном режиме необходима работа всех электроприемников, отнесенных к I и II категориям, следовательно, питание этих потребителей должно резервироваться.
   Резервировать питание потребителей III категории не требуется.
   При разработке системы электроснабжения следует определять требуемую степень резервирования, равную отношению электрической нагрузки электроприемников, которые должны быть обеспечены питанием резервных источников в послеаварийном режиме (потребители I и II категорий), к суммарной электрической нагрузке объекта.
   Элементы системы электроснабжения, осуществляющие резервирование, выбираются с учетом их перегрузочной способности в послеаварийном режиме.
   Надежность электроснабжения электроустановок до 1 кВ зависит, в основном, от обоснованного выбора независимых источников питания, к которым подключаются сети до 1 кВ.
   Независимыми источниками питания для большинства электроприемников напряжением до 1 кВ являются секции шин низкого напряжения трансформаторных понижающих подстанций, удовлетворяющих требованиям ПУЭ [1]: на каждой из секций сохраняется напряжение в регламентированных пределах в послеаварийном режиме, при исчезновении его на другом или других источниках питания этих электроприемников. При этом каждая из секций шин должна, в свою очередь, иметь питание от независимого источника и секции шин не должны быть связаны между собой или иметь связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной работы одной из секций шин.
   В табл. 1.1 приведены наиболее часто принимаемые категории надежности потребителей электроэнергии. Для взаимно резервируемых потребителей, как правило, принимается I или особая категория надежности.

Справочник цехового энергетика

Таблица 1.1
Категории надежности электроснабжения потребителей

Вид промышленности             Потребители электроэнергии             Категория 
                                                                      надежности
I. Горнодобывающая             Главный вентилятор,                              
1. Угольные шахты и рудники    главный подъем, оборудование                     
                               котельной, освещение, калориферы,                
                               водоотлив                                  I     
2. Горнообогатительные         Приводы вращения лопастей бассейнов              
комбинаты и агломерационные    сгустителей, вращающиеся печи цехов              
фабрики                        обжига, агломерационные машины и их              
                               эксгаутеры                                 I     
II. Объекты газовой            Установка комплексной и                          
промышленности                 предварительной подготовки газа,                 
Предприятия по добыче газа, на дожимные компрессорные станции.            I     
которых осуществляется         Системы КИП и аварийное освещение.       Особая  
подготовка газа                Насосные станции по перекачке                    
                               нефтепродуктов на предприятиях по                
                               добыче газа.                               I     
                               Промежуточные насосные станции с                 
                               емкостью на границе                              
                               эксплуатационных участков                  I     
                               трубопроводов.                             I     
                               Электродвигателя магистральных                   
                               насосов 6-10 кВ и электродвигателя               
                               напряжением 0,4 кВ механизмов,                   
                               обеспечивающих нормальный режим                  
                               работы насосных агрегатов.                       
                               Насосные станции по перекачке              II    
                               нефтепродуктов на предприятиях по                
                               добыче газа.                                     
                               Компрессорные станции попутного газа       II    
                               на нефтяных месторождениях.                      
                               Установки охлаждения газа.                 I     
                               Буровые установки с дизельным или                
                               электроприводом для бурения скважин              
                               до 3000 и более м со сложными                    
                               геологическими условиями.                 III    
                               Газораспределительные станции с                  
                               суточной производит. до 1 млн. м3 /сут           
                               >10 млн. м 3/сут.                          II    
                               Насосные станции противопожарного          I     
                               водоснабжения.                                   
                               Водозаборные сооружения и насосные               
                               хозпитьевого и технического                      
                               водоснабжения.                             II    
                               Вспомогательные цеха.                      II    

8

Глава I. НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ. РЕЗЕРВИРОВАНИЕ

Окончание табл. 1. 1

Ш. Черная металлургия        Газодувки, насосы охлаждения,                   
1. Коксохимические цеха      коксовые машины, кантовочные                    
                             обезграфичивающие лебедки                 I     
2. Установки доменных цехов  Насосы водоснабжения, воздуходувки,             
                             агрегаты газоочистки, системы                   
                             автоматического управления                I     
3. Установки мартеновских и  Привод поворота миксера, краны,                 
конверторных цехов           работающие с жидким металлом,                   
                             установки непрерывной разливки                  
                             стали; привод поворота конвертера               
                             системы управления конвертера             I     
4. Установки прокатных цехов Главный привод непрерывных                      
                             широкополосных станов;                    I     
                             реверсивные станы                        II     
VI. Машиностроительная       Металлорежущие станки серийного                 
промышленность               производства; мелкосерийные                     
                             кузнечно-штамповочные машины и                  
                             прессы                                          
                             Вентиляторы дутья вагранок,                     
                             разливочные краны литейных участков;            
                             деревообрабатывающие станки;             II     
                             инструменты: дрели, шлифовальни,          I     
                             гайковерты, пилы и др.                   II     
                             Электропечи, вентиляция                  II     
V. Бумажно-целлюлозная       Сварочные аппараты, вакуум-насосы;      II, Ш   
промышленность               бумагоделательные машины;                 I     
                             бумажные машины, механизмы               II     
                             подготовительных цехов                          
VI. Промышленность           Приводы вращающихся печей                       
строительных материалов      цементных заводов, компрессоры,                 
                             вентиляторы и насосы                      I     
VII. Общепромышленные        Противопожарные насосы,                         
установки                    питательные насосы паровых котлов,              
                             вентиляторы химических цехов, краны,            
                             работающие с горячим металлом,                  
                             заливочные, загрузочные, разливочные            
                             мартеновских и конверторных цехов,              
                             закалочные термических цехов,             I     
                             мостовые краны, обслуживающие         Категория 
                             мощные гидропрессы свободной ковки     зависит  
                             Поточно-транспортные системы.        от техноло                             Зарядные станции,                     гического 
                             электрооборудование                  назначения 
                             электроремонтных и ремонтных цехов       III    

9

Справочник цехового энергетика

       ГЛАВА II


            РАСЧЕТ ЦЕХОВЫХ
            ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК




           2.1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

   Электрические нагрузки определяют для выбора и проверки электрооборудования системы электроснабжения по условию допустимого нагрева. С их помощью находят потери мощности, электроэнергии, напряжения. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.
   Для характеристики мощности, потребляемой электроприемниками, пользуются следующими понятиями.
   1.   Номинальная активная мощность приемника электроэнергии - это мощность, указанная на заводской табличке или в паспорте приемника электроэнергии (для источника света - на колбе или цоколе) при номинальном напряжении и частоте сети.
   Применительно к многодвигательным приводам, исключая крановые установки, под термином «приемник электроэнергии» следует понимать весь агрегат в целом, а под его номинальной мощностью - сумму номинальных мощностей всех его электродвигателей (приведенных к продолжительности включения ПВ=1). Для крановых установок под термином «приемник электроэнергии» следует понимать электропривод каждого механизма, включая механизмы, приводимые двумя двигателями.
   Для приемников повторно-кратковременного режима (ПКР) работы номинальную мощность определяют по паспортной мощности путем приведения ее к длительному режиму работы (ПВ=1) в соответствии с формулами:

10