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

увеличивается в отношении 2 : 1,73 = 1,155, или на 15,5%. Схема может быть применена для передачи элек­ троэнергии только к одному мощному приемнику, напри­ мер к электропечи, где шины соединяют в треугольник на электродах или перед гибкой частью короткой сети. При соединении шин в треугольник очень важно иметь одинаковые сопротивления всех фаз, так как в противном случае в треугольнике, образованном обмотками вторич­ ного напряжения трансформатора и ошиновкой до обра­ зования треугольника, возможно протекание токов ну­ левой последовательности, которые не проявляются во

Рис. 6-28. Векторные диаграммы токов и кривые квадратов плотностей токов в отдельных шинах.

а — с расщепленными фазами; б — с переплетенными фазами; в — со спаренными фазами.

внешней сети, но могут перегрузить обмотки вторичного напряжения трансформатора. Схема с прямыми и обрат­ ными проводами имеет ограниченное применение.

С х е м а с о с п а р е н н ы м и ф а з а м и исполь­ зует эффект переноса мощности таким образом, что пере­ пое получается симметричным по всем фазам и скомпен­ сированным. В этой схеме при двух шинах на фазу каждая половина одной фазы связывается индуктивно с половина­ ми каждой остальной фазы. Если в одной паре она высту­ пает как отстающая фаза, то в другой паре — как опере­ жающая. В результате получается оригинальная маг­ нитно-уравновешенная система, являющаяся симметрич­ ной при несимметричном положении проводников. Как указывалось выше, в индуктивно связанных цепях с на­ пряжениями, сдвинутыми по фазе на 120°, в каждой паре

205

фаз происходит взаимное размагничивание и поворот векторов в разные стороны на угол больше 120°. Полная векторная диаграмма токов в схеме со спаренными фазами и распределение плотности тока по высоте шины полу­ чаются более благоприятными, чем при других схемах (рис. 6-28 а, б). Схема спаренных фаз была впервые опубликована в 1943 г. Фишером и Фрэнком; в 1954 г. Кэтальдо и Шекман показали дополнительные преиму­ щества этой схемы при несимметричных нагрузках. В 1956 г. автором было дано теоретическое обоснование

носительно другой стано­ вится безразличным. Каждая пара шин может быть заключена в стальной кожух, который увеличивает ин­ дуктивную связь в паре и тем самым эффект переноса мощности. Поскольку положение пар относительно друг друга безразлично, то по конструктивным'соображениям наиболее распространенными схемами расположения шин в шестиполосных шинопроводах по схеме спаренных фаз

жения приняты в конструкциях магистральных шинопро­ водов типа ІПМАна 1600—2 500 и 4000 А. Разрабатываются шинопроводы на 6 300 А.

Величина Ад при бифилярной проводке прямоуголь­ ными шинами получается 1,02—1,04. Учитывая увели­ чение поворота векторов тока на 15%, получаем теорети­ ческое значение Кп = 1,02 -1,152 = 1,35.

Практически поворот векторов тока в реальных усло­ виях не достигает 30° и величина Ка получается равной

206

примерно 1,3. Одновременно уменьшается индуктивное сопротивление шинопроводов со спаренными фазами типа ШМА на токи 1 600, 2 500 и 4 000 А до 0,02 Ом/км.

Преимущество схемы со спаренными фазами состоит также в том, что она сохраняет свои положительные ка­ чества при несимметричной и даже однофазной нагрузке в стационарном режиме и при переходных^ процессах^ При нагрузке фаз AB в фазе С, образующей замкнутый виток из двух шин с перемычками, индуцируется ток,

Рис. 6-30. Шинопровод серии ШМА58 со спаренными фазами 1 500 А, 380 В, защищенный сеткой, проложен­ ный по нижнему поясу фермы цеха.

восстанавливающий магнитное равновесие системы. Это делает схему наиболее удобной для питания нагрузок от однофазных сварочных машин большой мощности, что подтверждается практикой Горьковского автозавода. На рис. 6-30—6-32 приведены примеры прокладки шинопро­

водов в цехах.

Несмотря тіа широкое распространение шинопроводов типа ШМА их недостаток состоит в отсутствии нулевой шины. Первые конструкции шинопроводов ШМА вообще не имели нулевой шины, что приводило к необходимости прокладывать дополнительную шину вдоль шинопровода при наличии однофазных нагрузок напряжением 220 В. Экспериментальные исследования показали, что в этом

случае ток однофазной нагрузки проходит в основном по кожуху. Сопротивление стального кожуха получается меньше, чем сопротивление цепи фаза-нуль за счет нали­ чия стали кожуха между фазным и нулевым проводами, резко повышающей индуктивное сопротивление. Новая кон­ струкция шинопровода типа ІПМА73 будет иметь боковые стенки из алюминия, выполняющие роль нулевых шин.

Рис. 6-31. Шинопровод серии ШМА58, полностью за­ крытый листом.

При переменных токах 60—120 кА и выше применяются трубчатые медные шины, расположенные по схеме пере­ плетенных фаз, с охлаждением водой. При трубчатом сечении проводника эффект близости получается всегда отрицательным, а магнитные поля всегда больше, чем при бифилярных проводниках прямоугольных шин. Если требуется искусственное охлаждение шин водой для повы­ шения плотности тока и сокращения размеров шинопро­ водов, по конструктивным соображениям более рациональ­ ным является применение пустотелой шины прямоуголь­ ного сечения. Толщина стенки шины должна быть равной глубине проникновения; это может быть обычная шина с трубками для охлаждающей воды, расположенными по середине наружной стороны шины, при этом внутренняя сторона шины должна быть сближена с другой шиной для получения бифилярности.

Гибкая часть короткой сети электропечей выполня­ ется из специальных гибких кабелей марки МГГ 500,

208

1 000 мм2, собрапиых из медных проволок селением 1 мм2. Для экономии меди кабели заключают в резиновый шланг с водяным охлаждением, что позволяет повысить плот­ ность тока и уменьшить число кабелей на фазу. Позднее был разработан специальный гибкий водоохлаждаемый кабель типа КВС-1000. Кабель состоит из стальной спи­ рали, образующей внутренний канал для воды, вокруг

Рис. 6-32. Прокладка шинопроводов серии ШМА68ІІ (ВАЗ в Тольятти).

которого расположены медные проволоки общим сечением 1 000 мм2, снаружи кабель имеет резиновую оболочку. Кабель КСВ-1000 допускает ток 4 500 А при высокой плот­ ности тока (4, 5 А/мм2) за счет водяного охлаждения.

Согласно исследованиям применение водоохлаждаемых кабелей существенно уменьшает индуктивное сопро­ тивление гибкой части короткой сети за счет уменьшения числа кабелей и сближения изолированных кабелей раз­ ных фаз. Это преимущество вполне оправдывает повышен­ ные потери электроэнергии при водяном охлаждении.

6-7. СЕТИ ДЛЯ МНОГОАМПЕРНЫХ УСТАНОВОК ПОСТОЯННОГО ТОКА

К этой группе относятся сети постоянного тока элек­ тролизных установок, установок электромагнитных насо­ сов постоянного тока, а также магистральные сети при

209

схеме блок преобразователь—магистраль (БПМ). В на­ чальный период развития нашей индустрии при дефиците цветных металлов для установок постоянного тока при­ менялась сталь, сечения которой выбирались по экономи­ ческой плотности тока 0,3—0,4 А/мм2, что вызывало боль­ шой расход стали. В настоящее время в качестве провод­ ников для установок постоянного тока,как правило, приме­ няются алюминиевые шины. Применение медных шин огра­ ничивается установками, где алюминиевые недопустимы по условиям агрессивности среды. Для обычных цеховых сетей постоянного тока применяются магистральные двух­ полюсные шинопроводы типа ШМАД с алюминиевыми шинами на токи 2—3—5 кА. Для электролизных цехов применяются специальные голые алюминиевые шины сече­ нием до 50 X 500 мм, собираемые в пакеты для получения необходимого сечения шинопровода. Сечения шин электро­ лизных установок, работающих с большим временем потерь в течение года, выбираются по экономической плотности тока (для алюминия 0,4—0,5 А/мм2 и для меди 0,7—0,9 А/мм2) и проверяются по потере напряжения и допусти­ мой нагрузке по нагреву. .

Допустимый ток для медных и алюминиевых многопо­ лосных шинопроводов определяется с применением коэф­ фициента К, зависящего от числа шин в пакете (см. при­ ложение ПШ).

Потеря напряжения

At/ = 2/м-J ,

где І ш— расчетный ток, А; I — длина шинопровода, м; s — сечение шинопровода, мм2; р — удельное сопротивле­ ние, Ом-мм2/м.

Величина располагаемой потери напряжения в сетях для цехов металлопокрытий принимается 10% напряжения источников питания 6 или 12 В, т. е. 0,6—1,2 В. В цехах электролиза с мощными шинопроводами на десятки и сотни тысяч ампер общая располагаемая потеря напряже­ ния зависит от условий технологии и напряжения прео­ бразователя. Принимаются специальные меры к снижению потерь напряжения в контактах, которые нормированы и тщательно контролируются. Все соединения шин выпол­ няются сваркой или с помощью накладок на болтах.

Шинопроводы в цехах металлопокрытий проклады­ ваются обычно в подвальных помещениях на изолирую­

210

щих клицах по специальным стойкам или на подвесных конструкциях. Применение кабельных каналов не реко­ мендуется, так как они заливаются электролитом, водой и т. и. Шинопроводы в электролизных цехах прокладываются на изоляторах из фарфора, диабаза и других материалов в зависимости от условий среды. При высоких напряжени­ ях электролизных сетей принимаются специальные за­ щитные меры (см. § 16-2). Для коммутации шинопроводов (например, для шунтирования ванн на время ремонта) применяются накладки — отрезки шин, соединяемые бол-

Рис. 6-33. Схема устрой­ ства разъединителя для шинопроводов электро­ лизных цехов.

1 — нож разъединителя; 2 — шины; з — изоляционная рукоятка стягивающего бол­ та; 4 — гайка, приваренная к шине; 5 — гайка, прива­ ренная к болту.

тами, или разъединители на большие токи, изготовляемые в монтажных мастерских (рис. 6-33). Перед отключением болты, имеющие рукоятки, отпускаются, и разъединитель легко отключается приводом. При включении ножи за­ мыкаются приводом, затем болты затягиваются при по­ мощи изолированной рукоятки. Подобные разъединители на 7—15 кА вполне оправдали себя в эксплуатации в усло­ виях сильнокоррозийной среды, где работа с нормальными накладками была затруднена.

В качестве коммутирующих аппаратов на большие токи применяются неавтоматические выключатели напряжением 450 В с водяным охлаждением типа ВВШ, выполняемые на токи 12,5—25—50 кА и собираемые из блоков на 12,5 кА. Потери электроэнергии в выключателе ВВШ-500 на 50 кА, состоящем из четырех блоков 12,5 кА, состав­ ляют 6 кВт, что требует для их отвода 520 л воды в час (рис. 6-34). Разрабатываются блоки выключателей на 125 и 250 кА.

211

В многоамперных установках постоянного тока отсут­ ствуют эффекты (поверхностный и близости) н плотность тока по сечению проводников получается равномерной. Однако мощные магнитные поля, возникающие при токах выше 100 кА, создают своеоб­ разные эффекты, иногда за­ трудняющие технологические

процессы.

Так, при одностороннем подводе шинопроводов к ван­ не электролиза алюминия под действием магнитного поля поверхность жидкого алюми­ ния принимает наклонное положение, что мешает нор­ мальной работе, и потребова­

6-8. ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И СЕТИ ПОЖАРООПАСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

В пожароопасных помещениях и наружных установках необходимо устранить возможность "Ъбразования электри­ ческой искры, а также повышения температуры выше нормальной. Электродвигатели в этих установках в за­ висимости от класса помещения согласно ПУЭ должны применяться в следующих исполнениях: для класса П-І — брызгозащищенное, закрытое, закрытое обдуваемое или продуваемое; для класса П-Н — закрытое, закрытое обдуваемое или продуваемое; для класса П-ІІа — защи­ щенное; для класса 11-Ш — закрытое или закрытое об­ дуваемое. Во всех случаях искрящие части, не находя­ щиеся внутри оболочки, должны закрываться пыленепро­ ницаемым кожухом. Для электрических аппаратов и при­ боров должно быть предусмотрено исполнение: для класса ГІ-І — пыленепроницаемое или маслонаполнениое; для класса Н-П — пыленепроницаемое; для класса П-Па —

212