Низковольтные сети, питаемые от ТП, как правило, выполняются на напряжение 380 / 220 в по четырехпроводной схеме. Схемы этих сетей также устраиваются радиальными или магистральными. Для питания крупных машин обычно применяются радиальные линии, для мелких - смешанные радиальные и магистральные.
Низковольтные сети, питаемые от ТП, как правило, выполняются на напряжение 380 / 220 в по четырехпроводной системе. Схемы этих сетей также устраиваются радиальными или магистральными. Для питания крупных машин обычно применяются радиальные линии, для мелких - смешанные радиальные и магистральные.
Распределительные низковольтные сети 0 38 кВ, как правило, выполняют воздушными.
Воздушные низковольтные сети на территории нефтебаз и электропроводки внутри помещений выполняются изолированными проводами.
Соединение потребите - имеется возможность ВКЛЮ-леи трехфазного тока треугольником, . Распределительные низковольтные сети целесообразно прокладывать с нулевым проводом.
Магнитные пускатели могут защищать низковольтные сети от перегрузок, а также отключать их при полном исчезновении или понижении напряжения.
К внутрицеховым сетям в настоящей главе относятся все низковольтные сети (0 4.0 23 А - б), : i также высоковольтные сети (6: л к отдельным электроприемникам.
Ввиду компактности строительной площадки и большой насыщенности ее крановым оборудованием временные низковольтные сети предусмотрены не воздушные, а кабельные.
Схема типичной независимой сети для снабжения крупных сосредоточенных нагрузок. Вторичные сети (рис. 1 - 10) это главным образом [ низковольтные сети, подобные своей предшественнице, - эдисоновской сетевой системе постоянного тока.
В проекте электроснабжения площадки решаются также вопросы напряжения высоковольтных сетей, их конфигурации, сечения проводов; определяются типы, количество и размещение трансформаторных подстанций; проектируются низковольтные сети.
Необходимо остановиться также и на вопросе прокладки низковольтных кабельных сетей. Полный перевод установок на электропривод приводит к резкому возрастанию количества кабелей, что вызывает необходимость уже сейчас вести низковольтные сети от подстанций до потребителя в кабельных каналах.
Такую массу имела бы трехпро-водная линия, если бы площадь поперечного сечения каждого ее провода была равна площади поперечного сечения провода двухпроводной линии. По условиям задачи, 10 А - это наименьший из токов, которые расплавляют вставку. Низковольтные сети однофазного тока широко применяются для питания электроосветительных приборов как внутри помещений, так и снаружи. Нужно выбрать плавкую вставку с номинальным током 10 А. Защита от перегрузок требует более строгого согласования номинального тока плавкой вставки с допустимым по нагреву током провода.
Известно, что сила тока пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Тяжесть поражения, следовательно, должна быть тем больше, чем выше напряжение. Это не означает, однако, что низковольтные сети безопасны. В этом сущность характерного парадокса: иногда напряжение 10 кВ не является для человека роковым, а в других случаях оказывается смертельным напряжение 36 В. Имеются сведения, что на сети напряжением до 25 В в настоящее время приходится 6 5 % общего числа электротравм со смертельным исходом.

Все электрические сети переменного тока в стране классифицируются по различным параметрам и прежде по величине в них напряжения, а именно сети до 1000 вольт и более 1000 вольт, другими словами низковольтные и высоковольтные сети. Естественно, что чем выше напряжение в электрической сети, тем более оно опасно для работающих с ними и вообще для человека.

Граница напряжения в сетях именно в 1000 вольт сложилась исторически и в настоящее время жестко зафиксирована в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Именно такое разграничение напряжения указывается в допусках специалистов , дающих право работы одним с электроустановками напряжением до 1000, а другим свыше 1000 вольт. Основное принципиальное различие в устройстве обоих видов сетей заключается в том, что высоковольтные сети выполняются с изолированной нейтралью, а низковольтные (до 1000 вольт) – с глухо заземленной нейтралью.

То есть нейтраль питающего трансформатора напряжением до 1000 вольт имеет электрическое соединение с землей для того, чтобы все электрические однофазные потребители при всех условиях получали электрический ток одного устойчивого нормативного напряжения, равное в быту 220 В. Если в подобных сетях произойдет короткое замыкание на землю, то электрический ток в сети мгновенно возрастет, в результате чего сработает защита от максимально токовой нагрузки. В целях безопасности пользования электроприборами и электрооборудованием, рассчитанными на напряжение до 1000 вольт, их корпуса должны в обязательном порядке быть заземлены . В этом случае при неисправности прибора, в результате чего его корпус может быть под напряжением, то при прикосновении человека электрический ток устремится к земле, не причиняя вреда человеку.

Опасность травматизма человека в быту от поражения электрическим током продолжает и в наше время оставаться достаточно высокой. Основными источниками опасности в основном являются неисправность бытовой электрической сети, неисправность бытовых электрических приборов, отсутствие приборов электрической защиты и многие другие причины.

Высоковольтные сети, как правило, достаточно большой протяженности и при их симметричной нагрузки нейтраль изолируется от земли и при коротких замыканиях на землю, электрический ток возрастает незначительно. Небольшое увеличение тока в высоковольтных сетях к сожалению не всегда улавливаются приборами защиты и не всегда отключают сеть, в связи с чем сети напряжением выше 1000 вольт более опасны для человека. Именно в связи с повышенной опасностью работы с электрооборудованием высокого напряжения, к работе с ним допускаются специалисты высокой квалификации, имеющие соответствующий допуск.

Работа с высоковольтными сетями осложняется еще и потому, что утечки электрического тока случаются в них достаточно часто, в результате чего еще более повышается степень опасности. По этой причине работы с высоковольтными сетями и оборудованием выполняются в строгом соответствии с требованиями ПУЭ и обязательных регламентов.

Только выполнение всех требований Правил устройства электроустановок, выполнение в установленные сроки регламентных работ по обслуживанию электрических сетей независимо от напряжения и электрооборудования является основным залогом электрической безопасности в быту и на производстве.

Страница 13 из 77

В городах и больших населенных пунктах стандартные низковольтные распределительные кабели с помощью распределительных коробок образуют сеть. Некоторые ее звенья удаляются и поэтому каждая электрораспределительная линия, выходящая из подстанции, образует разветвленную расширяемую радиальную систему, как показано на рис. D3.
1.2 Низковольтные распределительные сети
В европейских странах стандартными напряжениями для трехфазных четырехпроводных систем электроснабжения приняты 220/380 В или 230/400 В. В настоящее время в соответствии с новейшим международным стандартом IEC 60038 многие страны переоборудуют свои низковольтные сети под номинальное напряжение 230/400 В. В городах и населенных пунктах средних и больших размеров используются подземные кабельные распределительные системы. Распределительные подстанции высокого/низкого напряжения, расположенные на расстоянии 500-600 метров друг от друга, обычно оборудуются:
Высоковольтное распредустройство, из 3 или 4-х камер, часто имеет вводные и выходные выключатели нагрузки, образующие кольцевую магистраль, и один или два автоматических выключателя или комбинированные выключатели нагрузки- предохранителями для отключения цепей трансформатора.
Одним или двумя трансформаторами высокого/низкого напряжения мощностью 1000 кВА.
Одним или двумя (спаренными) распределительными щитами на 6-8 отходящих линий с защитой плавкими предохранителями для трехфазной четырехпроводной низковольтной системы или щитами автоматических выключателей в пластиковом корпусе, предназначенных для контроля и защиты 4-жильных отходящих распределительных кабелей.
Выход трансформатора соединяется с низковольтными шинами через выключатель нагрузки или просто через разъединительные вставки. В густо населенных районах прокладывается сеть распределительных кабелей стандартных размеров, при этом обычно один кабель прокладывается вдоль каждого тротуара, а 4-сторонние распределительные коробки устанавливаются в люках на углах улиц, где два кабеля пересекаются.

Рис. D3: Одна из возможных схем построения низковольтной сети с радиальными разветвленными распределительными линиями путем удаления перемычек между фазами
Тенденция последнего времени - применение всепогодных наземных шкафов, устанавливаемых вплотную к стене или по возможности заподлицо со стеной. Перемычки устанавливаются так, чтобы на выходе из подстанции распределительные кабели образовывали радиальные цепи с разомкнутыми концами (рис. D3). В том месте, где распределительная коробка объединяет распределительный кабель от одной подстанции с распределительным кабелем от соседней подстанции, перемычки между фазами удаляются или заменяются плавкими предохранителями, однако перемычка для нейтрали остается на месте.

Величины, показанные на рис. D2, являются ориентировочными. Для первых трех систем произвольно выбрано максимальное значение рабочего тока 60 А, поскольку для установленного допустимого отклонения напряжения в процентах меньшие падения напряжения допускаются при этих более низких напряжениях. Для второй группы систем тоже произвольно было выбрано максимальное допустимое значение тока 120 А.

Низковольтное и высоковольтное энергоснабжение - это два принципиально разных способа передачи электрического монстра. Но, как ложка хороша к обеду, также и напряжение желательно использовать по назначению. Начнём с того, что такое низковольтное напряжение. И наконец, я расскажу ответ на самый волнительный вопрос: какую дорогу и как проходит электрический монстр прежде чем попасть к нам домой? Но обо всем по порядку.

Итак, низковольтное напряжение - это то, что трещит в наших с вами розетках. Низковольтное напряжение очень полезно, так как даёт максимальную мощность при минимальных затратах на проводники. Чтобы передавать электричество напряжением 220 В и силой тока 16 А, достаточно двужильного провода сечением 1,5 – 2,5мм. Это общепринятый стандарт, под который делают все электроприборы на территории Европы и Азии. В Америке и Канаде стандарт напряжения - 110 В, там свои электроприборы, имеющие специальные вилки. Разница в напряжении в данном случае не так важна, ведь оба стандарта являются низковольтными. И оба достаточно опасны для человека, но удар электрическим током от розетки едва ли способен покалечить взрослого человека. Если только мы не говорим про продолжительный контакт с проводами, в этом случае последствия наверняка будут серьезнее. Так вот, если подвести черту под все, о чем мы только что говорили, получится, что такой ток не нуждается в дорогостоящем электропроводе, также он не требует специальных электроприборов и по сути своей практически безопасен. Он отлично подходит для жилых помещений, офисов и производств. Не стоит забывать, что для низковольтного напряжения значения обычно находятся между 12 В и 380 В, так что даже некоторые производства могут работать от низковольтной сети.

Высоковольтные линии электропередач - это специальные трассы для передачи электричества огромной мощности на длительные расстояния. Напряжение таких сетей колоссально и может варьироваться от 1 кВ до 1150 кВ. Но у такого способа есть плюсы. Он предполагает меньшее количество потерь, нежели низковольтное, при передаче электричества на большое расстояние. Эти потери могут быть связаны с огромным количеством факторов. Первый из них - это сопротивление, постоянная величина для каждого материала, которая измеряется в Омах. Все помнят законы Ома? Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Исходя из этого, понятно, что много мощности теряется для преодоления сопротивления в проводнике. Также колоссальные потери происходят при создании электромагнитного поля вокруг проводника и его нагрев. К сожалению, это те потери, с которыми сложно бороться, но есть решение - многократно увеличить мощность передаваемого тока. Тогда в процентном соотношении потери в том же самом проводнике, будут в несколько раз меньше. Вот для этого и нужно высокое напряжение.

В завершении немного о том, как электрический монстр с электростанции попадает к нам домой. Представим, что мы берем электричество на теплоэлектростанции. Я вас могу шокировать, но пока электричество попадет в ваш дом с напряжением 220 В и 50 Гц, ему нужно пройти семь технологических этапов. Итак, первым этапом при движении электричества будет тепловая электростанция. С нее подается ток определенного напряжения - как правило, оно равно 12 кВ. С теплоэлектростанции электричество попадет на подстанцию с повышающими трансформаторами, которые повышают напряжение с 12кВ до 400 кВ. Таким образом мы преодолеваем максимальное количество потерь и получаем магистральную линию электропередач. Кстати, напряжение таких линий электропередач может быть колоссальным и достигать 1150 кВ киловольт или 1,15 МВ (мегавольта). Далее, как вы уже догадываетесь, магистральная линия электропередач заканчивается подстанцией, на которой стоит понижающий трансформатор, который возвращает напряжение 12 кВ. Зачем? Дело в том, что очень сложно до каждого поселка или деревни построить мощную ветку электроснабжения, а вот 12-киловаттную - пожалуйста. Движемся дальше, пункт шестой: снова понижающий трансформатор, после которого мы получаем электричество с уже знакомым напряжением в 220 В. Вот такой нелегкий путь, но он выходит намного дешевле при передаче тока на большие расстояния.

аналогичные по условиям применения встроенным. Главный недостаток этих подстанций, ограничивающий их применение, – ухудшение архитектурного облика производственных зданий и сужение проездов между ними.

Отдельно стоящие , располагаемые либо закрыто в специальных отдельных зданиях, либо открыто в виде КТПН (комплектной трансформаторной подстанции наружной установки). Отдельно стоящие закрытые ТП требуют повышенных затрат на строительную часть, на сооружение НВРС и применяются тогда, когда по какимлибо причинам нельзя или нецелесообразно использовать внутренние или встроенные подстанции.

Рис.3.27. Способы размещения ТП

3.4. Низковольтные распределительные сети

3.4.1 Силовые сети

Эти сети предназначены для распределения электроэнергии на низком напряжении (до 1 кВ) от ТП ко всем силовым низковольтным электроприемникам. В общей структуре СЭС они являются самым нижним звеном, к которому непосредственно присоединены самые массовые электроприемники – низковольтные. При этом расстояние, на которое

целесообразно передавать электроэнергию на низком напряжении, не превышает сотен метров в СЭС промпредприятий и городов и примерно 1 км в сельскохозяйственных районах.

Существует много разновидностей схемного и конструктивного исполнения НВРС. Самые простые сети – сельские, выполняемые по простейшим магистральным схемам преимущественно воздушными линиями.

При многоэтажной городской застройке НВРС (внутриквартальные и домовые) значительно утяжеляются, усложняются и выполняются по радиально-магистральным схемам преимущественно кабелями или изолированными проводами, прокладываемыми скрыто. Но наибольшей сложностью и разнообразием конструктивного исполнения отличаются НВРС промпредприятий. Поэтому в настоящей работе изложение материала ориентировано на НВРС систем электроснабжения промышленных предприятий. А так как эти сети выполняются внутри производственных помещений (их часто называют цеховыми сетями), то многие требования к ним диктуются условиями среды в этих помещениях.

Низковольтные распределительные сети имеют ряд специфических особенностей, которые следует учитывать при их проектировании:

Значительная разветвленность сетей, т.к. от центра питания – РУ 0,4 кВ ТП, получают питание подчас сотни различных электроприемников, находящихся либо в цехе промышленного предприятия, либо в многоэтажных домах, расположенных поблизости от ТП;

На промышленных предприятиях, а также на предприятиях сельскохозяйственных районов многие элементы НВРС располагаются в непосредственной близости от электроприемников, т.е. от технологических агрегатов, поэтому необходимо учитывать их влияние на работу электротехнического оборудования;

В непосредственной близости от электроприемников и, естественно,

от многих элементов НВРС находится большое количество людей, не имеющих специальной подготовки, для которых нужно обеспечить необходимую степень электробезопасности;

Раздельное выполнение силовых и осветительных электрических сетей.

Номинальное напряжение НВРС обуславливается номинальным напряжением электроприемников, которое нормируется ГОСТ 21128-83 «Системы энергоснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В». Устанавливается следующий ряд номинальных напряжений электроприемников: 220, 380, 660 В. Здесь под номинальным понимается такое напряжение, при котором при полной загрузке электроприемник имеет наилучшие технико-экономические показатели и его срок службы равен нормативному. Допустимыми считаются такие отклонения напряжения, когда технико-экономические показатели (при полной загрузке) изменяются незначительно, а срок службы остается не ниже нормативного. Наиболее массовыми являются электроприемники напряжением 220 В (однофазные) и 380 В (трехфазные). Напряжение 660 В применяется редко и только на промышленных предприятиях, где есть большое число электродвигателей напряжением 660 В.

Качество напряжения нормируется ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». В нем установлены допустимые величины отклонений напряжения на выводах электроприемников от номинального, равные ±5 – нормально допустимые и ±10% – предельно допустимые значения установившегося отклонения напряженияδ U y ...

Структурно силовые сети имеют две части (рис.3.28):

Силовые питающие сети (СПС);

Силовые распределительные сети (СРС).

Рис.3.28. Структура силовых электрических сетей

Первый, верхний, уровень – питающие сети, обеспечивающие передачу и распределение электроэнергии среди распределительных пунктов (РП), от которых запитываются либо электроприемники, либо другие вторичного уровня распределительные пункты. Распределительные пункты в зависимости от конструктивных особенностей и характера потребителя могут иметь различные названия: групповые или распределительные щиты, распределительные или силовые пункты, силовые или осветительные сборки, вводно-распределительные устройства (в многоэтажных домах), распределительные шинопроводы. Но в любом случае они содержат в определенном сочетании электрические аппараты (рубильники, предохранители, автоматы).

Второй, нижний, уровень – распределительные сети. Они обеспечивают передачу и распределение электроэнергии от РП до электроприемников.

В низковольтных распределительных сетях сельскохозяйственных районов, отличающихся небольшими нагрузками и выполнением воздушными линиями, распределение электроэнергии осуществляется проще

– отпайками от воздушных линий без реализации распределительных пунктов. Это, естественно, снижает надежность и удобство эксплуатации сетей, но зато значительно уменьшает затраты на реализацию НВРС.

С точки зрения схемных решений силовые распределительные сети выполняются только по радиальным схемам, когда каждый электроприемник подключен к ближайшему распределительному пункту индивидуальной линией. При этом с целью снижения затрат на СРС распределительные пункты располагаются по возможности ближе к электроприемникам. Применение в СРС только радиальных схем обусловлено тем, что всегда должна быть обеспечена возможность снятия напряжения с линии, идущей к электроприемнику в случае его вывода из работы. А это может быть достигнуто только при радиальной схеме СРС.

Силовые питающие сети (СПС) могут иметь различные схемы: радиальные, магистральные, смешанные, кольцевые, с двухсторонним питанием.

Радиальные схемы (рис.3.29), когда к каждому распределительному пункту идет индивидуальная линия и в РУ 0,4 кВ ТП эта линия подключена к сборным шинам через отдельный автомат. Эти схемы отличаются наибольшей надежностью и, естественно, требуют наибольших затрат. Повреждение в какой-либо линии или в каком-либо распределительном пункте вызывает отключение только этой линии и не отражается на работе других линий и распределительных пунктов.

Рис.3.29. Радиальная схема НВРС

К достоинству радиальных схем относится также и то, что сосредоточение защитно-коммутационных аппаратов в одном месте на ТП

позволяет легче решать задачи автоматизации управления НВРС, а также упрощает задачи учета и нормирования электропотребления в цехе.

Единственным недостатком, сильно ограничивающим применение радиальных схем, являются высокие капитальные затраты, обусловленные необходимостью сооружения развитого РУ 0,4 кВ и прокладки большого числа радиальных линий СПС.

Магистральные схемы позволяют отказаться от применения громоздкого и дорогостоящего РУ 0,4 кВ ТП и дешевле выполнить СПС. Существует три характерных вида магистралей:

Магистраль, выполненная кабелями или проводами;

Магистраль, выполненная магистральным шинопроводом;

Магистраль, выполненная магистральным и распределительными шинопроводами.

В первом случае, наиболее массовом, магистраль питает несколько распределительных пунктов, расположенных в каком-либо одном направлении от ТП, по цепочке (рис.3.30). Здесь существенно уменьшаются число и суммарная протяженность линий СПС, отходящих от ТП и прокладываемых по цеху, по сравнению с радиальной схемой.

Рис.3.30. Магистральная схема НВРС, выполненная кабелями

Второй вид магистралей, применяемый в крупных цехах, – магистральные шинопроводы типа ШМА, выполняемые на большие токи (1250-3200 А). Они могут иметь различные конструкции и схемы подключения к РУ 0,4 кВ ТП (рис.3.31), но главная идея – передача электроэнергии по цеху с помощью шинной магистрали, к которой с

помощью ответвлений, выполняемых либо кабелями, либо изолированными проводами, подключаются распределительные пункты, расположенные в цехе. Такие схемы получили название «блок трансформатор-магистраль». При этом значительно снижаются затраты на РУ 0,4 кВ ТП и на реализацию СПС, а сама СПС становится универсальной и независимой от расположения технологического оборудования в цехе. Перестановка или полная замена технологического оборудования в цехе не требуют видоизменений в СПС.

Рис.3.31. Магистральная схема НВРС, выполненная магистральным шинопроводом

Третий вид магистралей – совместное применение магистральных и распределительных шинопроводов (рис.3.32). Распределительные шинопроводы типа ШРА выполняются на небольшие токи (100-630 А). Они объединяют функции магистральной линии и распределительных пунктов одновременно, т.е. функции передачи и распределения электроэнергии. От ШРА к электроприемникам прокладывается СРС.

Естественный недостаток всех магистральных схем по сравнению с радиальными – более низкая надежность. При повреждении магистрали или на каком-либо ответвлении от нее потеряют питание все распределительные пункты, подключенные к данной магистрали.

Рис.3.32. Магистральная схема НВРС, выполненная магистральным и распределительным шинопроводами

В чистом виде радиальные или магистральные схемы в СПС применяются редко. Наибольшее распространение имеют смешанные схемы , сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем одновременно. При этом все схемы индивидуальны и сильно зависят от конкретных условий.

Всесторонний анализ этих схем, а также требований, предъявляемых к ним, позволяет сформулировать некоторые общие принципы и рекомендации, состоящие в следующем:

Во всех случаях, когда позволяют требования по надежности электроснабжения, следует применять магистральные схемы с небольшими РУ 0,4 кВ ТП или вовсе без них. Только при наличии веских оснований допускается отказ от магистральных схем СПС и переход к радиальным;

При наличии крупных единичных электроприемников или распределительных пунктов, для которых необходима индивидуальная линия и соответствующий автомат на 400 или 630 А, целесообразна радиальная схема, если не предусмотрен магистральный шинопровод;

Если основная масса электроприемников в цехе по требуемой степени надежности электроснабжения является потребителями II

категории и есть лишь несколько единичных электроприемников I категории, то при общей магистральной схеме СПС в цехе электроприемники I категории должны непременно иметь радиальную схему с установкой АВР в РУ 0,4 кВ ТП или даже в распределительном пункте;

Для потребителей I категории СПС должны быть резервированными,

т.е. выполненными по кольцевым схемам или схемам с двухсторонним питанием;

Если сложный и многозвенный технологический агрегат имеет несколько электроприемников, осуществляющих единый технологический процесс, и прекращение питания любого из этих электроприемников вызывает остановку всего агрегата в целом, то в таких случаях может использоваться магистральная схема питания этих электроприемников независимо от требуемой степени надежности;

Если в цехе расположено несколько ТП и СПС выполнена магистральными шинопроводами, то широко используется их взаимное резервирование. Отдельные магистрали соединяются резервными перемычками, оборудованными рубильниками или автоматами. Это позволяет выводить в ремонт какие-либо ТП в цехе без отключения соответствующих магистралей. При спаде нагрузок в ночное время или во время ремонтов технологического оборудования такая система обеспечивает возможность отключения

малозагруженных трансформаторов с целью экономии электроэнергии.

Большое влияние на принимаемые решения при выборе схемы, структуры и конструкции НВРС оказывают условия среды в цехе. При неблагоприятных средах (пожаро- и взрывоопасных, особо пыльных или агрессивных) имеется два способа выполнения НВРС:

Первый – размещение всего основного электрооборудования ТП и