Конспект лекций электротехника. Конспект лекций по дисциплине электротехника 201 5 содержание лекция 1 Введение. Лекция 2
 Скачать 0.83 Mb.
|
|
СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК Привыборе схем электроснабжения необходимо учитывать: положение потребителей как взаимное, так и относительно трансформаторной подстанции или электростанции; величины нагрузок потребителей; категории надежности электроснабжения потребителей; возможности расширения сетей без существенного переустройства; экономичность сооружения сети и удобство эксплуатации. Выбранная схема электроснабжения должна быть обоснована технико-экономическими расчетами, учитывающими как единовременные затраты на ее сооружение, так и эксплуатационные расходы. В строительной практике применяются следующие схемы распределения электроэнергии: магистральная схема, -при которой несколько потребителей энергии питаются по одной общей линии (магистрали). Магистральные линии обычно используются для присоединения неособенно мощных потребителей, не требующих повышенной надежности электроснабжения. радиальная схема, -при которой каждый потребитель или сосредоточенная группа потребителей питается отдельно линией от электростанции, трансформаторной подстанции (ТП) или распределительного пункта (РП). Радиальные сетипросты в сооружении и эксплуатации, однако они требуют большого количества высоковольтной аппаратуры и значительных расходов на сооружение линий и распределительных устройств. комбинированная схема - когда одни ТП питают по магистральной, а другие - по радиальной схеме. Чаще всего применяют комбинированную схему питания. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ И ПРОВОДКИ Воздушные и подземные кабельные сети. Электрические сети разделяют на внешние и внутренние. Внешние сети предназначены для подведения электрической энергии от станции или подстанции к потребителям. Внутренние сети распределяют электрическую энергию между электроприемниками, находящимися в производственных помещениях. Распределение электроэнергии на строительных площадках осуществляется с помощью постоянных и временных электрических сетей. Постоянные сети служат для электроснабжения производственных предприятий, обслуживающих стройки, и временные - для питания электродвигателей механизмов и осветительных устройств строительных площадок. При организации временного электроснабжения следует стремиться к максимальному использованию постоянных электрических устройств (подстанций, кабельных линий и др.), предусмотренных проектом строящегося объекта. По величине напряжения электрические сети подразделяются на сети напряжением до 1000 В и сети напряжением выше 1000 В. Силовые и осветительные сети на строительных площадках обычно осуществляются при напряжении 380/220 В (380 В - для электродвигателей и 220 В для осветительных электроприемников). Питающие и распределительные сети высокого напряжения строительных площадок выполняются на напряжение 6,10 и 35 кВ. Особенности электрификации строительных площадок выдвигают ряд специфических требований к электрическим сетям. Важное значение имеют вопросы экономии проводниковых материалов и снижение первоначальных затрат. Основными мероприятиями по удешевлению сетей являются применение повышенных напряжений, широкое использование алюминиевых и стальных проводов, а также упрощенной конструкции опор. Все электрические сети сооружаются в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ). К временным электросетям предъявляются те же требования, что и к постоянным. Электрические сети бывают воздушные и кабельные. Воздушные сети получили широкое распространение вследствие их меньшей стоимости по сравнению с кабельными, простоты обнаружения мест повреждения и удобства ремонта. Недостатками воздушных сетей являются возможность повреждения их в результате внешних воздействий ветра, гололеда, ударов молнии, а также опасности поражения током людей и животных при повреждениях линий в населенных местах. При выборе трассы воздушной электрической линии следует стремиться к тому, чтобы она была по возможности кратчайшей. Для воздушных линий напряжением до 1000 В применяют железобетонные, деревянные с железобетонными пасынками и деревянные опоры. Воздушные линии характеризуются основными конструктивными размерами и габаритами. Габариты линий регламентируются ПУЭ и зависят от величины напряжения линии и характера местности, по которой проходит трасса. Там же устанавливают габариты пересечений и сближений воздушных линий между собой и с линиями связи, с выступающими частями зданий. Эти габариты таковы: для ВЛ напряжением З80/220 В в населенных местностях, на заводских территориях и строительных площадках - не менее 6 м, а в ненаселенных местах - не менее 5 м; для ВЛ напряжением 6 -10 кВ эти расстояния соответственно увеличиваются до 7 и 6 м. Для воздушных линий напряжением до 1000 В применяются одно- и многопроволочные провода, причем по условиям механической прочности алюминиевые провода должны быть сечением не менее 16 мм 2 , сталеалюминиевые и биметаллические не менее 10 мм 2 , стальные многопроволочные - 25 мм 2 , стальные однопроволочные - 4 мм (диаметр). Прохождение воздушных линий над зданиями и сооружениями, за исключением несгораемых зданий и сооружений промышленных предприятий, запрещается. Расстояние по горизонтали от крайних проводов линии, при наибольших их отклонениях, до ближайших выступающих частей зданий и сооружений должно быть не менее 3 м - для линий напряжением до 20 кВ. Кабельные сети отличаются высокой надежностью электроснабжения, они не загромождают улиц городов и территории предприятий опорами и проводами электрических сетей. Вопросы прокладки кабельной линии решаются на основе технико-экономических расчетов с учетом развития сети, ответственности и назначения линии, характера трассы, способа прокладки, конструкций кабелей и т.п. Трассу кабельной линии выбирают с учетом наименьшего расхода кабеля и обеспечения его сохранности от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и т. п. Кабель нельзя прокладывать под существующими или предполагаемыми к постройке зданиями. Прокладка подземной кабельной сети более дорогая и трудоемкая, нежели воздушной сети, ввиду чего она сравнительно редко применяется на строительных площадках. По действующим правилам кабели прокладывают в земле (в траншеях), в коллекторах, в блоках и трубах. В строительной практике преимущественно прокладывают кабели в траншеях Трудоемкие земляные работы при прокладке подземных кабелей (рытье траншей, их засыпка и др.) производится, как правило, механизированным способом с использованием траншейных экскаваторов, бульдозеров и других строительных машин. Для питания передвижных механизмов используются гибкие кабели в герметичной оболочке из полихлорвинила или нейтрита (светостойкой резины) с жилами в резиновой изоляции. Шланговые шнуры переносные используются для питания электроинструментов, сварочных трансформаторов и переносных светильников. Для питания электроприводов строительных механизмов используются шланговые кабели переносные особо гибкие , тяжелые, в маслобензиностойкой изоляции. Для питания строительных машин с высоковольтным электроприводом промышленность выпускает шланговые кабели на напряжение 6 кВ, морозостойкие, трехжильные с дополнительной заземляющей жилой. Внутренние электропроводки. Электрические сети внутри зданий предназначены для питания электроэнергией силовых электроприемников и ламп электрического освещения. Выбор способа выполнения электрической сети внутри здания определяется, кроме соображений чисто технических (схема) и экономических (капиталовложения и эксплуатационные расходы), также условиями окружающей среды. Наиболее характерными показателями условий окружающей среды, влияющими на выбор марки проводов, являются: влажность, температура, наличие пыли (особенно горючей), едких паров и газов, возможность образования взрывоопасных смесей. Проводка внутри зданий может быть выполнена открытой - по поверхности стен, потолков, ферм или скрытой в стенах, перекрытиях, в полу. Открытые проводки применяются в основном в производственных помещениях, а скрытые - общественных зданиях и жилых домах. Для прокладки внутри зданий применяют изолированные провода или небронированные кабели. Изоляция проводов и кабелей должна соответствовать номинальному напряжению сети. В жарких помещениях, а также в местах с температурой 400 С и выше следует применять провода и кабели с теплостойкой изоляцией или нагрузки на провода с обычной изоляцией должны быть соответственно снижены. Открытая проводка изолированных и голых проводов применяется для магистралей в производственных помещениях и прокладывается на значительной высоте в помещениях с нормальной средой. Проводка в стальных тонкостенных и водогазопроводных, а также в пластмассовых винипластовых трубах применяется в тех случаях, когда необходима защита проводов от механических повреждений. Применение пластмассовых труб во взрыво- и пожароопасных помещениях не разрешается. Силовые сети, прокладываемые в трубах, выполняются как открыто по стенам, перекрытиям, в каналах и т. д., так и скрыто в подготовке пола. Как правило, для электрических сетей следует применять провода и кабели с алюминиевыми жилами, за исключением сетей освещения взрывоопасных помещений сцен зрелищных предприятий и других помещений, для которых, согласно ПУЭ, требуется применение проводов и кабелей с медными жилами. Сети электрического освещения прокладываются открыто по конструкциям цехов промышленных предприятий и, как правило, скрыто в стенах, перекрытиях и других конструкциях жилых и гражданских зданий и многоэтажных производственных зданий некоторых отраслей промышленности. Наибольшее распространение в массовом жилищном и гражданском строительстве получили скрытые проводки, выполняемые специальными плоскими проводами с полихлорвиниловой изоляцией . Эти провода прокладываются без труб в слое подготовки пола, под штукатуркой стен и потолков, в щелях и пустотах строительных конструкций. Недостатки такой проводки заключаются в возможности повреждения в процессе строительства и невозможности ее замены при эксплуатации. Новые более качественные и индустриальные проводки прокладываются в каналах строительных конструкций, образуемых при изготовлении железобетонных, гипсобетонных и других панелей на заводах. Такая проводка легко заменяется. Другим индустриальным видом прокладки, который разрешен в тех случаях, когда создание каналов в строительных конструкциях невозможно по технологическим причинам, является глухая закладка проводов в толщу железобетонных, гипсобетонных и других конструкций в процессе их изготовления на заводах стройиндустрии. Провода смежных панелей соединяются в специальных коробках. Инвентарные электротехнические устройства, такие, как передвижные трансформаторные подстанции, распределительные шкафы для подсоединения отдельных линий, подключательные пункты для присоединения строительных механизмов и электроинструмента, стойки и вышки для светильников и прожекторов, повышают надежность и удобство подключения электроприемников на строительных площадках или при сооружении многоэтажных зданий. Они повышают безопасность обслуживающего персонала от поражения электрическим током. ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ И ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ Расчет электрических сетей для электроснабжения строительной площадки, в том числе и временных, производится проектными организациями, разрабатывающими проект организации строительства. Вместе с тем работникам стройки - строителям и монтажникам в ряде случаев приходится на месте решать вопрос о выборе сечения проводов той или иной временной линии, не предусмотренной проектом, но необходимой для подачи электроэнергии к какому-либо строительному механизму или к временной осветительной установке. Правильный выбор сечения проводов и кабелей имеет весьма существенное значение. Сечение проводов с одной стороны должно быть выбрано достаточным для того, чтобы потеря напряжения при передаче необходимой мощности не превосходила допустимых пределов и чтобы провод не перегревался под действием проходящего по нему тока; с другой стороны сечение проводов должно быть выбрано экономно с наименьшим расходом цветного металла. Перегрев проводов током быстро приводит к выходу их из строя и перерыву в электроснабжении. Повышенная потеря напряжения и связанное с ней понижение напряжения у электроприемников ухудшает их работу: вращающий момент электродвигателей и световой поток электрических ламп резко уменьшается. Так, например, понижение напряжения против номинального на 10% уменьшает вращающий момент асинхронных двигателей на 19%, а световой поток ламп накаливания на 30%. В результате строительные механизмы не могут нормально работать, освещенность рабочих мест падает, производительность труда рабочих снижается. Выбор сечения проводов производят по следующим двум факторам: а) по допустимому нагреву проводов током (иными словами по их пропускной способности); б) по допустимой величине потери напряжения. Из двух величин сечения, определенных подвум у казанным факторам, выбирают большее с округлением его до ближайшего стандартного сечения, При этом для воздушных линий решающим фактором оказывается, как правило, допустимая потеря напряжения, а для переносных шланговых кабельных линий, электропроводок и подземных кабельных линий небольшой протяженности определяющим признаком является их пропускная способность (по допустимому нагреву). Поэтому выбор сечения рекомендуется вести в таком порядке: для проводов воздушных линий определять сечение по допустимой потере напряжения и потом проверять по допустимому нагреву; для установочных, изолированных проводов, шланговых и других кабелей - сначала определять сечение по допустимому нагреву и затем проверять на допустимую потерю напряжения. По пропускной способности или допустимый нагрев проводов определяется по специальным справочным таблицам. Величина расчетного тока для линии, питающей отдельный трехфазный электродвигатель, например подвод электроэнергии к той или иной строительной машине с однодвигательным приводом, определяется по формуле: I р = (1000Р н k з ) / (1,73U н д cos) где I р - расчетный ток в А; Р н - номинальная мощность электродвигателя в кВт; k з - коэффициент загрузки двигателя, принимаемый равным 0,8 - 0,9; U н - номинальное напряжение двигателя (380 В); д - к.п.д. двигателя (принимается равным 0,85 - 0,92, для крановых двигателей - 0,8 - 0,85); cos - коэффициент мощности двигателя (принимается равным 0,8 - 0,9, для крановых двигателей - 0,7 - 0,75). Потерей напряжения в трехфазовой линии называют арифметическую разницу между линейными напряжениями в начале и в конце линии. Норма допустимой потери напряжения при передаче электроэнергии Правилами не установлена. Установлены лишь допустимые отклонения напряжения от номинального у различных электропри- емников. Так, на зажимах электродвигателей эти отклонения от номинального напряжения, как правило, должны быть не более +5%, снижение напряжения у наиболее удаленных ламп освещения промышленных предприятий и общественных зданий, а также прожекторных установок должно быть не более 2,5% номинального напряжения, а у наиболее удаленных ламп светильников наружном освещения и освещения жилых зданий не более 5%. Напряжения холостого хода источников питания (силовых трансформаторов и генераторов) установлены более высокими, чем напряжения приемников энергии. Так, в сетях 380/220 в у трансформаторов (или генераторов), питающих эти сети, напряжение холостого хода составляет 400/230 В. Учитывая это обстоятельство и указанные выше нормы возможного понижения напряжения у потребителей энергии, допустимую потерю напряжения от источника питания до - электроприемника в сетях 380/220 В обычно принимают в размере 5,5 - 6,5%. При этом, если питание к строительному механизму подается шланговым кабелем, присоединенным к воздушной линии, то допустимую потерю напряжения обычно принимают: для воздушной линии в размере 5 - 5,5%, а для шлангового кабеля - 0,5 - 1,5%(в зависимости от его длины) с тем, чтобы суммарная потеря напряжения не превышала указанных выше пределов. Потеря напряжения в трехфазовой линии определяется формулой: U=1,73I1(г 0 соs + х 0 sin ) где U - потеря напряжения, В; I - ток в линии,А; l -длина линии, км; г 0 и х 0 - активное и индуктивное сопротивление одного провода, Ом/км; cos - коэффициент мощности электрической нагрузки; sin - тригонометрическая функция по величине, соответствующая значению коэффициента мощности cos . Таким образом, потеря напряжения зависит как от активного, таки от индуктивного сопротивления проводов линии. Индуктивное сопротивление проводника не зависит от его материала (за исключением стали) и определяется главным образом его формой, в данном случае взаимным расположением проводов линии: чем меньше расстояние между проводами различных фаз, тем меньше их индуктивное со- противление. Отсюда следует, что индуктивное сопротивление ВЛ составляет значительную величину, вполне сопоставимую с активным сопротивлением, и поэтому его необходимо учитывать. Вкабельных же линиях и в электропроводках с малыми расстояниями между фазными жилами и проводами индуктивное сопротивление мало - много меньше активного сопротивления - и поэтому в расчете кабельных линий (шланговых и других) небольшой длины и электропроводок величиной х 0 можно пренебречь, что значительно упрощает приведенную выше формулу ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПРИМЕНЯЕМЫХ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ Трансформаторные подстанции (ТП) служат дляпреобразования и распределения электроэнергии. Оборудование ТПсостоит из одного или нескольких силовых трансформаторов, распределительных устройств первичного и вторичного напряжения и устройств управления, защиты и сигнализации. Наиболее простыми и несложными в эксплуатации являются потребительские ТП с одним трансформатором. Трансформатор присоединен к линии через высоковольтный разъединитель (РВ) и высоковольтные плавкие предохранители. Разъединитель РВ предназначен для отключения ТП от сети высокого напряжения при, ремонте трансформатора, а плавкие высоковольтные предохранители - для автоматического отсоединения трансформаторной подстанции (ТП) от сети при повреждениях на ТП или в трансформаторе. Плавкие предохранители в цепи вторичного напряжения служат для защиты трансформатора от значительных перегрузок, а также от коротких замыкании на стороне низкого напряжения. Высоковольтный разъединитель предназначен только для отключения трансформатора после снятия с него нагрузки рубильником. Защита тупиковой ТП от атмосферных перенапряжений осуществляется трубчатыми разрядниками, устанавливаемыми на ближайшей к подстанции опоре воздушной линии. При присоединении подстанции к кабельной линии установка разрядников не требуется. В зависимости от конструктивного выполнения ТП подразделяют на закрытые, электрооборудование которых устанавливается в зданиях, и открытые с электрооборудованием, устанавливаемым на открытом воздухе. Те и другие типы ТПможно выполнять с монтажом оборудования на месте установки или в виде комплектного устройства (КТП), которое изготовляют на заводе и доставляют на место установки в собранном виде. По принципу обслуживания ТП могут быть сетевые или абонентские. В первом случае ТП обслуживает персонал энергосистемы, во втором случае - персонал потребителя. По местоположению на территории строительства различают: отдельно стоящие ТП, внутрицеховые ТП,присоединенные к зданию цеха или встроенные в него ТП и КТП. Применение КТП на строительных площадках дает большую экономию времени по вводу в действие временных сетей электроснабжения; позволяет устанавливать подстанции в непосредственной близости к центрам нагрузки - работающим строительным механизмам и при необходимости перемещать их на новое место. При выборе числа и мощности трансформаторов для отдельных ТП необходимо, чтобы были обеспечены: надежность питания в зависимости от категории потребителя; наименьшие капитальные затраты; минимальные потери электроэнергии в процессе эксплуатации. |