ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХА. Электроснабжение механического цеха ао красмаш
 Скачать 0.94 Mb.
|
1.2 Выбор напряжения и схемы электроснабженияНапряжение переменного тока 220/380 В используется для питания осветительных приборов общего внутреннего освещения, наружного освещения и аварийного освещения в механическом цехе. Рабочее напряжение 220/380 В также используется для питания вентиляционной системы, станков и промышленного оборудования. Соответственно и напряжение питания принимается 220/380 В. В соответствии с п. 2.3.4 [5] электроснабжение и электрические соединения подстанций должны быть спроектированы таким образом, чтобы необходимый уровень надежности и резервирования обеспечивался минимальным количеством электрооборудования и проводников. На основании этого утверждения принята схема электроснабжения цеха с двумя ВРУ, расположенными в здании механического цеха, питаемыми по двум кабеля каждый от разных секций шин ТП. Это решение позволит нам достичь 2-ой категорий надежности здания. В этом случае будет использована простая и понятная схема с высоким уровнем защиты электрооборудования. При меньшем количестве питающих проводников вероятность аварий снижается, затраты на техническое обслуживание и ремонт кабелей уменьшаются. Использование двухстороннего питания (от разных секций шин ТП) значительно упростит схему, а, следовательно, повысит безопасность обслуживающего персонала. Для снижения потерь и снижения эксплуатационных затрат при выполнении работ будут рассчитаны нагрузки и, с учетом расположения электроприемников, выбрана оптимальная схема подключения конечных распределительных устройств, соединяющих оборудование механического цеха (станки, двигатели), осветительные щиты и другие электроустановки. Для защиты электрических сетей применяются автоматические выключатели, обладающие рядом преимуществ по сравнению с предохранителями: удобная функциональная конструкция, простота эксплуатации, одновременное отключение нескольких фаз (для трехфазных электроприемников). Корпус современных машин из термореактивных материалов обладает высокой устойчивостью к тепловым воздействиям. Они не плавятся и устойчивы к воспламенению. Для сравнения, полистирольный корпус старых выключателей выдерживал температуру не выше 70 градусов. По категории надежности электроснабжения потребители механического цеха относятся ко 2-й категории, за исключением некоторых потребителей. Некоторые потребители имеют первую категорию надежности электроснабжения. Это аварийные и эвакуационные осветительные приборы, системы противопожарной защиты и системы оповещения при пожаре и задымлении. Согласно [1], электроприемники категории 1 должны быть обеспечены электроэнергией от двух независимых взаимно резервных источников питания, а перерыв в их электроснабжении в случае отключения питания от одного из источников питания может быть допущен только на время автоматического восстановления электроснабжения, соответственно, должно использоваться устройство АВР. Источниками питания станут разные шины 0,4 кВ ТП 6/0, 4 кв № 28. Остальные потребители имеют вторую категорию надежности электроснабжения. Для электроприемников второй категории при нарушении электроснабжения от одного из источников питания допускаются перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала. Это требование удовлетворяется за счет использования внутреннего распределительного устройства, питаемого от двух кабельных линий каждый от разных секций шин 0,4 кВ ТП 6/0,4 кв № 28. Далее рассмотрим вопрос использования систем заземления. Заземление необходимо для обеспечения безопасности персонала от поражения электрическим током. Также заземление необходимо для корректной работы электроустановок и правильного срабатывания устройств защиты. Согласно [1] существует несколько типов систем заземления. Это системы IT, TT и TN. Система IT – это система заземления, при которой корпуса электроустановок заземлены, а нейтраль трансформатора – изолирована от земли или соединена с ней через прибор или устройство с большим сопротивлением. Характерным для данной схемы заземления является полное отсутствие в схеме электроснабжения нулевого проводника на участке между источником электроснабжения и потребителем. Схематично система заземления изображена на рисунке 2:  Рисунок 2. Система заземления IT Плюсами подобной схемы является: - более дешевая реализация сетей – используются кабеля с меньшим количество проводов и более дешевые соответственно; - относительная электробезопасность при прикосновениях к токоведущим элементам, находящимся под напряжением. Это связано с малыми напряжениями прикосновения – напряжениями, возникающими при одновременном прикосновении человека к токоведущим частям и земле ввиду отсутствии электрической связи нейтрали трансформатора с землей. - возможность оставлять в работе электроустановки в случае однофазных замыканий на землю до момента устранения повреждения, так как в данной сети такое повреждение не является аварийным; - отсутствие шагового напряжения при падении провода на землю или при однофазном замыкании на землю. Минусами схемы заземления IT являются: - невозможность организации одновременно напряжения 220 В и 380 В на объекте. Возможно только одно из двух напряжений – линейное напряжение, зависящее от коэффициентов трансформации используемых трансформаторов. - сложность организации защит ввиду низких токов однофазных замыканий. Обычные автоматические выключатели на подобные повреждения реагировать не будут. Перечисленные минусы исключают возможность применения схемы заземления IT на промышленном объекте – механическом цехе. Система заземления TT – система заземления, при которой нейтраль источника глухо заземлена, а корпуса электроустановок заземлены с использованием собственного заземляющего устройства, которое электрически не связано с глухозаземленной нейтралью источника. Схематично система заземления изображена на рисунке 3:  Рисунок 3. Система заземления TT Согласно требованиям п. 1.7.59 [1] питание электроустановок по системе TT допускается в одном случае: если условия электробезопасности с использованием других систем не могут быть обеспечены. Использование данной схемы заземления запрещено без использования в схемах устройства защитного отключения. Кроме того, при использовании системы заземления IT необходимо сооружение полноценного контура заземления. Работа автоматических выключателей и УЗО будет крайне чувствительная к качеству исполнения контура заземления, и его сопротивления. Преимущества системы заземления ТТ – независимость от внешних условия, а именно от вероятности повреждения нулевого проводника питающей линии. В связи с чем, подобные системы заземления используются как правило в сетях с некачественно исполненной питающей линией или в сетях временного электроснабжения. В схеме электроснабжения механического цеха применением системы заземления ТТ нецелесообразно. Система заземления TN – это система заземления, при использовании которой нейтральная точка источника питания (трансформаторной подстанции) глухо заземлена, а корпуса электроустановок и прочие проводящие части электроустановок соединены с глухозаземленной нейтралью трансформаторов с использованием нулевых проводников. Система заземления TN имеет три вида исполнения – это системы TN-C, TN-S и TN-C-S. Система заземления TN-C – это система заземления, при которой нулевой защитный проводник и нулевой рабочий проводник совмещены в одном проводнике на всём её протяжении. Такую систему еще называют четырехпроводной. Кабельная сеть трехфазных проводников в такой системе используется четырехпроводная – 3 провода фазные и один провод, совмещающий в себе PE и N проводник – так называемый PEN проводник. Отдельный защитный проводник в данной системе отсутствует. Схема системы TN-C приведена на рисунке 4.  Рисунок 4. Схема системы заземления TN-C Основным достоинством использования данной схемы является дешевизна её исполнения за счет отказа от отдельного проводника PE. К недостаткам относятся: - невозможность реализации защиты человека от поражения электрическим током; - невозможность использования PEN проводника в качестве заземляющего. Система заземления TN-C – система, изжившая себя и при новом строительстве не используемая. В развитых странах данная схема давно выведена из эксплуатации и проведены реконструкции система электроснабжения, исключающие применение такой системы заземления. В Российской Федерации также сходит на нет применение данной схемы. В связи с описанными недостатками, схема TN-C не используется при проектировании системы электроснабжения механического цеха. Система заземления TN-S – еще одна разновидность системы TN. Её от предыдущей системы отличает наличие отдельного нулевого рабочего проводника и нулевого защитного проводника на всем протяжении от источника (трансформаторной подстанции до потребителя). При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводник разделены на всем протяжении и точек соединения не имеют за исключением самого начала схемы – как правило – РУ НН трансформаторной подстанции. Схема системы заземления TN-S приведена на рисунке 5.  Рисунок 5. Система заземления TN-S. Такая система обеспечивает достаточно высокий уровень безопасности, так как в ней исключена возможность поражения электрическим током от корпусов электрических приборов и станков. Любое замыкание фазы на корпус расценивается как аварийным режим и отключается действием автоматических выключателей. В развитых странах такая система заземления принималась и активно эксплуатировалась еще в первой половине 20 века. В трехфазных сетях подобную систему также называют пятипроводной (применяется 5 проводов – 3 фазных, 1 нулевой рабочий и 1 нулевой защитный). В данной системе заземления активно применяются УЗО, обеспечивающие отключение участка, при наличии на нем даже малых токов утечки. Это обеспечивает электробезопасность, а также пожарную безопасность объектов. В данной системе не требуется создание и постоянный контроль за контуром заземления. К недостаткам данной системы заземления относится то, что оно является самой дорогой в реализации из всех рассматриваемых. Система заземления TN-C-S – это система заземления, при которой функции нулевого защитного проводника и нулевого рабочего проводника совмещены на какой то части, начиная от трансформаторной подстанции, затем в определенной части электрической сети данные проводники разделяются отдельно на нулевой рабочий и отдельно на нулевой защитный. Согласно пункту 1.7.135 [1] в месте деления PEN-проводника на нулевой защитный (PE) и нулевой рабочий (N) проводники требуется предусмотреть отдельные зажимы или шины для них, соединенные между собой. PEN-проводник линии электроснабжения должен быть подключен к зажиму или шине нулевого защитного РЕ-проводника. Следует учесть, что после разделение PE и N проводника – их дальнейшее совмещение не допускается. Система заземления TN-C-S схематично изображена на рисунке 6.  Рисунок 6. Система заземления TN-C-S Данная система заземления также имеет свои плюсы и минусы. К недостаткам можно отнести следующее: - при повреждении PEN проводника до точки разделения на всех корпусах электроприборов, соединенных с PE проводником, может появиться опасны для жизни электрический потенциал. Для предотвращения этого требуется в близости от точки разделения осуществить повторное заземление PEN проводника. К преимуществам данной системы заземления является её большая надежность по сравнению с системой TN-C и меньшая стоимость по сравнению с системой TN-S. При этом система обладает отличными защитными характеристиками, позволят обеспечить практически мгновенное отключение поврежденных участков, в том числе при однофазных замыканиях на землю и при замыканиях фазных проводников внутри электрических приборов на металлические корпуса этих приборов. Для электроснабжения механического цеха будет применена система заземления TN-C-S, как система обеспечивающая максимальную защиту на ряду с более дешевой стоимостью в сравнении с системой TN-S. Использование данной системы заземления отвечает всем требованиям, предъявляемым к системам распределения электроэнергии с точки зрения надежности и электробезопасности. В качестве заземляющего устройства для здания механического цеха будет использоваться внешнее заземляющее устройство. На стороне 6 кВ будет использоваться изолированная нейтраль, так как токи короткого замыкания невелики и немедленного отключения линий не требуется. К преимуществам сети с изолированной нейтралью часто относят возможность продолжения ее работы при однофазном коротком замыкании, что повышает надежность электроснабжения потребителей. Климатическое исполнение электроприемников соответствует УХЛ4-умеренный и холодный климат в закрытом помещении с искусственным регулированием климатических условий (вентиляция и отопление). Степень защиты электротехнического оборудования здания IP20. Корпуса электроприборов должны предохранять от контакта пальцев человека с проводящими частями и защищать от мелких инородных тел диаметром 50 мм. Нет никакой защиты от влаги. Мы принимаем электрооборудование вентиляционной камеры со степенью защиты IP65. |