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

меняют контакторы с защелкой или автоматические выключатели, не имеющие защиты минимального напря­ жения.

Г Л А В А В О С Ь М А Я

ЦЕХОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПОДСТАНЦИИ

8-1. ТРАНСФОРМАТОРЫ И СХЕМЫ ИХ ПИТАНИЯ

Для питания электродвигателей, электротехнологических и осветительных установок при напряжениях до 1 000 В в цеховых трансформаторных подстанциях (ТП) применяются трехфазные трансформаторы с первичным напряжением 6—10 и реже 35 кВ с естественным охлаж­ дением, заполненные маслом или негорючей жидкостью — совтолом, а также с естественным воздушным охлажде­ нием и сухой изоляцией. Трансформаторы выполняются о т к р ы т о г о типа, с открытыми изоляторами и рас­ ширителем для масла, для установки в специальных каме­ рах, или з а к р ы т о г о типа — для комплектных под­ станций (КТП), у которых изоляторы закрыты кожухом, с азотной подушкой для масла под небольшим избыточным давлением, допускающим установку как внутри, так и вне зданий. Маркировка означает: ТМ-1000/10 — трех­ фазный масляный трансформатор 1 000 кВ • А с первич­ ным напряжением 10 кВ открытого типа; ТМЗ-1000/10 — то же, но закрытого типа; ТНЗ-1000/6 — то же с первич­

Однофазные трансформаторы изготовляются только на первичное напряжение 110 кВ и выше мощностью 10 МВ - А

ивыше. Поэтому для питания однофазных нагрузок 380

и660 В применяют стандартные трехфазные трансфор­ маторы. При этом необходимо учитывать, что при одно­

фазной нагрузке величина тока в любой фазе не должна превышать номинальное значение, а нейтраль — нагру­ жаться более 25% при схеме У/Уш 40% при схеме y/Z Hи 75% при схеме Д/У„ — номинального тока фазы. Напри­ мер, трансформатор ТМ-1000/10 может быть загружен однофазной нагрузкой 380 В при включении ее на две

262

о

фазы на мощность не более -1 000 = 667 кВ-А, а при

напряжении 220 В и включении нагрузки на фазу —пуль­

на величину (0,25—0,75)-Ц р кВ-А, в зависимости от

схемы соединения обмоток. Такая пониженная пропуск­ ная способность нулевой точки трансформаторов создает затруднения при питании осветительной нагрузки с люми­ несцентными лампами, в сетях которых сечение нулевого провода должно быть равным сечению фазного вследствие прохождения через него третьих гармоник.

Схема соединения обмоток Д/У„, введенная ГОСТ с 1/1 1967 г., рекомендуется в качестве основной, взамен широко применявшейся ранее схемы У/У,„ поскольку она дает меньшие сопротивления нулевой последователь­ ности и улучшает условия защиты от однофазных замы­ каний на землю.

Цеховые трансформаторные подстанции, как правило, не имеют распределительного устройства на стороне высшего напряжения; питающий кабель присоединяется к трансформатору непосредственно, через разъединитель или выключатель нагрузки. Необходимость в. коммута­ ционных аппаратах 6—10 кВ возникает при магистраль­ ной схеме Питания в цепочку нескольких трансформаторов от одного выключателя на РП, а также при наличии газо­ вой защиты у открытого трансформатора и значительном удалении Т11 (200 м и более) от места установки выклю­ чателя. Это связано с необходимостью прокладки контроль­ ного кабеля для передачи отключающего импульса к вы­ ключателю на РП, так что более экономично отключать трансформатор от газовой защиты при помощи выключа­ теля нагрузки на самой ТП.

При магистральной схеме питания трансформатора мощностью 1 000 кВ-А и выше вмецто разъединителя необходимо устанавливать выключатель нагрузки, так как при напряжении 6—10 кВ разъединителем можно отключать холостой ход трансформатора мощностью не более 630 кВ-А.

Для снижения токов к. з. на стороне вторичного на­ пряжения и упрощения защиты обычно принимается раздельная работа трансформаторов. Однако в ряде 'случаев для уменьшения потери напряжения (например, при пуске мощного двигателя, для питания сварочных цехов и др.) принимается параллельная работа цеховых

263

трансформаторов мощностью до 2 500 кВ-Л, замкнутых в конце через шинопроводы.

Снижения колебаний напряжения, например, при сварочной нагрузке можно добиться применением спе­ циальных трансформаторов с пониженным реактивным сопротивлением до 1,5—2% (вместо обычных 5,5%).

Трансформаторы с автоматами серий АВМ или Э на выходе питают секции распределительных щитов или магистраль по схеме БТМ без щита.

8-2. КОМПОНОВКИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ (ТП)

В настоящее время вновь сооружаемые цеховые под­ станции чаще всего выполняются комплектными (КТП), полностью изготовленными на заводах и монтируемыми на местах крупными блоками. На действующих предприя­ тиях имеется много подстанций старого типа с открытыми трансформаторами, которые устанавливались в камерах, на балках выше уровня земли для свободного прохода охлаждающего воздуха снизу под трансформатор. Нагре­ тый воздух выходит через жалюзи над дверью или через тРУбУі сдвинутую в сторону, чтобы дождь или снег не падали на трансформатор. Под трансформатором располо­ жена маслосборная яма, рассчитанная на полный объем масла; при загорании масло трансформатора, протекая сквозь решетку, засыпанную слоем гравия высотой 25 см, гаснет. Гашения масла можно добиться при помощи дренажной трубы с коленом, направленным вверх. Горя­ щее масло, попадая в это колено и полностью его запол­ няя, гаснет от недостатка воздуха. Высокая надежность конструкций баков современных трансформаторов позво­ лила отказаться от маслосборных ям и ограничиться небольшим порогом для удержания лишь части масла.

Цеховые подстанции старого типа с открытыми транс­ форматорами имеют следующие компоновки.

1. О т д е л ь н о с т о я щ и е ТП на один или два трансформатора, с распределительным щитом или без него, а в отдельных случаях с распределительным устрой­ ством высшего напряжения и батареей статических кон­ денсаторов. Примеры компоновок показаны на рис. 8-1. Применяется также открытая установка трансформаторов без камер, иногда с разделительной перегородкой.

264

2. П р и с т р о е н н ы е ТП, у которых одна стена совпадает со стеной цеха, а сама подстанция расположена вне цеха.

3. В с т р о е н н ы е ТП, у которых одна стена сов­ падает со стеной цеха, ,но подстанция занимает площадь цеха.

Рис. 8-1. Компоновки цеховых ТП свнутренней и наружной уста­ новкой трансформаторов.

Т — камера трансформатора; Щ — помещение щита; I — отдельно стоящие; I I — пристроенные и I I I — встроенные.

Компоновки пристроенных и встроенных подстанций такие же, как отдельно стоящих (II и III на рис. 8-1), причем выкатка трансформаторов из камер производится только наружу. Если трансформаторы встроенной под­ станции устанавливаются открыто, то согласно ПУЭ стена цеха должна быть огнестойкой.

4. В н у т р и ц е х о в ы е ТП, все стены которых выходят в цех, могут сооружаться только в помещениях

с производствами категории Г и Д, I и II степени огне­ стойкости по противопожарным требованиям, а в произ­

265

водствах категории В — по специальному разрешению пожарного надзора. Компоновки ТП те же, что указаны выше, но под масляными трансформаторами необходимо устраивать бетонированный маслоприемник на полный объем масла или с отводом масла в дренажную систему через трубу с коленом, в котором гасится горящее масло, или с металлической решеткой, засыпанной слоем гравия для гашения горящего масла.

В качестве внутрицеховых ТП в основном приме­ няются КТП, компоновки которых показаны на рис. 8-2.

ОШ=СГ

Рис. 8-2. Компоновки КТП содним и двумя трансформаторами.

В зависимости от условий производства КТП размещаются в отдельных помещениях или открыто в цехе с легким огра­ ждением (желательно в мертвой зоне работы подъемных механизмов).

Все большее применение находят КТП с двумя транс­ форматорами 1 600 и 2 500 кВ • А вместо трансформаторов 1 000 кВ А. Это сокращает число трансформаторов, упро­ щает схему электроснабжения (в особенности при напря­ жении двигателей 660 В) и дает значительный экономи­ ческий эффект.

Согласно проекту новых ПУЭ на каждой внутрицехо­ вой подстанции может быть установлено не более трех трансформаторов с масляным охлаждением суммарной мощностью не более 3 200 кВ • А, а мощность каждой открыто установленной КТП с масляными трансформа­

266

ваіотся трансформаторы с совтоловым охлаждением, что по опыту ВАЗ дает экономический эффект в упрощении строительных работ (не надо маслосборной ямы) и экс­ плуатации (кожух трансформатора заварен).

На рис. 8-3 показан общий вид КТІТ 2 x 1 600 в про­ цессе монтажа на ВАЗ в г. Тольятти. Справа находится вводной шкаф 10 кВ, за трансформатором располагаются шкафы РУ 0,4 кВ, от которых вверх отходят шинопро­

Рис. 8-3. Монтаж КТ1І мощностью 2 X 1 600 кВ -Ана ВАЗ вг. Тольятти.

При выполнении строительной части камер трансфор­ маторов ТП большое значение имеет правильное устрой­ ство естественной вентиляции, обеспечивающей подачу чистого воздуха под трансформатор и верхний выход нагретого воздуха. При загрязненной окружающей среде рекомендуется подавать воздух вентилятором через филь­ тры, задерживающие пыль и грязь из цеха, или через воздухозаборные шахты высотой 10—15 м во избежание попадания агрессивных газов.

Трансформаторные подстанции с масляными трансфор­ маторами могут размещаться только в первом и втором этажах, а выше — только с сухими или совтоловыми. Установка ТП в подвальных помещениях с точки зрения

267

монтажа й вентиляции неудобна и применяется в редких случаях.

За рубежом T1I иногда располагаются на крыше, особенно в- корпусах большой площади. Опыт примене­ ния «крышевых» ТП на ЗИЛ показал их неудобства в экс­ плуатации, и они были демонтированы.

Подземные ТП для угольных шахт должны удовле­ творять требованиям Правил безопасности в угольных

Рис. 8-4. КТII мощностью 2 x 2 500 кВ -А на ВАЗ вг. Тольятти.

шахтах. Для них применяются сухие трансформаторы, которые выполняются па мощности до 400 кВ-А: стацио­ нарные типа ТСШВ II передвижные типа ТКВШПС (шахт­ ные, взрывозащищенные, кварценаполненные, со стек­ лянной изоляцией). Подземные стационарные подстанции для рудников при отсутствии взрывоопасной среды вы­ полняются по обычным компоновкам, как внутрицеховые [Л. 2-1, 2-2].

8-3. ВЫБОРМЕСТА, ЧИСЛАИ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ЦЕХОВЫХ ТП

При напряжении питания 6—10 кВ местоположение, число и мощности трансформаторов определяются в за­ висимости от величины, характеристики и расположения нагрузок напряжением до 1 кВ с учетом установки кои-

268.

денсаторов, а также возможности размещения T1I в на­ меченном месте.

Ранее цеховые подстанции сооружались вне производ­ ственных корпусов, их число часто ограничивалось по условиям генплана, а на подстанциях, питающих отдель­ ные цехи, приходилось устанавливать по пять и более трансформаторов мощностью до 1 800 кВ-Л каждый.

В 30-х годах инженер А. С. Либерман показал, что при крупных отдельно стоящих подстанциях в сетях напряжением 380 В расход меди на 1 кВт мощности двига­ телей в 6—7 раз больше, чем расход меди на обмотку самого двигателя. Им была предложена система дробле­ ния подстанций и приближения их к центрам нагрузки, что давало большую экономию цветных металлов и сни­ жало потери электроэнергии. Накопившийся опыт про­ ектирования, монтажа и эксплуатации цеховых ТП и данные теоретических исследований позволяют дать доста­ точно конкретные указания по выбору места расположе­ ния ТП, числа и мощности трансформаторов. Прежде всего рекомендуется применение К1Т1, обеспечивающих не зависящий от строительной части индустриальный монтаж, приближение КТП по возможности к центру нагрузки, что обеспечивает максимальную экономию цвет­ ного металла и снижение потерь электроэнергии в цехо­ вых сетях. Место расположения КТП, мощность и число трансформаторов должны покрывать расчетные нагрузки, учитывать условия окружающей среды, необходимую сте­ пень бесперебойности и динамику технологии. Кроме того, выбор варианта размещения ТП и их мощности должен удовлетворять условиям оптимальной экономич­ ности; должна быть обеспечена возможность дальней­ шего увеличения мощности однотрансформаторных КТП при росте нагрузок установкой второго трансформатора.

Для удобства эксплуатации желательно иметь мини­ мальное число типоразмеров трансформаторов.

О т д е л ь н о с т о я щ и е Т П наименее рациональны вследствие удлинения сетей напряжения до 1 000 В и увеличения потерь энергии в них. Они применяются как вынужденное решение для питания цехов, опасных в отно­ шении пожара, взрыва или коррозии. Допустимые рас­ стояния приближения ТП к взрывоопасным цехам регла­ ментируются 0,8—100 м в зависимости от степени взрыво­ опасности цеха, открытой или закрытой установки масля­ ных трансформаторов. Этот вид ТП может также приме-

269