Здавалка
Главная | Обратная связь

ОСНОВИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

Джерела електричної енергії. Передача і розподіл електроенергії

Електрична енергія універсальна: вона зручна для дальніх передач, легко розподіляється по окремих споживачах і за допомогою порівняльних нескладних пристроїв перетвориться в інші види енергії.

Ці задачі вирішує енергетична система, в якій здійснюються перетворення енергії палива або падаючої води в електричну енергію, трансформація струмів і напруги, розподіл і передача електричній енергії споживачам.

Джерелами електричної енергії служать теплові (ТЭС), гідравлічні (ГЭС) і атомні (АЕС) електростанції, що мають загальний режим виробництва енергії. Лінії електропередачі, трансформаторні і розподільні пристрої забезпечують спільну роботу електростанцій і розподіл енергії між споживачами.

Передача і розподіл електроенергії будується за ступінчастим принципом (мал. 3.1). Для зменшення втрат в лініях електропередач (ЛЭП) напругу підвищують за допомогою трансформаторів, що підвищують (ГПП-1) і знижуючих (ГПП-2), встановлюються на електричних підстанціях

. Від крупних підстанцій електроенергія подається безпосередньо до об'єктів, на яких на трансформаторних підстанціях (ТП) проводиться остаточне пониження напруги. Розподіл електроенергії в електричних мережах проводиться, як правило, трифазним змінним струмом частотою 50 Гц.

У початковий період будівництва у видалених районах застосовують як тимчасові джерела електропостачання власні електростанції, як правило, пересувні (мал. 3.2).

2. Споживачі електроенергії

Приймачем електроенергії (електроприймачем) є електрична частина технологічної установки або механізму, що одержуюча енергію з мережі і витрачає її на виконання технологічних процесів. Споживаючи електроенергію з мережі, електроприймач, по суті, перетворить її в інші види енергії: механічну, теплову, світлову або в електроенергію з іншими параметрами (по роду струму, напрузі, частоті). Деякі технологічні установки мають декілька електроприймачів: верстати, крани, і т.п.

Електроприймачі класифікуються за наступними ознаками: напрузі, роду сили струму, його частоті, одиничній потужності, ступеню надійності електропостачання, режиму роботи технологічному призначенню.

По напрузі електроприймачі підрозділяються на дві групи: до 1000 В і понад 1000 В.

По роду сили струму електроприймачі підрозділяються: на приймачі змінного струму промислової частоти (50 Гц), постійного струму і змінного струму частотою, відмінною від 50 Гц (підвищеною або зниженою).

Одиничні потужності окремих електроприймачів і електроспоживачів різні — від десятих доль кіловата до декількох десятків мегават.

По ступеню надійності електропостачання правила пристрою електроустановок (ПУЭ) передбачають три основні категорії:

1.Споживачі, перерва в постачанні яких електроенергією пов'язана з небезпекою для людей або спричиняє за собою великий матеріальний збиток (доменні цехи, котельні виробничої пари, підйомні і вентиляційні установки шахт, аварійне освітлення і ін.) - Вони повинні працювати безперервно.

2.Споживачі, перерва в електропостачанні яких може привести до масового о

3.

4. продукції, простою технологічних механізмів, робочих, промислового транспорту. Перерва в електропостачанні цієї категорії допускається на якийсь час, необхідне для включення резервного живлення силами експлуатаційного персоналу.

5.Споживачі, які не підходять під вказані вище характеристики. Приймачі даної категорії допускають перерву в електропостачанні не більш однієї доби.

Характеристики електроприймачів. До загальнопромислових установок відносяться вентилятори, насоси, компресори, повітродувки і т.п. В них застосовуються асинхронні і синхронні двигуни трифазного змінного струму частотою 50 Гц, на напрузі від 127 В до 10 кВ, а там, де потрібне регулювання продуктивності, — двигуни постійного струму. Характер навантаження рівний, поштовхи її спостерігаються тільки при пуску. Основні агрегати (насоси, вентилятори і т.п.) мають тривалий режим роботи. Дана група електроприймачів відноситься, як правило, до першої категорії надійності. Деякі вентиляційні і компресорні станції відносяться до другої категорії надійності.

Регульований електропривод технологічних механізмів і двигуни верстатів з підвищеною швидкістю обертання отримують живлення від преобразовательных установок. Режими їх роботи різні і визначаються режимом механізму.

Преобразовательные установки на промислових підприємствах служать для живлення електроприймачів, механізмів і установок, які із-за особливостей технологічних режимів повинні працювати або на постійному, або на змінному струмі з частотою, відмінною від 50 Гц.

Перетворювачами струму служать двигуни-генератори, ртутні і напівпровідникові випрямлячі, що харчуються від трифазних мереж змінного струму промислової частоти на напрузі до 10кВ.

До електротехнологічних установок відносяться електронагрівальні і електролізні установки, установки електрохімічної, і ультразвукової обробки металів, електромагнітні установки (сепаратори, муфти), устаткування електрозварювання.

Електронагрівальні установки об'єднують електричні печі і електротермічні установки, які за способом перетворення електроенергії в теплову розділяються на печі опору, індукційні печі і установки, дугові електричні печі, печі конденсаторного нагріву.

Печі опору отримують живлення від трифазних мереж змінного струму частотою 50 Гц, в основному на напрузі 380/220 В.

Індукційні плавильні печі випускаються із сталевим сердечником і без нього, потужністю до 4500 кВ • А. Питание індукційних печей і установок гарту і нагріву здійснюється від трифазних мереж змінного струму частотою 50 Гц, на напрузі 380/220 В і вище залежно від потужності.

Перераховані печі і установки індукційного нагріву відносяться до приймачів другої категорії надійності.

Устаткування електрозварювання харчується напругою 380 або 220 В змінного струму промислової частоти. Потужності устаткування електрозварювання залежно від його типу можуть бути від 100 В-А до 10 MB-А. Дугове електрозварювання на змінному струмі виконується за допомогою одно- або трифазних зварювальних трансформаторів або машинних перетворювачів. На постійному струмі застосовуються зварювальні Для контактної зварки трансформаторы використовуються - або трифазні зварювальні установки.

Устаткування електрозварювання працює в повторно-короткочасному режимі. Однофазні зварювальні приймачі (трансформатори і установки) дають нерівномірне навантаження по фазах трифазної живлячої мережі. Коефіцієнт їх потужності коливається в межах 0,3...0,7. Зварювальні установки по ступеню надійності відносяться до другої категорії.

Потужність електроприводів підйомно-транспортних пристроїв визначається умовами виробництва, її значення коливається від декількох до сотень кіловат. Для їх живлення використовується змінний струм напругою 380 і 660 В і постійний струм напругою 220 і 440 В. Режим роботи — повторно-короткочасний. Навантаження на стороні змінного трифазного струму — симетрична. Коефіцієнт потужності міняється відповідно завантаженню в межах від 0,3 до 0,8. По надійності електропостачання підйомно-транспортне устаткування відноситься до першої або другої Категорії (залежно від призначення і місця роботи).

Електричні освітлювальні установки є в основному однофазними приймачами. Лампи світильників мають потужності від десятків ватів до декількох кіловат і харчуються напругою до 380 В. Светильники загального освітлення (з лампами розжарювання або газорозрядними) харчуються переважно від мереж 220 або 380 В. Светильники місцевого освітлення з лампами розжарювання на 12 і 36 В харчуються через знижувальні однофазні трансформатори. Рівномірне завантаження фаз трифазної мережі досягається шляхом угрупування світильників по фазах. Характер навантаження тривалий.

Електроосвітлювальні установки відносяться до другої категорії надійності. У тих випадках, коли відключення освітлення загрожує безпеці людей або неприпустимо за умовами технологічного процесу, передбачаються системи аварійного освітлення. Лампи ДРЛ, для яких характерне тривале запалення, в таких системах не застосовуються.

 

 

3.3. Схеми електричних мереж

Схеми електричних мереж до 1000 В. Схема силовій мережі визначається технологічним процесом виробництва, категорією надійності електропостачання, взаємним розташуванням ТП або введення живлення і електроприймачів, їх одиничною встановленою потужністю і розміщенням. Схема повинна бути проста, безпечна і зручна в експлуатації, економічна, повинна задовольняти характеристиці навколишнього середовища, забезпечувати застосування індустріальних методів монтажу.

Схеми мереж можуть бути радіальними, магістральними і змішаними — з одностороннім або двостороннім живленням.

При радіальній схемі (мал. 3.3) енергія від окремого вузла живлення (ТП) поступає до одного достатньо могутнього споживача або до групи електроприймачів. Радіальні схеми виконують одноступінчатими, коли приймачі харчуються безпосередньо від ТП, і двоступінчатими, коли вони підключаються до проміжного розподільного пункту (РП).

Радіальні схеми застосовують для живлення зосереджених навантажень великої потужності, при нерівномірному розміщенні приймачів, а також для живлення приймачів у вибухонебезпечних, пожароопасных і запорошених приміщеннях.

Виконуються радіальні схеми кабелями або проводами в трубах або коробах (лотках).

Достоїнства радіальних схем полягають у високій надійності (аварія на одній лінії не впливає на роботу приймачів, одержуючих живлення по іншій лінії) і зручності автоматизації.

Недоліками радіальних схем є: мала економічність із-за значної витрати провідникового матеріалу; необхідність в додаткових площах для розміщення силових РП; обмежена гнучкість мережі при переміщеннях технологічних механізмів, пов'язаних із зміною технологічного процесу.

При магістральних схемах приймачі підключаються до будь-якої точки лінії (магістралі). Магістралі можуть приєднуватися до розподільних щитів підстанції або до силових РП. Магістральні схеми з розподільними шинопроводами (мал. 3.4) застосовуються при живленні приймачів однієї технологічної лінії або при рівномірно розподілених за площею цеху приймачах. Схеми виконуються із застосуванням шинопроводів, кабелів і проводів.

Достоїнствами магістральних схем є: спрощення щитів підстанції; висока гнучкість мережі, що дає можливість переміщати технологічне устаткування без переробки мережі; використання уніфікованих елементів, що дозволяють вести монтаж індустріальними методами. Магістральна схема менш надійна, чим радіальна, оскільки при зникненні напруги на магістралі всі підключені до неї споживачі втрачають живлення. Для підвищення надійності живлення електроприймачів по магістральних схемах застосовується двостороннє живлення магістральної лінії (мал. 3.5).

Схеми мереж електричного освітлення. Система робочого освітлення створює нормальне освітлення всього приміщення і робочих поверхонь. У таку систему входять світильники загального і місцевого освітлення.

Аварійне освітлення забезпечує освітленість для продовження роботи або останову технологічного процесу і для евакуації людей при відключенні робочого освітлення.

 

Ділянки мережі від джерела живлення до групових щитків освітлення називаються такими, що живлять, а від групових щитків до світильників — груповими. Живлячі мережі виконуються трьох- і чотирипровідними по магістральній або радіально-магістральній схемі. Групові лінії залежно від протяжності і навантаження можуть бути двух-, трьох- і чотирипровідними. Живлення мереж робочого і аварійного освітлення може здійснюватися разом з силовою мережею від одного трансформатора. За наявності в цеху декількох однотрансформаторних підстанцій або однієї двохтрансформаторної підстанції мережі робочого і аварійного освітлення повинні харчуватися від різних трансформаторів.

Групові лінії одного приміщення повинні отримувати живлення так, щоб при згасанні частини ламп одних груп групи, що залишилися в роботі, забезпечували мінімальну освітленість до ліквідації аварії. Приклад схеми живлення освітлювальної мережі приведений на мал. 3.6.

3.4. Розрахунок електричних навантажень

Основою раціонального рішення комплексу техніко-економічних питань електропостачання є правильне визначення очікуваних електричних навантажень. Від цього залежать капітальні витрати в схемі електропостачання, витрата кольорового металу, втрати електроенергії і эксплутационные витрати. Електрична потужність, споживана електроприймачем (електричне навантаження), міняється по годиннику доби і залежить від пори року: вночі вона, як правило, значно менше, ніж вдень; у першу зміну — декілька вище, ніж в другу; у зимові дні — в уранішній годинник і увечері — до навантаження додається ще навантаження від електричного освітлення.

Початковими даними для розрахунку електричних навантажень є встановлена потужність електроприймачів і характер зміни навантаження. Під встановленою потужністю (Ру) груп споживачів розуміють сумарну паспортну потужність всіх електроприймачів. Наприклад, встановлена потужність баштового крана рівна сумі номінальних потужностей всіх його електродвигунів.

В результаті розрахунку визначається максимальне (розрахункова) навантаження, яке служить основою для вибору перетину токоведущих частин, втрат потужності і напруги в мережах, вибору потужності трансформаторів і компенсуючих пристроїв.

Для кожної групи електроприймачів існує деяке певне співвідношення між величинами розрахункової (Рр) і встановленої потужності. Це співвідношення називається коефіцієнтом попиту:


З

Знаючи встановлену потужність і коефіцієнт попиту даної групи споживачів, можна визначити розрахункову потужність:

Розрахункову реактивну потужність (Q0) визначають по формулі

де tg ф знаходять для кута ф, косинус якого визначають з паспортних даних установки.

Повна розрахункова потужність силового навантаження визначається як

До розрахункового силового навантаження необхідно додати потужність на освітлення. Розрахунки зручно вести в табличній формі (табл. 3.1).

Таблиця 3.1

Визначення розрахункового навантаження

 

Групи навантажень р до. COS ф tg<p   кВт Op квар 3» КВ-А
Силове навантаження       & Vs- af   & •?
Баштові крани       %      
Ручні машини і електроінструмент           '
Зварювальні агрегати             f
Разом по силовому навантаженню              
Електричне освітлення              
Зовнішнє             \
Внутрішнє            
Разом по електричному освітленню              
Всього по будівельному майданчику              

Примітка. Значення Р, Кс, cos ф визначають по довідковій літературі. Значення Рр, Qp, Sp розраховують по формулах (3.2), (3.3), (3.4) відповідно. Підсумкові рядки визначаються як сума відповідних розрахункових навантажень: наприклад Рр5; = />р.

Компенсація реактивній потужності. Втрати електроенергії при передачі по проводах трифазної лінії визначається формулою

де W ' — втрата електроенергії, кВт-ч; Р — передавана потужність, кВт; R — активний опір живлячій лінії, Ом; / — час, ч; U — напруга передавальної мережі, В.

Формула показує, що втрати при передачі деякій потужності Р назад пропорційні квадрату напруги, при якій проводиться передача, і квадрату коефіцієнта потужності.

Звідси витікає, що для зниження втрат електроенергії треба використовувати вищу напругу, прагнути до скорочення протяжності мереж до 1000 В, застосовувати заходи по підвищенню коефіцієнта потужності.

На значенні коефіцієнта потужності електроустановки негативно позначається наявність малозавантажених електродвигунів і трансформаторів. Тому в першу чергу проводяться заходи організаційного порядку, направлені на те, щоб природний коефіцієнт потужності досяг максимального значення. Якщо цих мерів недостатньо, то застосовують батареї конденсаторів, синхронні двигуни.

Методика розрахунок величини і місця розташування конденсаторів складна, але в наближених розрахунках значення ємкості (квар) визначають по формулі

де Qc — ємкість конденсаторної батареї; Р — розрахункова активна потужність навантаження, квар; tg cp — розрахунковий тангенс.

За каталожними даними вибирають найближчий стандартний конденсатор. Встановлюють батареї конденсаторів або на підстанції, або безпосередньо у споживача.

3.5. Трансформаторні підстанції

Трансформаторні підстанції служать для прийому електроенергії, перетворення напруги і розподілу електричної енергії на об'єкті. За призначенням розрізняють наступні види трансформаторних підстанцій:

головні (що підвищують і знижують) підстанції, призначені для підвищення напруги лінії електропередач при великих відстанях. Знижуючі або такі, що підвищують підстанції (головні понизительные підстанції — ГПП) служать пунктами прийому електроенергії від енергосистем і перетворення її

напруга для подальшого розподілу по крупних об'єктах. Висока напруга таких підстанцій зазвичай може бути 1150...30 кВ, низьке — 35 ...6 кВ (частіше всього 10 кВ);

розподільні, або просто трансформаторні підстанції (ТП), в яких електроенергія, що поступає від ГПП, трансформується з вищої напруги 35 ...6 кВ на нижче 660/380 або 380/220 В, на яке і розрахована більшість споживачів. На будівництві, проте, мають місце і могутні споживачі електроенергії по 6 і 10 кВ (землесосні снаряди, крокуючі екскаватори, компресори).

Устаткування ТП складається з трансформаторів, апаратів комутації і захисту, пристроїв управління, контролю і обліку електроенергії. Схема ТП типу будівельної комплектної трансформаторної підстанції з одним трансформатором показана на мал. 3.7. З високого боку трансформатор приєднаний до лінії через замикаючий контакт і високовольтний запобіжник (замість них може бути встановлений вимикач навантаження або масляний вимикач). Захист від перенапруження здійснюється розрядником. Обмотки трансформатора сполучені в «зірку», з боку нижчої напруги нейтраль глухо заземлена. По конструктивному виконанню розрізняють відкриті, закриті, пересувні підстанції.

До відкритих, устаткування яких встановлюється на відкритому повітрі, відносяться щоглові підстанції з трансформаторами, встановленими на дерев'яних або залізобетонних опорах. На мал. 3.7 зображена підстанція з одним трансформатором, приєднаним до ЛЭП. Трансформатор і апаратура вищої напруги розташовані на П-образній щоглі на висоті 4 м, а розподільний пристрій (розподільний щит) 380/220 В — внизу в шафі. Для установки трансформаторів повної потужності 160...400 кВ-А застосовують А-подібні і П-образні опори. Відкриті підстанції можуть бути виконані також з установкою трансформатора на помості, а розподільного щита — в металевій шафі на рівні землі. На таких ТП передбачаються огорожа і зовнішнє освітлення.

Закриті ТП (мал. 3.8) розташовуються в приміщеннях . В умовах будівництва такими будівлями можуть бути виробничі об'єкти або спеціальні споруди. До закритих трансформаторних підстанцій відносяться також комплектні підстанції КТП або СКТП (будівельні комплектні трансформаторні підстанції). Електроустаткування КТП розміщується в металевому корпусі. Введення 6... 10 кВ може бути кабельним або повітрям.

 

Пересувні підстанції (мал. 3.9), які також можуть бути комплектними, вмонтовуються на авто- або залізничній платформі.

Технічні характеристики силових трансформаторів. Основним конструктивним типом силового трансформатора напругою до 10 кВ є трифазний трансформатор з природним масляним охолоджуванням. Використовуються і сухі силові трансформатори (тобто повітряноохолоджуваний). Вони безпечні відносно пожежі і тому ними комплектуються ТП в будівлях з підвищеними вимогами пожежної безпеки. Для роботи в умовах підвищеної вологості сухі трансформатори непридатні, тому в умовах будівельного майданчика їх не застосовують.

У всіх трансформаторах передбачається можливість зміни коефіцієнта трансформації в межах ± 10 % напруги, вказаної в паспорті.

Промисловість випускає трифазні силові трансформатори за певною шкалою потужностей: 10; 16; 25; 40; 63; 100; 250; 400; 630; 1000; 1600 КВ-А. В умовах будівельних майданчиків трансформатори напруги 10/0,4 і 6/0,4 кВ застосовуються переважно потужністю 100 і 630 КВ-А.

Визначення типу і потужності силового трансформатора. Вибір типу, потужності ТП, її розташування обуславливается величиною, характером електричних навантажень і їх просторовим розташуванням.

Розрахунок ведеться в такій послідовності:

визначається місцеположення ТП з урахуванням положення небезпечних зон, розташування під'їзних шляхів і доріг. Трансформаторні підстанції бажано розташовувати ближче до могутніх споживачів;

при визначенні потужності трансформатора необхідно одночасно вирішувати питання про компенсацію реактивній потужності. При компенсації на стороні 0,4 кВ виходить розрахункова потужність трансформатора:

де Рр — розрахункова активна потужність навантаження, кВт; Qp — розрахункова реактивна потужність навантаження, квар; Q3 — реактивна потужність енергосистеми (як правило, Q3 = 0,33 Рр); Би — коефіцієнт завантаження трансформатора (для однотрансформаторної підстанції В = 0,95. ..1,0).

З довідкових даних вибирають найближчий трансформатор рівної або більшої потужності.

РОЗДІЛ 4. ЕЛЕКТРИЧНІ МЕРЕЖІ БУДІВЕЛЬНИХ МАЙДАНЧИКІВ

4.1. Класифікація електричних мереж

Електричні мережі служать для передачі і розподілу електричної енергії. Вони підрозділяються на повітряні лінії, кабельні лінії і електропроводки.

Повітряні лінії прокладаються на відкритому повітрі і складаються з голих (неізольованих) проводів, підвішених на ізоляторах по опорах (по одиночних стовпах або по конструкціях складнішої форми).

Кабельні лінії прокладаються переважно під землею, в траншеях, каналах, колекторах і складаються з одного або декількох, спільно прокладених, кабелів.

Електропроводки прокладають усередині будівель і споруд або по їх зовнішніх стінах. Вони виконуються ізольованими проводами різних марок і кабелями з гумовою ізоляцією, розрахованими на напругу до 1000 В.

На будівельних майданчиках для живлення електроенергією будівельних механізмів і електроосвітлювальних установок споруджуються в основному тимчасові електричні мережі, що складаються переважно з повітряних ліній, як дешевших і легко здійснимих. Усередині будівель, що будуються, виконуються тимчасові електропроводки. Кабельні підземні лінії застосовують тільки в окремих випадках, коли з тих або інших причин використання повітряних ліній на даній ділянці будівництва неможливе.

Електричні мережі на будівельних майданчиках мають специфічні особливості, пов'язані з живленням електроенергією пересувних будівельних машин і механізмів. При зміні типу цих машин, їх розташування і кількості міняється і місцеположення центрів електричного навантаження на території будівництва.

Звідси і витікає основна особливість мереж на будівельних майданчиках: вони повинні бути мобільні (рухомі), здатні швидко слідувати за змінами електричного навантаження.

У зв'язку з цим на будівництві грають велику роль переносні ділянки електромереж, що виконуються переважно шланговими кабелями, і так звані інвентарні електротехнічні пристрої різного роду, легко переміщувані з місця на місце. До таких пристроїв відносяться:

пересувні трансформаторні підстанції;

пересувні і переносні розподільні шафи;

подключательные пункти;

освітлювальні вежі;

пускові ящики для електродвигунів.

Переносні ділянки електромереж і інвентарні пристрої у поєднанні з тимчасовими повітряними лініями забезпечують подачу електроенергії в різні точки будівельного майданчика в короткі терміни і з мінімальними витратами. Всі електричні мережі споруджуються відповідно до вимог Правил пристрою електроустановок (ПУЭ). До тимчасових електромереж пред'являються ті ж вимоги, що і до постійних. Строге дотримання цих вимог при споруді тимчасових електромереж є необхідною умовою забезпечення електробезпеки що працюють на будівельному майданчику.

4.2. Дроти і кабелі, інвентарні електротехнічні пристрої

Основним матеріалом для токоведущих жил проводів і кабелів в даний час є алюміній. Для виготовлення голих проводів застосовується також сталь. Мідь, хоч і володіє більшою електропровідністю, чим алюміній, застосовується у вельми обмежених випадках (наприклад, коли необхідна особлива гнучкість дроту).

Як ізоляційні матеріали для виготовлення ізольованих проводів і кабелів застосовують головним чином гуму, кабельний папір, просочений спеціальними складами, і синтетичні матеріали — пластмаси, такі як полихлорвинил, поліетилен, полівінілхлорид і ін. Пластмасова ізоляція володіє поряд позитивних властивостей і тому з кожним роком знаходить все більше застосування у виробництві кабельної продукції.

Всі дроти і кабелі, як голі, так і ізольовані, випускаються нашій промисловістю за єдиною шкалою перетинів токоведущих жив: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400 мм2.

Токоведущие жили проводів і кабелів виготовляють переважно багатодротяними, тобто звитими з декількох проволікав для додання дроту гнучкості.

Голі дроти. Для повітряних ліній на будівельних майданчиках застосовують голі алюмінієві і сталеві дроти. Застосування голих мідних проводів при будівництві нових повітряних ліній в даний час заборонене.

Голі алюмінієві дроти (мазкі А) випускаються багатодротяними перетином від 16 до 400 мм2. В умовах будівельних майданчиків вони застосовуються зазвичай перетином не понад 150 мм2.

Сталеві голі дроти виготовляються як багатодротяними (мазкі ПС і ПМС), так і однодротяними (марка ПСО). Багатодротяні дроти випускаються перетином від 25 до 95 мм2, а однодротяні нормуються по діаметру 3; 3,5; 4 і 5 мм.

Особливий тип голих проводів представляють сталеалюминевые дроти, що складаються із сталевого троса, на який навиті алюмінієві проволікай. Сталевий трос служить для збільшення міцності дроту. Сталеалюміневиє дроту в умовах будівельних майданчиків застосовуються мало (вони призначені для споруди ліній електропередачі напругою 35 кВ і вище).

Силові кабелі. Кабелем називають одножильний або частіше багатожильний ізольований провід спеціальної конструкції в герметичній оболонці. Кабелі, призначені для передачі електроенергії, носять назву силових.

Силові кабелі в даний час випускаються головним чином з алюмінієвими жилами (одно-, двух-, трьох- і чотирижильні), з ізоляцією з паперу, просоченого маслоканифольным складом, а також з пластмасовою ізоляцією.

Відмітною особливістю кабелів є наявність герметичної (алюмінієвою, свинцевою або пластмасовою) оболонки, призначеної для оберігання від проникнення всередину кабелю вогкості. У зв'язку з цим при прокладці силових кабелів застосовують особливі методи з'єднання їх за допомогою спеціальних сполучних муфт. Вільні кінці піддаються особливому обробленню з герметичним оконцеванием.

Кабелі, що призначаються для прокладки безпосередньо в землі, в траншеях, захищені від механічних дій (поверх герметичної оболонки) бронею із сталевих стрічок, покритою зверху шаром кабельної пряжі, просоченої бітумом.

Уявлення про конструкцію кабелів з паперовою просоченою ізоляцією дає мал. 4.1. Четверта жила кабелю (мал. 4.1, би) служить нульовим дротом і робиться меншого перетину (близько половини перетину фазних жил).

Кабелі на напругу 6 і 10 кВ відрізняються від кабелів на напругу до 1 кВ посиленою ізоляцією токоведущих жив.

Для електропостачання будівельних майданчиків застосовують в основному наступні марки силових кабелів з паперовою ізоляцією:

а) при напрузі до 1 кВ — кабель ААБ, силовий броньований, в алюмінієвій оболонці, з алюмінієвими жилами, призначений для прокладки в траншеях; у разі прокладки в каналах (наприклад, при використанні постійних побудов підприємства, що будується) застосовується такий же кабель, але без зовнішнього покриву з кабельної пряжі понад броню — броньований голий — мазкі ААБГ;

б) при напрузі 6 і 10 кВ — кабель ААБ і АСБ тієї ж конструкції, що і низьковольтні, також для прокладки в траншеях, але в алюмінієвій або свинцевій оболонці.

На напругу до 1 кВ застосовують трьох- і чотирижильні кабелі, на 6 і 10 кВ — трижильні.

Кабелі з просоченою паперовою ізоляцією мають ряд недоліків: їх не можна сильно згинати, оскільки при різких вигинах псується ізоляція жив (радіус вигину повинен бути рівний не меншого 15 зовнішнім діаметрам кабелю); не можна прокладати при низьких температурах без попереднього прогрівання (із-за крихкості оболонки), не можна прокладати на велику висоту по вертикалі, оскільки в цих умовах при нагріванні кабелю струмом з нього починає витікати просочувальний склад, і ізоляція кабелю втрачає свої властивості.

Вказаних недоліків не мають силові кабелі з пластмасовою ізоляцією. Такі кабелі з ізоляцією з поліетилену або полівінілхлориду в полівінілхлоридній оболонці броньовані і неброньовані з кожним роком отримують все більше застосування. Промисловість випускає їх на напругу 1; 6 і 10 кВ трьох- і чотирижильними з перетином жив до 150 мм2. У марках цих кабелів друга буква указує матеріал герметичної оболонки (У — полівінілхлорид), а третя — матеріал ізоляції (П — поліетилен, В — полівінілхлорид). Наприклад: кабель мазкі АВПБ — з алюмінієвими жилами, з поліетиленовою ізоляцією, в полівінілхлоридній оболонці, броньований; кабель мазкі АВВБ — такий же, але з полівінілхлоридною ізоляцією.

До достоїнств кабелів з пластмасовою ізоляцією крім усунення вказаних вище недоліків, властивих кабелям в паперовій просоченій ізоляції, слід віднести також відсутність металевих (алюмінієвих або свинцевих) оболонок, що знижує масу кабелів і витрату кольорового металу на їх виготовлення.

Настановні дроти і кабелі. Дроти з гумовою і пластмасовою ізоляцією (настановні) і кабелі з гумовою ізоляцією служать для виконання електропроводок. Випускають їх, як правило, на напругу до 500 В з алюмінієвими жилами; з мідними жилами виготовляють тільки особливо гнучкі дроти.

Назвемо найбільш вживані в умовах будівництва марки настановних проводів і кабелів з гумовою ізоляцією:

АПР і АПВ — дроти одножильні алюмінієві, перший з гумовою ізоляцією в обплетенні з просоченої бавовняної пряжі, другої, — з полихлорвиниловой ізоляцією і без обплетення; призначення — прокладка по роликах і ізоляторах, а також в трубах і безпосередньо (без труб) в каналах і порожнечах будівельних конструкцій;

ПРГ і ПВГ — гнучкі дроти з мідними жилами з великого числа тонких проволікав; застосовуються для з'єднання рухомих частин машин і апаратів;

АВРГ і АНРГ — кабелі з алюмінієвими жилами з гумовою ізоляцією в герметичній оболонці з полихлорвинила, двух- і трижильні прокладаються безпосередньо по поверхні стенів і стель; використовуються для прокладки в сирих приміщеннях і в приміщеннях з хімічно активним середовищем;

АППВ і АПН — плоскі дроти двух- і трижильні з алюмінієвими жилами в ізоляції з полихлорвинила (АППВ) або гуми (АПН); призначення — постійні електропроводки в освітлювальних мережах; прокладаються приховано або відкрито, безпосередньо по стінах і стелях (без роликів);

ПРД і ПРВД — двожильний витий дріт (шнур) з мідними жилами з гумовою ізоляцією в обплетенні з бавовняної пряжі або в полихлорвиниловой оболонці.

Шлангові кабелі і дроти. Для приєднання рухомих електроприймачів призначені шлангові кабелі і дроти. Їх застосовують на будівельних майданчиках: для живлення електроприводу пересувних будівельних машин і механізмів — кранів, екскаваторів, компресорів; для живлення зварювальних трансформаторів, електроінструменту і т.д. Випускаються вони тільки з мідними жилами, сплетеними з тонкої тяганини (для більшої гнучкості). Для захисту від механічних дій і від проникнення вогкості до токоведущим жил шлангові кабелі і дроти на додаток до гумової ізоляції жил мають товсту (5...8 мм завтовшки) гумову оболонку. Особливість їх — наявність додатковою, такою, що так званою заземляє, жили, призначеної для заземлення корпусів будівельних механізмів з електроприводом.

Для живлення електроприймачів напруги до 500 В на будівництві застосовують шлангові кабелі і дроти переважно наступних марок:

ШРПС — шлангові шнури переносні (для живлення електроінструментів, зварювальних трансформаторів і переносних світильників); двух- і трижильні з додатковою заземляючою жилою;

КРПТ — шлангові кабелі переносні важкі (для живлення електроприводу будівельних механізмів) двух- і трижильні з додатковою заземляючою жилою (мал. 4.2);

ГРШ і ГРШН — шлангові кабелі шахтні (врубові) гнучкі трижильні із заземляючою жилою; відрізняються більшою (в порівнянні з маркою КРПТ) міцністю;

ПРГД — шлангові дроти гнучкі для дугової зварки одножильні.

Для живлення будівельних машин з високовольтним електроприводом промисловістю випускаються шлангові кабелі на напругу 3 і 6 кВ наступних марок:

КШВГ і КШВГЛ - кабелі шлангові високовольтні гнучкі трижильні з додатковою заземляючою жилою;

ГТШ — шлангові кабелі гнучкі, торф'яні; застосовуються для живлення електроприводу будівельних механізмів в особливо сирих місцях; мають посилену гумову

ізоляцію і заземляюче обплетення (під шлангом) з мідних проволікав; виготовляються також і для напруги до 500 В.

Інвентарні електротехнічні пристрої. Застосування інвентарних (пересувних і переносних) електротехнічних пристроїв упорядковує електрогосподарство будівельного майданчика, підвищує надійність роботи і забезпечує велику безпеку тих, що працюють на будівництві. Пристрої ці вельми різноманітні. Крім описаних вище комплектних пересувних підстанцій КТП, на передових будівництвах широко застосовують також інвентарні розподільні шафи для під'єднування окремих ліній (мал. 4.3), подключательные пункти для будівельних механізмів і електроінструменту (мал. 4.4), силові ящики, обладнані описаними вище блоками предохранитель—выключатель (мал. 4.5), стійкі і вежі для світильників і прожекторів і ряд інших пристроїв. При будівництві багатоповерхових виробничих корпусів, а також житлових і суспільних будівель вельми доцільне застосування інвентарних стояків з металевих або жорстких гофрованих паперових труб із закладеними в них проводами і поэтажными коробками «відбору потужності». Такі стояки встановлюються в сходових клітках будівлі, що будується. Наявність їх дозволяє правильно, зручно і безпечно організувати тимчасове електропостачання будівлі, що будується.

4.3. Пристрій електричних мереж на будівельних

майданчиках

Для живлення силових і освітлювальних електроустановок, що працюють при напрузі до 1 кВ, на будівельних майданчиках відповідно до рекомендацій Сніпа застосовують чотирипровідні мережі напругою 380/220 В. У чотирипровідних мережах нульова точка трансформатора (або генератора) обов'язково заземляється.

Для живлення ТП бажано застосовувати мережі напругою 10 кВ, оскільки при підвищенні напруги умови електропостачання поліпшуються, а мережі виходять легше (потрібні менші перетини проводів). Тільки у тому випадку, коли на майданчику працюють будівельні машини (наприклад, могутні екскаватори) з високовольтним електроприводом, доводиться застосовувати для електромереж будівельного майданчика напругу 6 кВ.

Як ми вже говорили, кабельні підземні лінії для тимчасових електромереж на будівництвах майже не застосовуються. Тому в першу чергу ми познайомимося з пристроєм повітряних ліній і електропроводок.

Повітряні лінії. Опори повітряних ліній рекомендується застосовувати або дерев'яні із залізобетонними пасинками (приставками), або залізобетонні (мал. 4.6). Використовувати опори, виготовлені цілком з дерева, недоцільно із-за їх недовговічності. Застосування залізобетонних пасинків, замінюючих нижнюю, найбільш схильну до гниття,, частина опори збільшує терміни служби дерев'яних опор.

Для кріплення проводів на опорах повітряних ліній напругою до 10 кВ включно застосовують штирьові ізолятори; для ліній напругою 380/220 В — ізолятори типу ТФ, ЙШЛИ і ШО (останні многошейковые для відгалужень); для ліній напругою 6... 10 кВ — типу ШС (мал. 4.7). Ізолятори до опор кріпляться: до стійок опор — на крюках, а до траверсів (поперечним брусам) — на штирях. Для прив'язки проводів до ізоляторів використовують тонку наволочу з того ж матеріалу, що і дріт.

Роботи по установці опор ВЛ в даний час виконують, як правило, механізованим способом. Найбільш трудомісткі роботи — риття ям під опори — проводять буровими машинами. Як тягові механізми для натяжки проводів зазвичай застосовують автомашини. Для роботи по монтажу проводів використовують телескопічні автовежі і монтажні гідропідйомники на автоході. Застосування цих механізмів значно полегшує і прискорює працю електромонтерів при монтажі проводів, оскільки виключає необхідність підйому на опори на кігтях. З'єднання проводів ВЛ виконується за допомогою трубчастих овальних обтискових з'єднувачів; ці з'єднувачі обжимаються спеціальним інструментом. Для ліній 380/220 В допускається також з'єднання проводів скручуванням з подальшим пропаюванням.

При будівництві повітряних ліній повинні дотримуватися встановлені габарити — відстані від наинизшей крапки проводів до землі. Ці габарити такі: для ВЛ напругою 380/220 У в населених місцевостях, на заводських територіях і будівельних майданчиках — не меншого 6 м, а в ненаселених місцях — не меншого 5 м; для ВЛ напругою 6... 10 кВ ці відстані відповідно збільшуються до 7 і 6 м.

Електропроводки. Постійні електропроводки виконують як відкрито, так і приховано — в трубах, в каналах, в порожнечах будівельних конструкцій, під шаром штукатурки і т.п.

Тимчасові електропроводки в будівлях, що будуються, а також у виробничих приміщеннях будівельного майданчика виконуються відкрито, тобто по поверхні будівельних конструкцій, по фермах і т.п. Дроти прокладаються на ізоляторах або, в сухих приміщеннях, на роликах. Зовнішні електропроводки (проводки по стінах будівель і споруд, по будівельних лісах) і перекидання між близько розташованими будівлями виконуються тільки на ізоляторах. Ізолятори типу ТФ використовуються так само, як і на повітряних лініях. Встановлюють їх на таких же крюках, якорях і штирях. Положення ізоляторів при цьому завжди повинне бути вертикальним. Ролики встановлюють в будь-якому положенні, кріплять їх на шурупах, гвинтах (до металу) і на спеціальних пристроях. Дроти прив'язують до ізоляторів і роликів м'яким оцинкованим сталевим дротом з підмоткою дроту в місці кріплення ізоляційною стрічкою.

При виконанні тимчасових електропроводок (ізольованими проводами) на будівельних майданчиках повинні дотримуватися наступні відстані по висоті: не меншого 2,5 м — над робочими місцями; Зм — над проходами і 5 м — над проїздами. На висоті менше 2,5 м від землі, підлоги або настилу дроту повинні бути захищені від механічних пошкоджень (поміщені в короби, труби і т. п.). Зовнішні електропроводки по стінах будівель прокладають на висоті не меншого 2,75 м від рівня землі; введення повітряних ліній в будівлі повинні отстоять від землі також не менше, чим на 2,75 м. Пристрій такого введення приведений на мал. 4.8. При цьому проходи через стіни і перекриття настановних проводів виконуються в ізоляційних трубках, які оконцовываются ізолюючими фарфоровими і пластмасовими втулками або, в сирих місцях, воронками.

Кабелі типу ВРГ і НРГ прокладають відкрито, безпосередньо по стінах і перегородках з кріпленням дужками. Висота їх прокладки над підлогою не нормована. При виконанні проводки одножильними проводами (АПР, АПВ і ін.) в сталевих трубах, наприклад при підведенні живлення до стаціонарно встановлених будівельних механізмів або верстатів, всі три дроти трифазної лінії повинні прокладатися в одній трубі (щоб уникнути нагріву труби за рахунок вихрових струмів і перемагнічування).

Переносні ділянки електромереж, що виконуються шланговими проводами і кабелями, використовуються зазвичай у поєднанні з повітряними лініями і тими або іншими інвентарними пристроями. Повітряна чотирипровідна лінія напругою 380/220 В підводить електроенергію до інвентарної розподільної шафи або подключательному пункту, а далі вже за допомогою переносних ділянок мережі енергія підводиться до пересувних будівельних машин, зварювальних установок і т.п.

Підземні кабельні лінії.

В порівнянні з повітряною лінією подача енергії підземним кабелем є надійнішою. Разом з тим, підземний кабель надійний тільки за умови повного його збереження, щонайменший прокол герметичної оболонки кабелю (особливо кабелю з паперовою просоченою ізоляцією) неминуче спричиняє за собою аварійний вихід його з ладу при експлуатації. Тому необхідно правильно організувати зберігання кабелю до його прокладки (кабель поставляється намотаним на дерев'яних барабанах). Кінці кабелю повинні бути герметично закладені.

Якщо необхідно відрізувати на барабані шматок кабелю, кінець кабелю, що залишився, повинен бути негайно запаяний (або герметично закритий яким-небудь іншим способом).

Герметичність кабелю повинна бути забезпечена і при його прокладці: на кінцях кабельної лінії виконуються спеціальні кінцеві закладення, а в зовнішніх установках застосовуються кінцеві муфти. При необхідності з'єднання кінців кабелю ця операція проводиться в спеціальних кабельних муфтах. Виконання кінцевих закладень і монтаж кабельних муфт, особливо у кабелів напруги вище 1 кВ, є відповідальною операцією, що вимагає точного виконання правив, чистоти і акуратності. Ця робота доручається спеціально навченим електромонтерам — кабельникам.

Трудомісткі земляні роботи при прокладці підземних кабелів (риття траншей, їх засипка і ін.) проводяться, як правило, механізованим способом з використанням траншейних екскаваторів, бульдозерів і інших будівельних машин. Кабельні траншеї робляться завглибшки 800 мм, вважаючи від планувальної відмітки майданчика. Ширина траншеї для одного кабелю 350...400 мм, для двох кабелів 600 мм.

4.4. Вибір перетину проводів по допустимому нагріву і допустимій втраті напруги

Розрахунок електричних мереж для електропостачання будівельного майданчика, у тому числі і тимчасових, проводиться проектними організаціями, розробляючими проект організації будівництва.

Разом з тим, працівникам будівництва (будівельникам і монтажникам) у ряді випадків доводиться на місці вирішувати питання про вибір перетину проводів тієї або іншої тимчасової лінії, не передбаченої проектом, але необхідній для подачі електроенергії до якого-небудь будівельного механізму або до тимчасової освітлювальної установки.

Правильний вибір перетину проводів і кабелів має вельми істотне значення. Перетин проводів з одного боку належного бути вибрано достатнім для того, щоб втрата напруги при передачі необхідної потужності не перевершувала допустимих меж і щоб дріт не перегрівався під дією струму, що проходив по ньому. З іншого боку, перетин проводів повинен бути вибраний економно, з найменшою витратою кольорового металу. Перегрів проводів струмом швидко приводить до виходу їх з ладу і перерві в електропостачанні. Підвищена втрата напруги і пов'язане з нею пониження напруги у електроприймачів погіршує їх роботу: момент електродвигунів, що обертає, і світловий потік електричних ламп різко зменшується. Так, наприклад, пониження напруги проти номінального на 10% зменшує момент асинхронних двигунів, що обертає, на 19%, а світловий потік ламп розжарювання на 30%.

Встановлені допустимі відхилення напруги від номінального у різних електроприймачів. Так, на затисках електродвигунів ці відхилення від номінальної напруги, як правило, повинні бути не більш +5%, зниження напруги у найбільш видалених ламп освітлення промислових підприємств і громадських будівель, а також прожекторних установок повинне бути не більше 2,5% номінальної напруги, а у найбільш видалених ламп світильників зовнішнього освітлення і освітлення житлових будівель — не більше 5 %.

Вибір перетину проводів проводять по наступних двох чинниках:

по допустимому нагріву проводів струмом (іншими словами по їх пропускній спроможності);

по допустимої втрати напруги.

З двох величин перетину, визначених по двох вказаних чинниках, вибирають більше, округляючи його до найближчого стандартного перетину. При цьому для повітряних ліній вирішальним чинником виявляється, як правило, допустима втрата напруги, а для переносних шлангових кабельних ліній, електропроводок і підземних кабельних ліній невеликої протяжності визначальною ознакою є їх пропускна спроможність (по допустимому нагріву).

Вибір перетину рекомендується вести в такому порядку:

для проводів повітряних ліній визначати перетин по допустимій втраті напруги і потім перевіряти по допустимому нагріву;

для настановних, ізольованих проводів, шлангових і інших кабелів, — спочатку визначати перетин по допустимому нагріву і потім перевіряти на допустиму втрату напругу.

Вибір перетину по допустимому нагріву (допустимому струму). Сила струму, що тривало протікає по провідникові, при якій встановлюється тривала допустима температура нагріву, називається допустимою силою струму по нагріву /д. Величина його залежить як від марки дроту або кабелю, так і від умов прокладки і температури навколишнього середовища. Деякі дані стосовно мереж напругою 380/220 У в умовах будівельних майданчиків приведені в табл. 4.1.

Вибір перетину провідника по нагріву зводиться до порівняння розрахункового струму (7р) з допустимим табличним значенням для прийнятих марок дроту або кабелю.

При виборі повинна дотримуватися умова

Значення розрахункової сили струму для (/р) лінії, що живить окремий трифазний електродвигун визначається по формулі

де Рн — номінальна потужність електродвигуна, кВт; до — коефіцієнт завантаження двигуна, що приймається рівним 0,85...0,90; UH — номінальна напруга двигуна (380 В); г|д — ККД двигуна (приймається рівним 0,85...0,92; для двигунів кранів — 0,80...0,85); cos <p — коефіцієнт потужності двигуна (приймається рівним 0,80...0,90; для двигунів кранів — 0,70...0,75).

Великі значення ККД і коефіцієнта потужності приймають для крупніших електродвигунів — порядка 30 кВт.

Розрахункова сила струму для лінії, що живить електропривод будівельної машини з багаторуховим електроприводом на змінному струмі (наприклад, баштові крани), приблизно визначається по аналогічній формулі:

де pj. — сумарна номінальна потужність всіх електродвигунів машини, кВт; kc — коефіцієнт, що враховує різночасність роботи електродвигунів машини (коефіцієнт попиту для однієї машини), приймається рівним 0,7...0,8.

Вибір перетину по допустимій втраті напруги. Втратою напруги в трифазній лінії називають арифметичну різницю між лінійною напругою на початку і в кінці лінії. Допустиму втрату напруги від джерела живлення до споживача електроприймача в мережах 380/220 В зазвичай приймають у розмірі 5,5...6,5%. При цьому, якщо живлення до будівельного механізму подається шланговим кабелем, приєднаним до повітряної лінії, то допустиму втрату напруги зазвичай приймають для повітряної лінії у розмірі 5...5,5%, а для шлангового кабелю — 0,5... 1,5% (залежно від його довжини). Сумарна втрата напруги не повинна перевищувати вказаних вище меж.

де Д ?/ — втрата напруги, В; 7 — сила струму в лінії, А; / — довжина лінії, км.; г0 і xq — активне і індуктивне сопротивлние

Втрата напруги в трифазній лінії визначається формулою

 

одного дроту, Ом/км. (табл. 4.2); cos ф — коефіцієнт потужності електричного навантаження; sin ф — тригонометрична функція, по величині відповідна значенню коефіцієнта потужності (cos ф).

Якщо задатися допустимою втратою напруги (5,5... 6,5 %), необхідний перетин визначають по формулі

Таким чином, втрата напруги залежить як від активного, так і від індуктивного опору проводів лінії. Індуктивний опір ВЛ зіставно з активним, і тому його необхідно враховувати. Розрахунок втрати напруги такої лінії проводять по формулі (4.4). У кабельних же лініях і в електропроводках індуктивний опір малий, тому в розрахунку кабельних ліній (шлангових і інших) невеликої довжини і електропроводок величиною х нехтують і розрахунок проводиться по формулі

де S — перетин дроту, мм2; р — питоме активне сопротивлеОм-мм2 .

ние ----- (для алюмінію = 31,5); А?7— допустима втрата

км.

напруга %.

Таблиця 4.2

Електричні характеристики проводів і кабелів ліній напругою 380/220 В

 

 

Перетин дроту, мм2 Активное сопротивление, Ом/км Индуктивное сопротивление, Ом/км
Медные провода и кабели Алюминиевые провода и кабели Сталеалюми-ниевые провода Воздушные линии
1,5 12,6 - - -
2,5 7,55 12,6 - -
4,65 7,9 - -
3,06 5,26 - -
1,84 3,16 3,21 -
1,20 1,98 2,06 0,36

Закінчення табл. 4.2

 

    Индуктивное
Перетин Активное сопротивление, Ом/км сопротивление, Ом/км
прово-    
так, мм2 Медные провода и Алюминиевые провода и Сталеалюми-ниевые Воздушные
  кабели кабели провода линии
0,74 1,28 1,38 0,35
0,54 0,92 0,85 0,34
0,39 0,64 0,65 0,33
0,28 0,46 0,46 0,32
0,20 0,34 0,33 0,31
0,158 0,27 0,27 0,30
0,123 0,21 0,21 0,29
0,103 0,17 0,17 0,28
0,078 0,132 0,132 0,27

Приклад. Визначити перетин кабелю для живлення баштового крана з сумарною потужністю електродвигунів Pz = 100 кВт.

По формулі (4.3) визначаємо розрахункову силу струму лінії, приймаючи

З умови (4.1) по табл. 4.1 вибираємо шланговий кабель з мідними жилами мазкі ГРШ перетином 70 мм2 з /д = 200 А.

Перевірку по допустимій втраті напруги для шлангових кабелів не вироблюваний.

 





©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.