Файл: Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий учебник.pdf

статора треугольником, так что при малых нагрузках могут переключаться на звезду в целях повышения коэф­ фициента мощности (см. § 11-2).

4-4. НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК

Электротермические установки. Для электропечей со­ противления к о с в е н н о г о нагрева с металлическими нагревателями более эффективно применение больших сечений, так как нагреватели небольшого сечения быстрее окисляются, особенно при температурах 2 000 °С и выше, и выходят из строя. Подсчеты показывают, что при пони­ жении напряжения на нагревателях до 18—190 В эконо­ мия по расходу нагревателей перекрывает затраты на установку трансформатора и потери в нем. Для понижаю­ щих трансформаторов применимо первичное напряжение 380 или 660 В.

При более мощных печах сечения нагревателей полу­ чаются достаточно большими уже при напряжении 220 В; в этом случае предпочтительно питание напряжением 380/220 В. При мощностях электропечей или их регулируе­ мых зон 100 кВт и выше напряжение на нагревателях 380 В, в этом случае напряжение питания может быть 380 и 660 В с соединением нагревателей соответственно тре­ угольником или звездой.

Для трехзонной печи нагрева заготовок до 1 200 °С мощностью 1 100 кВт напряжение на нагревателях 500 В. Поскольку мощности современных электропечей косвен­ ного нагрева достигают нескольких мегаватт, то возможно выполнение нагревателей на напряжение 660 В.

Электропечи сопротивления п р я м о г о нагрева вы­ полняются с напряжением на изделии 100 В и ниже, что требует всегда понижающего однофазного трансформа­ тора. Питающее напряжение трансформатора в зависи­ мости от мощности, достигающей нескольких мегавольтампер, может быть 380, 660, 6 000 и 10 000 В.

Применение напряжения 660 В для электропечей со­ противления в СССР временно сдерживается по указанным выше причинам.

Дуговые сталеплавильные печи выполняются с транс­ форматорами на первичное напряжение 6 или 10 кВ при мощностях до 10 МВ-А и на 35 кВ при мощностях 15— 45 МВ • А; для более высоких мощностей будет применяться

107

напряжение 110 кВ и выше, как ото имеет место за рубе­ жом.

Руднотермические печи выполняются о трехфазными трансформаторами на напряжение (3, 10, 35 и 110 кВ и

однофазными на 6, 10, 35 и 154/]/ 3 — 89 кВ в зависимости от мощности.

Дуговые однофазные печи косвенного действия для плавки цветных металлов имеют трансформаторы с пер­ вичным напряжением 6 или 10 кВ. Такие же напряжения имеют трансформаторы индукционных печей нормальной частоты и установки злектрошлакового переплава.

Сварочные установки в настоящее время питаются напряжением 380 В и в перспективе могут выполняться для питания напряжением (3(30 В, поскольку все они имеют понижающие трансформаторы. Основной проблемой для машин контактной сварки при переходе на напряжение 660 В будет управляющая аппаратура. До последнего времени управление этими машинами выполнялось игни­ тронными контакторами, к недостаткам которых отно­ сится большая потеря напряжения в самом контакторе (около 15 В). В настоящее время в СССР и за рубежом внедряются тиристорные контакторы, потери напряже­ ния в которых незначительны. Тиристорные контакторы могут быть выполнены на напряжение 660 В и являются весьма перспективными для сварочных установок.

При выборе напряжения питания сварочных установок необходимо учитывать резко переменный характер их нагрузки, обусловливающий необходимость раздельного питания силовой и осветительной нагрузки.

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности выпускаются в трехфазном исполнении на напряжения 220, 380, 500 и 660 В при соединении треугольником. Поскольку мощность конденсатора пропорциональна квадрату напря­ жения и емкости, то при напряжении 660 В для заданной мощности конденсатора требуется емкость в 3 раза меньше, чем при напряжении 380 В. Это удешевляет их конструк­ цию, и удельная стоимость конденсаторов (руб/квар) снижается.

Однофазные конденсаторы выпускаются на напряже­

ния 1 050, 3 150/1/3, 3 150, 6 300/1/3, 6 300 • 10 500/1/3 и 10 500 В. Они соединяются в треугольники или звезду при напряжении сети 6 и 10 кВ, а также в параллельные и по­ следовательные группы для включения в сети 35 и 110 кВ.

108

4-5. НАПРЯЖЕНИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК И СХЕМЫ ПИТАНИЯ СИЛОВЫХ И ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОПРИЕШШКОВ

Для питания общего освещения могут быть применены напряжения 220/127 и 380/220 В. Согласно ПУЭ в поме­ щениях с повышенной опасностью и особо опасных мест­ ное и ремонтное освещение питаются на напряжении 36 В. Для переносных ламп ремонтного освещения при работе в паровых котлах, металлических резервуарах, корпусах металлоконструкций и тому подобных объектах должно применяться напряжение 12 В.

Выбор напряжения для осветительных установок свя­ зан с выбором системы питания силовых и осветительных потребителей от общих или раздельных трансформаторов. С учетом запрещения применения напряжения 220,127 В для вновь сооружаемых предприятий возможны следую­ щие варианты напряжений: при раздельном питании си­ ловых и осветительных потребителей от разных транс­ форматоров

1)силовые 380 В, осветительные 380/220 В;

2)силовые 660 В, осветительные 380/220 В;

при совместном питании силовых и осветительных потребителей от общих трансформаторов;

3)силовые и осветительные 380/220 В;

4)силовые 660 В и осветительные от местных тран­ сформаторов 660/380/220 В.

Практика работы промпредприятий и совершенство­ вание систем их электроснабжения путем приближения трансформаторов возможно блинке к цеховым потребите­ лям привели к тому, что почти все установки, запроекти­ рованные по варианту 1, перешли на работу по варианту 3.

Большинство предприятий в данное время работают по схеме совместного питания силовых и осветительных потребителей от общих трансформаторов при напряжении 380/220 В. Однако в некоторых случаях может возникнуть техническая необходимость в раздельном питании.

При совмещении питания от общих трансформаторов (по варианту 380/220 В) имеются отрицательные факторы, приведенные ниже. Поскольку ПУЭ для питания освети­ тельных установок предусматривают применение напря­ жения не выше 250 В относительно земли, возникает не­

обходимость глухого заземления нейтрали 380/220 В. В этом случае всякое однофазное замыкание на землю при­

109

водит к отключению одной фазы (перегорает предохрани­ тель) или всех трех фаз (при защите автоматами). Таким образом, некоторая повышенная чувствительность уста­ новки к однофазным замыканиям снижает бесперебойность электроснабжения и нежелательна для потребителей 1-й категории.

Большая часть потребителей предприятий относится ко 2-й категории, для которых система с заземленной нейт­ ралью не является помехой. Из 31 обследованного в 1944 г.

рочных машин).

Согласно ГГУЭ и ГОСТ 13109-67 частота колебаний напряжения в пределах до 1,5% у ламп рабочего освеще­ ния при наличии резко переменных нагрузок не ограничи­ вается. Допустимая частота колебаний напряжения в дру­ гих случаях определяется согласно ГОСТ 13109—67 вы­ ражением

ний, %.

Например, колебания напряжения 4% допускаются не более 2 раз в час.

Поскольку силовые и осветительные сети даже при об­ щем трансформаторе выполняются раздельно, то эта цифра относится к колебаниям напряжения на зажимах трансфор­ матора, создаваемым пусковыми токами двигателей с ко­ роткозамкнутыми роторами или работой сварочных машин.

110

1 600 кВ-А при полной нагрузке в зависимости от коэф­ фициента мощности на стороне вторичного напряжения [Л. 1-211. Пользуясь этой кривой, можно определить до­ пустимую частоту пусков асинхронного двигателя большой мощности в зависимости от кратности его пускового тока, мощности и загрузки питающего трансформатора и коэф­ фициента мощности нагрузки.

Пример4-1. Определить допустимость прямого пуска трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором 380 В, 100 кВт от трансфор­ матора мощностью 1 000 кВ -А, загруженного на 70% при cos ср = = 0,9.

Номинальный ток двигателя 184 А, мощность при пуске 790 кВ •А, коэффициент мощности при пуске 0,35.

Р е ш е II и е

1.По кривой рис. 4-1 потеря напряжения в трансформаторе при полной нагрузке 3,35%, а при 70% нагрузке потеря напряже­ ния 3,35 -0,7 = 2,42%.

2.При коэффициенте мощности пусковой нагрузки, равном

=1,16 и cos cf) — 0,65.

5.Суммарная полная мощность трансформатора при пуске двигателя 908/0,65 = 1 400 кВ *А п коэффициент загрузки трапсформатора 1 400/1 000 = 1,4.

6. По кривой рис. 4-1 для cos ср = 0,65 потеря напряжения в трансформаторе при нагрузке 100% получается 4,8%, а при пере­ грузке 4,8 -1,4 = 6,7%, так что колебание напряжения при пуске составляет 6,7—2,42 = 4,28%. Допустимое число пусков в час двигателя 100 кВт при совместном питании силовых ц осветительных потребителей от трансформатора 1 000 кВ -А ■ составит:

ге= у Д -р' = 4 28—І'= 1’83 раза вчас'

Таким образоім, для двигателя мощностью, равной при­ мерно 10% мощности трансформатора, допустимое число пусков в час при совместном питании силовых и освети­ тельных потребителей не должно превышать двух.

Вторым видом пиковых нагрузок, встречающихся наиболее часто, является работа машин контактной сварки.

Пример 4-2. Однофазная сварочная машина мощностью 150 кВ - А работает с номинальной нагрузкой и с cos ф = 0,6. Мощность пи­ тающего трансформатора и его нагрузка,,как в примере 4-1.

Определить колебание напряжения при работе сварочной ма­ шины.

111

Р е ш е н и е

ния в трансформаторе составляет 3,95% и с учетом загрузки 0,95 3,95 -0,95 = 3,76%.

5. Колебание напряжения при работе сварочной машины со­ ставит 3,76—2,42 = 1,34%.

Можно сделать вывод, что при мощности одной свароч­ ной машины, примерно равной 1596 мощности питающего трансформатора, совместное питание ее с осветительной нагрузкой допустимо. При нескольких сварочных маши­ нах возможны наложения их пиков и питание освещения от общего трансформатора недопустимо.

Указанные мощности асинхронных двигателей с корот­ козамкнутым ротором и сварочной машины, допускающие совместное питание с освещением, являются приближен­ ными, и в конкретных случаях необходимо производить соответствующие расчеты.

Для сохранения питания освещения от системы напря­ жения 380/220 В рекомендуется при двух или более тран­ сформаторах на подстанции присоединять рабочее осве­ щение и электросварочные установки или мощные двига­ тели с короткозамкнутыми роторами на разные трансфор­ маторы. Система аварийного освещения может иметь по­ вышенные колебания напряжения и питаться от транс­ форматора, к которому присоединены сварка или мощные двигатели.

. Широко распространенная система совместного пита­ ния силовых и осветительных нагрузок при напряжении 380/220 В длительное время вызывала возражения со стороны светотехников, ссылавшихся на ненормальные режимы уровней напряжения в цеховых сетях промпредприятий. По данным многочисленных обследований от­ клонения напряжения от номинального значительно пре­ вышают нормативы, в результате чего в нагруженные смены происходит резкое снижение светового потока,

ав течение ночных и малозагружепиых смен лампы горят

сперекалом и быстро выходят из строя. Имелись также ссылки на зарубежный опыт, где часто применяется раз­

112