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

пяться для мелких предприятий с небольшими разбро­ санными но территории цехами.

Для большинства нромнредприятий, кроме некото­ рых взрывоопасных цехов нефтехимических комбинатов, как правило, применяются ТП, связанные со зданием цеха.

П р и с т р о е н н ы е ТП, удовлетворяя требованиям экономики, часто вызывают возражения со стороны архи­ текторов и строителей, так как ухудшают внешний вид зданий. Однако при достаточном внимании к архитек­ туре пристроенные ТП с точки зрения эстетики выглядят вполне удовлетворительно и не портят фасада зданий цехов. В частности, пристроенные подстанции хорошо компонуются со зданиями компрессорных и насосных.

В с т р о е н н ы е подстанции позволяют более удачно решить архитектурное оформление стены цеха, однако расположение подстанции на площади цеха не всегда возможно по условиям размещения технологического обо­ рудования. Наименьшие препятствия возникают при размещении встроенных подстанций в бытовых или склад­ ских помещениях.

Встроенные подстанции, выходящие на производствен­

При сооружении пристроенных и встроенных подстан­ ций предпочтение должно отдаваться наружной установке трансформаторов, при которой удешевляется строитель­ ная часть и улучшаются условия охлаждения трансфор­ маторов.

Внутрицеховые ТП следует располагать у колонн цеха, в мертвой зоне работы мостовых кранов. Применяется установка ТП на антресолях, под которыми могут быть проходы конвейеров или какое-то оборудование, иод бункерами и в других местах, где это возможно без ущерба для производства и допускается по условиям работы электрооборудования. В этом отношении удачен зарубеж­ ный опыт расположения в габаритах ферм перекрытий. В главных корпусах современных фабрик и заводов блоки­ руются по нескольку технологических секций и цехов с разнотипными технологическими механизмами и электро­ установками. Площадь таких корпусов достигает не­ скольких гектар, а нагрузка — десятков мегавольт-ампер. В таких корпусах рекомендуется выделять специальные

270

(подстанционные) пролеты для размещения КТП, РП и станций управления, для прокладки кабелей, токопроводов, для установки другого электрооборудования или предусматривать инженерные пролеты, в которых помимо электрического оборудования размещаются вентиляцион­ ные, водоснабжающие и другие вспомогательные уста­ новки.

С1939 г. подстанционные пролеты предусматриваются

вглавных корпусах крупных обогатительных фабрик цветной металлургии, между размольным и флотацион­ ным отделениями. Это позволило значительно улучшить электроснабжение обогатительных фабрик [Л. 8-1].

В производствах без перемещаемого оборудования внутрицеховые ТП с применением индустриального мон­ тажа КТП обеспечивают глубокий ввод напряжением выше 1 000 В к местам потребления электроэнергии, улучшают управление электроустановками и облегчают эксплуатацию электрооборудования.

Принимавшиеся ранее в отдельных отраслях промыш­

ленности, в частности в машиностроительной, оптимальные мощности цеховых ТП до 560 кВ • А соответствовали мини­ мальному расходу цветных металлов в цеховых сетях, которые выполнялись в то время кабелями с медными жилами по радиальным схемам. Однако еще в довоенные годы в связи с распространением магистральных схем питания с применением открытых и закрытых шинопро­ водов, а также в связи с непрерывным ростом удельных плотностей нагрузок и размеров производственных кор­ пусов на промпредприятиях основным типом стал транс­ форматор мощностью 1 000 кВ-А.

Кроме того, выпускавшаяся до 1967 г. распределитель­ ная аппаратура 380 В по своей устойчивости к токам к. з. соответствовала мощности к. з. на стороне 0,4 кВ транс­ форматора не более 1 000 кВ-А.

Однако па многих энергоемких предприятиях прихо­ дилось устанавливать трансформаторы мощностью 1 350— 1 800 кВ • А, а в качестве защитной аппаратуры на вторич­ ной стороне трансформатора устанавливать масляные выключатели или ограничиваться защитой с первичной стороны трансформатора.

Новые автоматы серии А3700 напряжением 660 В на токи 160—250—400—630 А и серии «Электрон» на токи 630, 1 000, 1 600, 2 500, 4 000 А допускают применение трансформаторов 1 600 и 2 500 кВ-А при 380 и 660 В.

271

Исследования оптимальных мощностей КТП показали, что при удельной плотности распределенной нагрузки 0,2 кВ-А/м2 и выше становится выгоднее переходить от

0,35 кВ • А/м2— к трансформаторам мощностью 2 500 кВ • А. Для сосредоточенных нагрузок (например, на обога­ тительных фабриках, бумажно-целлюлозных комбинатах) возникает необходимость установки в одном корпусе трансформаторной мощности до 50 МВ-А, так что КТП наиболее экономично выполнять с трансформаторами

2 500 кВ • А.

При распределенной нагрузке и современной практике сооружения цехов, сблокированных в крупные корпуса, задача выбора мощности трансформаторов КТП сводится к рассмотрению вариантов 1 000, 1 600 и 2 500 кВ-Л. Целесообразность применения трансформатора 630 кВ-А возникает на предприятиях с небольшими зданиями, например в нефтехимической промышленности; еще реже применяются трансформаторы мощностью 400 и 250 кВ - А.

Опыт эксплуатации показывает высокую надежность работы трансформаторов. Например, в крупных прокат­ ных цехах однотрансформаторные подстанции обеспечи­ вают более высокую надежность электроснабжения, чем любой двигатель вспомогательных механизмов или глав­ ных приводов прокатного стана — бесперебойность тех­ нологического процесса. Для резервирования части на­ грузки при отключении трансформатора возможно исполь­ зование перемычек между сетями двух соседних ТП, выполняемыми на 25—30% мощности трансформатора. Двухтрансформаторные КТП обычно применяются при больших плотностях нагрузки, а также при наличии потребителей I категории, которые должны обеспечиваться при отключении одного трансформатора. Мощность по­ следних выбирается с учетом допустимой перегрузки оставшегося в работе трансформатора.

Мощность трансформатора необходимо выбирать с та­ ким расчетом, чтобы загрузка его соответствовала наиболее экономичному режиму, который зависит в значительной степени от стоимости потерь электроэнергии у, руб (кВт-год) [J1. 1-18].

Как видно из рис. 8-5, трансформатор 630 кВ-А имеет довольно ограниченную зону по сравнению с трансфор­ матором 1 000 кВ • А. Поэтому для удобства эксплуатации

272

два-три трансформатора 630 кВ - А целесообразно заменить на трансформаторы 1 000 кВ-А, если число последних измеряется десяткамй.

При малых значениях у оптимальная нагрузка транс­ форматора получается выше номинальной, т. е. выгодно работать с перегрузкой, если она допустима по условиям суточного графика нагрузки, эквивалентной температуры охлаждающей среды, постоянной времени нагрева транс-

Рис. 8-5. Экономические зоны работы трансфор­ маторов 250- 4 000 кВ -А взависимости отстои­ мости потерьэнергииу.

форматора и вида системы его охлаждения. Подобные систематические перегрузки установлены ГОСТ 14209—69.

На каждый процент недогрузки летом допускается дополнительный процент перегрузки зимой, но не более 15% при суммарной нагрузке не более 150%.

Допустимые систематические перегрузки трансфор­ маторов определяются по графикам нагрузочной способ­ ности, приведенным в ГОСТ, в зависимости от суточного графика нагрузки, эквивалентной температуры охла­ ждающей среды, постоянной времени трансформатора и вида системы охлаждения. Для характеристики суточного

273

графика нагрузки применяются два коэффициента. Пер­ вый коэффициент начальной нагрузки Кх определяется из отношения среднеквадратичного тока / ск за 10 ч, пред­ шествующих наступлению перегрузочного максимума, к номинальному току трансформатора / н:

К і — / ск/7н.

Среднеквадратичный ток за 10 ч

Аналогично определяется среднеквадратичное значе­ ние тока за период перегрузки / ск.макс

Коэффициент перегрузки, соответствующий этому току,

Кг = /,ск.макс.Л и -

На рис. 8-6 приведен график для определения нагру­ зочной способности трансформаторов. Цифры у кривых соответствуют допустимому времени перегрузки в часах. Перегрузка выше 50%, указанная пунктиром, допускается только по согласованию с заводом-изготовителем.

В аварийном режиме допускаются кратковременные перегрузки в следующих пределах:

Длительные перегрузки в аварийном режиме допу­ скаются до 40% для трансформаторов с системами охла­ ждения М, Д, ДЦ и Ц в течение не более 5 суток и на время максимумов нагрузки не более 6 ч в сутки при коэффи­ циенте начальной нагрузки Кг не более 0,93. При этом необходимо принять меры по усилению охлаждения транс­ форматора вентиляторами дутья и др.

По ПУЭ допустимая максимальная перегрузка в ава­ рийном режиме составляет 40% в течение 5 суток и про­ должительностью по 6 ч в сутки, но при коэффициенте заполнения суточного графика не выше 0,75, в то время как требования ГОСТ допускают более высокий коэффи­ циент заполнения.

Для выбора места и мощностей ТП применяется карто­ грамма нагрузок напряжением до 1 кВ, позволяющая наметить варианты расположения ТП и их мощности, наиболее приблизив их к центрам нагрузок (рис. 8-7). Нагрузки цехов наносятся на площадки цехов в виде кругов, площадь (не радиус)! которых графически изобра-

274

жает нагрузки в определенном масштабе (например, 1 кВ-А = 1 мм2). Для облегчения построения карто­ грамм применяются готовые номограммы и таблицы для быстрого определения радиуса круга требуемой площади.

Для цехов с различной сменностью и значительно отли­ чающимися числами часов использования максимума

800 м. Вполне очевидно, что трансформатор следует разместить непосредственно у на­ грузки 800 кВ-А [Л. 8-21.

Кроме того, при выборе места и типа подстанции при­ ходится учитывать и согласовывать разные требования, зачастую противоречивого характера.

Если нагрузка цеха превышает несколько тысяч кило­ вольт-ампер и возникает необходимость применения не­ скольких ТП, то их расположение должно соответство­ вать приближению к центру нагрузки со стороны питания,

275

чтобы избежать обратного направлении потока электро­ энергии. Расположение ТП в самом центре нагрузки нера­ ционально, так как будет иметь место обратный поток энергии к источнику питания.

Если нагрузка небольших цехов составляет только десятки или сотни киловольт-ампер, то возникает задача: сооружать ли в таком цехе свою ТП или питать этот цех от соседней ТП. Технико-экономический анализ показы­ вает, что для каждой нагрузки S существует критическая длина L , при которой передача мощности S на расстояние

Стрелками указана нагрузка, питаемая от данной ТП.

L будет одинаково экономична напряжением выше і 000 В с установкой трансформатора в цехе и напряжением до 1 000 В от ТП, расположенной на расстоянии L от центра нагрузки цеха. Эта длина зависит от стоимости потерь

границу, внутри которой при напряжении 380 В передача экономична от ТП, находящейся внутри этой границы.

2 7в