ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Конспект лекций

для студентов всех форм обучения специальности 5В071800 – Электроэнергетика

Алматы 2010

СОСТАВИТЕЛИ: Г.Д. Манапова, О.П. Живаева. Проектирование систем электроснабжения. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 5В071800 – Электроэнергетика. – Алматы: АУЭС, 2010. – 66 с.

В данном курсе лекций освещены вопросы проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий, технико-экономические расчеты в системах электроснабжения промышленных предприятий, выбор электрооборудования, электроснабжение общепромышленных специфических потребителей, молниезащита.

Содержание

1 Лекция. Общие требования к системам электроснабжения и основные принципы построения схем электроснабжения. Источники питания	4
2 Лекция. Исходные данные для проектирования электроснабжения промышленных объектов, содержание проектов	8
3 Лекция. Электроснабжение осветительных установок	12
4 Лекция. Выбор числа, мощности и мест расположения цеховых трансформаторов	16
5 Лекция. Принципы построения цеховой сети. Схемы питания силовых потребителей	20
6 Лекция. Схемы внешнего электроснабжения	24
7 Лекция. Способы прокладки кабелей, проводов и токопроводов напряжением выше 1 кВ по территории предприятия	28
8 Лекция. Схемы внутреннего электроснабжения	32
9 Лекция. Технико-экономические расчеты в системах электроснабжения промышленных предприятий	36
10 Лекция. Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением выше 1000 В	40
11 Лекция. Выбор электрооборудования напряжением выше 1000 В	44
12 Лекция. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций)	49
13 Лекция. Электроснабжение печей сопротивления	54
14 Лекция. Электроснабжение дуговых печей	56
15 Лекция. Молниезащита	61
Список литературы	65

1 Лекция. Общие требования к системам электроснабжения и основные принципы построения схем электроснабжения. Источники питания

Содержание лекции:

- требования и основные принципы построения схем электроснабжения.

Цель лекции:

- знакомство с источниками питания.

Рационально выполненная современная система электроснабжения промышленного предприятия должна удовлетворять ряду требований.

Системы электроснабжения промышленных предприятий должны обеспечивать: экономичность, надежность электроснабжения, безопасность и удобство эксплуатации, качество электрической энергии, гибкость системы (возможность дальнейшего развития), максимальное приближение источников питания к электроустановкам потребителей, а также должны предусматриваться кратчайшие сроки выполнения строительно-монтажных работ.

При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии.

Важные дополнительные требования к электроснабжению предъявляют:

а) электроприемники с резкопеременной циклически повторяющейся ударной нагрузкой;

б) электроприемники, требующие бесперебойности питания при всех режимах системы электроснабжения;

в) электроустановки, расположенные в зонах с загрязненной средой.

При создании системы электроснабжения необходимо учитывать категорию приемников электроэнергии. При определении категории следует руководствоваться требованиями ПУЭ.

Надежность электроснабжения потребителя обеспечивается требуемой степенью резервирования. Резервирование необходимо для продолжения работы основного производства в послеаварийном режиме. Питание потребителей третьей категории не предусматривает резервирования.

Предъявляемые к схемам электроснабжения (СЭС) требования и ее параметры зависят от мощности и категории надежности потребителей.

В соответствии с ПУЭ для электроприемников первой категории должны предусматриваться два независимых взаимно резервируемых источника питания.

Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания. Ко второй категории следует относить только такое технологической оборудование, без которого невозможно продолжение работы основного производства на время послеаварийного режима.

Схема электроснабжения должна обеспечивать необходимое качество электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения». Снижение качества электроэнергии приводит к дополнительным потерям энергии, и уменьшает пропускную способность электрических сетей, приводит к сокращению срока службы электрооборудования, электрических машин, конденсаторных установок и т.д.

Трансформаторные и распределительные подстанции следует максимально приближать к электроустановкам потребителей электроэнергии, сокращая число ступеней трансформации путем внедрения глубоких вводов, повышенных напряжений питающих и распределительных сетей, дальнейшего развития принципа укрупнения подстанций, внедрения магистральных токопроводов.

По величине расчетной (максимальной) мощности можно ориентировочно провести деление предприятий: мини – от единиц до сотен кВт, малые (мелкие) – до 3-5 МВт, средние – от 5 до 75 МВт, крупные – 75-500 МВт, и особо крупные (гиганты) – с нагрузкой близкой к 1000 МВт.

Схемы электроснабжения промышленных предприятий должны разрабатываться с учетом следующих основных принципов:

- источники питания (в том числе трансформаторы 35-220/6-10 кВ) должны быть максимально приближены к потребителям электрической энергии; необходимо широко внедрять глубокие вводы и дробления ГПП на 2-3 и более подстанций глубокого ввода;

- число ступеней трансформации и распределения электрической энергии на каждом напряжении должно быть по возможности минимальным;

- схемы электроснабжения и электрических соединений подстанций должны обеспечивать необходимые надежность электроснабжения и уровень резервирования;

- распределение электроэнергии рекомендуется осуществлять по магистральным схемам питания. Радиальные схемы могут применяться при соответствующем обосновании;

- схемы электроснабжения должны быть выполнены по блочному принципу с учетом технологической схемы предприятия. Питание электроприемников параллельных технологических линий следует осуществлять от разных секций шин подстанций, взаимосвязанные технологические агрегаты должны питаться от одной секции шин;

- все элементы электрической сети должны находиться под нагрузкой, т.к. это способствует снижению потерь. Резервирование предусматривается в самой схеме электроснабжения путем перераспределения отключенных нагрузок между оставшимися в работе элементами схемы. При этом используется перегрузочная способность электрооборудования и, в отдельных случаях, отключение неответственных потребителей. Наличие резервных неработающих элементов сети должно быть обоснованно;

- следует применять раздельную работу элементов системы электроснабжения: линий, секций шин, токопроводов, трансформаторов, т.е. применять глубокое секционирование СЭС предприятий для снижения I_к и упрощения РЗ. Широкое применение АВР на всех ступенях напряжения позволяет применять схему с глубоким секционированием при нагрузках любой категории. В некоторых случаях, по согласованию с энергоснабжающей организацией, может быть допущена параллельная работа, например при питании ударных резкопеременных нагрузок, если автоматическое включение резервного питания не обеспечивает необходимое быстродействие восстановления питания с точки зрения самозапуска электродвигателей;

- вопросы электроснабжения должны решаться комплексно со строительными и технологическими вопросами при построении генерального плана объектов.

Вопросы рационального электроснабжения предприятий не должны решаться в отрыве от общей энергетики данного района. Решение по электроснабжению должны приниматься с учетом перспективного плана электрификации района, что обеспечивает кооперирование электроснабжения всех отраслей. Даже самые рациональные в масштабе данного предприятия, не всегда являются эффективными и экономичными с точки зрения электрификации района в целом.

Основными источниками питания (ИП) большинства предприятий являются электростанции (в том числе шины генераторного напряжения), собственные ТЭЦ и районные подстанции энергосистем. Выбор независимых источников питания осуществляет энергоснабжающая организация, которая в технических условиях на присоединение указывает их характеристики.

С начала 90-х годов в энергосистемах наметилась тенденция питания потребителей с шин районных подстанций на напряжениях 110-220 кВ, что диктуется стремлением гальванически развязать сети генераторов и потребителей для исключения влияния различного рода повреждений в сети потребителя на работу генераторов. На многих строящихся электростанциях не предусматриваются распределительные устройства 6, 10 и 35 кВ, предназначенные для потребителей электроэнергии, вся мощность продается на напряжениях 110 и 220 кВ к ближайшим районным подстанциям. Строительство собственных ТЭЦ на предприятиях также считается невыгодным. Такие решения экономически оправданы для энергокомпаний, но могут существенно снизить надежность электроснабжения потребителей.

Разработчику проекта электроснабжения следует обратить особое внимание на следующие факторы, определяющие бесперебойность питания электроприемников при аварийном отключении одного из независимых ИП:

- установившееся значение напряжения на оставшемся источнике питания в послеаварийном режиме должно быть не менее 0,9 номинального напряжения;

- при аварийном отключении одного из источников питания и действии релейной защиты и автоматики на оставшемся ИП может иметь место кратковременное снижение напряжения. Если значение провала напряжения и его продолжительность таковы, что вызывают отключение электроприемников на оставшемся ИП, то эти ИП не могут считаться независимыми. Значение оставшегося напряжения на резервирующем ИП должно быть не менее 0,7 номинального напряжения.

Сооружение собственных электростанций (ТЭЦ, ГЭС) целесообразно при следующих обстоятельствах:

- при значительной потребности предприятия в паре и горячей воде;

- при наличии на предприятии отходного топлива (газа и т.п.) и возможности его использования для электростанции;

- при значительной удаленности или недостаточной мощности энергосистемы;

- при наличии особых групп электроприемников с повышенными требованиями к бесперебойности питания, когда собственный ИП необходим для резервирования электроснабжения.

Электростанция, используемая в качестве собственного ИП, должна быть электрически связана с ближайшими электрическими сетями энергосистемы. Связь может осуществляться либо непосредственно на генераторном напряжении, либо на повышенном напряжении через трансформаторы связи.

На промышленных предприятиях пунктами приема электроэнергии могут быть:

- узловые распределительные подстанции напряжением 110 кВ и выше, предназначенные для распределения электроэнергии на крупных предприятиях между подстанциями глубокого ввода;

- главные понизительные подстанции напряжением 35 кВ и вше (одна или несколько);

- подстанции глубокого ввода 35 кВ и выше в случаях, когда их питание осуществляется от подстанций энергосистемы;

- центральные распределительные подстанции или распределительные подстанции при одинаковом напряжении питающей и распределительной сетей предприятия;

- трансформаторные подстанции (ТП) напряжением 6-20 кВ на предприятиях с небольшой электрической нагрузкой.

Для крупных энергоемких предприятий с электрической нагрузкой порядка 100-150 МВт и выше в качестве пунктов приема электроэнергии могут быть использованы узловые распределительные подстанции напряжением 110-500 кВ. УРП чаще всего находятся в ведении энергоснабжающей организации, поэтому они размещаются, как правило, вне площадки промышленного предприятия, но в непосредственной близости от него. Если УРП предназначены для питания нескольких подстанций глубокого ввода одного предприятия, то они могут размещаться на территории предприятия и обслуживаться персоналом промышленного предприятия.

Для предприятий с нагрузкой в несколько десятков МВт пунктами приема электроэнергии могут быть ГПП, ПГВ, РП 6-10 кВ. Число пунктов приема электроэнергии на предприятии определяется рядом факторов: требованиями к надежности питания; поэтапным развитием предприятия; экономической целесообразностью.

2 Лекция. Исходные данные для проектирования электроснабжения промышленных объектов, содержание проектов

Содержание лекции:

- исходные данные для проектирования систем электроснабжения.

Цель лекции:

- знакомство с документацией при проектировании систем электроснабжения.

Для проектирования производится разработка технико-экономических обоснований (ТЭО) и проектов на строительство (реконструкцию) объектов. В ТЭО определяются основные технико-экономические показатели и стоимость сооружения объекта. В дальнейшем при разработке проектно-сметной документации определенные в ТЭО показатели не должны быть ухудшены, а сметная стоимость строительства не должна быть превышена.

При наличии ТЭО проектирование следует проводить в одну стадию – технорабочий проект. Проектирование в две стадии – технический проект и рабочие чертежи – допускается для крупных и сложных промышленных комплексов, или при применении новой неосвоенной технологии, а также при особо сложных условиях строительства.

При проектировании необходимо предусматривать применение типовых проектов, нормалей, утвержденных в установленном порядке, а также внедрение новых рациональных решений и нового электротехнического оборудования, освоенного производством. В технорабочих проектах следует разрабатывать только те чертежи и технические данные, которые не содержатся в типовых и повторно применяемых индивидуальных проектах.

Пояснительная записка должна быть короткой и четкой. В ней приводятся лишь результаты расчетов. Сами расчеты в случае необходимости для доказательства принятых решений оформляются в виде приложений к архивному экземпляру проекта. Расчеты рекомендуется выполнять по типовым таблицам и нормалям. Описания элементов, понятных из чертежа, и каталожные описания заводских изделий, выдержки из норм, статей и т.д. не приводятся; лишь в случае надобности делается ссылка на источники.

Для разработки технического проекта электроснабжения необходимо иметь разрешение и технические условия от энергоснабжающей организации на присоединение предприятия к ее сети. Технические условия должны содержать следующую исходную техническую документацию:

а) ситуационный схематический план района с размещением проектируемого предприятия и с указанием ИП и электросетей (существующих и проектируемых), от которых предполагается питание предприятия. На плане должны быть нанесены также сторонние потребители, которые предполагается питать от проектируемого предприятия, и линии их питания. Должны быть указаны мощности и расчетные нагрузки этих потребителей и перспективы их роста в ближайшие 8-10 лет;

б) электрические скелетные схемы района энергосистемы, от которой намечается электроснабжение предприятия;

в) длины и сечения линий электропередач, предлагаемых энергосистемой для питания предприятия;

г) принципиальные однолинейные схемы ИП с указанием оборудования ячеек, предназначенных для предприятия;

д) рабочее напряжение и пределы его отклонений на шинах ИП;

е) действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в начальный период на шинах ИП или на приемных подстанциях проектируемого предприятия для максимального и минимального режимов для двух периодов: пуск в эксплуатацию проектируемого предприятия и полное развитие энергосистемы;

ж) ток КЗ через 0,2 с;

з) установившийся ток КЗ. Для сетей с глухим заземлением нейтрали должны быть также заданы значения токов однофазного замыкания на землю по тем же режимам и параметрам;

и) требования и указания энергосистемы по вопросам: компенсации реактивной мощности, релейной защиты, автоматики, телемеханизации и диспетчеризации, учета электроэнергии, ремонта трансформаторов, маслохозяйства и др.

Для проектирования внутризаводской системы электроснабжения промышленных объектов исходными данными являются:

1) генеральный план с нанесенными на нем всеми зданиями и сооружениями, трассами высоковольтных линий и подстанциями, абсолютными отметками поверхности земли, автодорог, железнодорожных путей и станций разгрузки тяжеловесного оборудования;

2) состав и характер электрических нагрузок и электроприемников отдельных цехов с указанием числа часов работы в год, удельный расход электроэнергии;

3) требования к надежности электроснабжения каждого цеха, участка, агрегата, механизма и т.д. Отдельно выделенные электроприемники первой категории;

4) климатические и геологические данные: уровень грунтовых вод, температура почвы в зонах прокладки подземных коммуникаций; электрическое сопротивление, состав, температура, характер грунта в различных местах территории завода; сейсмичность и др.;

5) метеорологические условия: скорость и направление ветра, влажность воздуха, количество грозовых дней в году; максимальная, минимальная и средняя температура воздуха; гололедность; загрязненность воздуха химически активными газами и парами, пылью и др.; естественная освещенность;

6) данные по силовому электрооборудованию (паспорта) и электроосвещению объектов завода;

7) планы цехов с установкой оборудования (чертежи);

8) данные по характеру производства; условиям пожаро- и взрывоопасности; температуре, влажности, запыленности, загрязненности воздуха и грунта;

9) данные по нагрузкам сторонних потребителей (субабонентов), подключенных к заводским сетям (если есть).

Для разработки рабочих чертежей по электроснабжению необходимы технический проект и протокол его утверждения; заключение экспертизы по техническому проекту; подтверждение или корректировка исходных данных.

Технический проект электроснабжения должен содержать:

а) принципиальную схему внутризаводского распределения электроэнергии, а для крупных предприятий схему внешнего электроснабжения, отображающую связи УРП и ГПП предприятия с ИП, местными электростанциями и подстанциями энергосистемы;

б) схемы размещения релейных защит и автоматики (АВР, АПВ) с указание уставок для определения селективности. Для средних и мелких предприятий дается общая схема электроснабжения с указанием размещения релейных защит и автоматики;

в) генеральный план предприятия, на который наносятся: все сооружения системы электроснабжения; трассы воздушных и основных кабельных линий и токопроводов; расчетные нагрузки основных зданий и сооружений до и выше 1 кВ; заявочные ведомости на оборудование и материалы по вспомогательным службам: цех сетей и подстанций, трансформаторно-масляное хозяйство и др., а также на оборудование и материалы для отдельных элементов ИП по требованию энергосистемы;

г) пояснительную записку, в которой приводятся: основные технические показатели проекта; перечень исходных данных; краткие сведения о проектируемом предприятии: характеристика электроприемников, режим работы основных производств; взрывоопасность, химическая активность; очередность строительства и перспективы развития и др.; климатические данные: средняя расчетная температура воздуха и почвы, влажность воздуха, грозовая деятельность, загрязненность атмосферы и их характер; установленные мощности силовых и осветительных электроприемников до и выше 1 кВ переменного и постоянного тока. Электрические нагрузки и расход электроэнергии, включая нагрузки сторонних потребителей. Категории нагрузок по надежности электроснабжения; результаты выбора числа и мощности трансформаторных и преобразовательных подстанций; источники электроснабжения и перспективы их развития; распределение нагрузок между источниками в рабочем и послеаварийном режимах; выбор напряжений сетей, числа и мощности распределительных подстанций, ГПП, ПГВ. Сведения о рассмотренных вариантах схем электроснабжения и при необходимости технико-экономическое обоснование принятого варианта; основные решения по питанию электроприемников 1-й категории и особой группы 1-й категории в рабочих и послеаварийных режимах; результаты расчетов токов короткого замыкания и выбор основного оборудования на напряжение выше 1 кВ; проверка уровней напряжения при нормальных и послеаварийных режимах для наиболее близких и удаленных электроприемников. Колебания напряжения. Высшие гармоники напряжения. Мероприятия по улучшению качества энергии; решения по компенсации реактивной мощности в сетях до и выше 1 кВ; емкостные токи в сетях с изолированными нейтралями и мероприятия их компенсации; расчетные и основные решения по релейной защите. Решения по управлению, сигнализации, измерениям, учету электроэнергии и оперативному току; по автоматизации и диспетчеризации СЭС; по защитному заземлению и молниезащите сооружений СЭС; принятые способы канализации электроэнергии по территории предприятия. Выбор кабелей межцеховых сетей напряжением 6-10 кВ и выше; предложения по организации масляного и ремонтного хозяйства СЭС, по внутризаводской транспортировке, такелажу и монтажу тяжелого и крупногабаритного электрооборудования, по организации эксплуатации электрохозяйства и по штатам.

К пояснительной записке прилагаются копии технических условий на присоединение, согласований и других исходных документов, указанных выше. При необходимости к пояснительной записке прилагается перечень научно-исследовательских и экспериментальных работ и разработок нового оборудования, необходимого для осуществления проекта электроснабжения.

В рабочих чертежах проекта электроснабжения приводятся:

а) уточненная принципиальная схема электроснабжения на напряжении выше 1 кВ;

б) схема межцеховых сетей до 1 кВ, которая для крупных предприятий дается по отдельным районам, а для средних и мелких – полностью по всему предприятию;

в) схема ситуационного плана расположения предприятия с указанием трасс основных линий 6-10 кВ и выше, приемных подстанций, местных электростанций, распределительных подстанций напряжением 6-10 кВ и выше, а также – трансформаторных подстанций 6-10/0,4-0,69 кВ.

В пояснениях к рабочим чертежам приводятся:

а) исходные данные;

б) уточненные данные по установленной мощности, расчетных нагрузках, годовом расходе электроэнергии, выборе числа и мощности трансформаторных подстанций (результаты расчета и выбора);

в) уточнение принятых в техническом проекте решений и расчетов по результатам экспертиз и вследствие изменений исходных данных и заданий.

Лекция 15. Молниезащита

Содержание лекции:

- молниезащита зданий и сооружений.

Цель лекции:

- изучение конструкций и методов расчета молниеотводов.

При проектировании зданий и сооружений СЭС необходимо учитывать и предотвращать возможность их поражения ударами молнии. Особенно это относится к открытым электроустановкам. Наиболее опасным проявлением молнии с точки зрения поражения зданий и сооружений является прямой удар.

Ожидаемое число поражений молнией в год зданий и сооружений высотой не более 60 м, не оборудованных молниезащитой и имеющих неизменную высоту, определяют по формуле

(50)

где В – ширина защищаемого объекта, м;

L –длина защищаемого объекта, м;

h_x – наибольшая высота объекта по его боковым сторонам, м;

n – среднее число поражений молнией 1 км² земной поверхности в год (из справочника) в зависимости от интенсивности грозовой деятельности в данном районе.

Молнии характеризуются большим разрушающим действием. С вероятность 5% амплитудное значение тока молнии превышает 200 кА. Прямое попадание молнии в проводники или электрооборудование установок электроснабжения приводит к их электродинамическому разрушению и расплавлению. Во избежание такой опасности установки электроснабжения в предписанных ПУЭ случаях снабжают молниеотводами, причем в случае концентрированных объектов (подстанций, РУ и т.п.) применяют стержневые, а в случае протяженных объектов (прежде всего ВЛ) – тросовые молниеотводы (см. рисунок 31). У зданий молниеотводом может служить заземленная арматура железобетонных конструкций кровли, металлическое покрытие кровли и т.п. Так, здания закрытых подстанций и РУ обычно защищают от прямых ударов молнии в случаях, когда длительность грозовой деятельности превышает 20 ч в год, путем заземления кровли. Если конструкция кровли не позволяет применять такого заземления, то на крыше здания устанавливают стержневые молниеотводы.

ОРУ и подстанции защищают от прямых ударов молнии при номинальном напряжении от 20 кВ. Защиту выполняют стержневыми молниеотводами, устанавливаемыми, как правило, на конструкциях РУ.

Подходы к подстанциям ВЛ 35 кВ и выше защищают тросовыми молнеотводами на длине 1-4 км в зависимости от напряжения и конструктивного исполнения линий. Линии 110 кВ и выше на железобетонных и металлических опорах защищают молниезащитными тросами по всей длине.

1 – молниеприемник; 2 – несущая конструкция; 3 – токопровод; 4 – заземлители.

Рисунок 31 – Конструкции стержневого (а) и тросового молниеотводов (б)

Производственные, жилые и общественные здания и сооружения в зависимости от их значения, а также интенсивности грозовой деятельности в районе их местонахождения выделены в категории по степени устройства молниезащиты.

Для промышленных предприятий и технологических объектов категория устройства молниезащиты и тип зоны защиты определяются из справочников.

Под зоной защиты молниеотвода понимают часть пространства, внутри которого здание или сооружение защищено от прямых ударов молнии с определенной степенью надежности. Различают зоны защиты типа А, где степень надежности составляет 99,5% и выше, и зону защиты типа Б со степенью надежности 95% и выше.

Название молниеотвода определяется типом молниеприемника.

Стержневые молниеприемники изготовляют из прокатной стали различного профиля. Наиболее распространенным сортаментом стали являются прутки и водогазопроводные трубы.

В качестве тросового молниеприемника часто используют стальной оцинкованный спиральный канат марки ТК сечением 48,26 мм².

Для устройства токоотводов применяют круглую сталь и стальной канат диаметром 5-6 мм или полосовую сталь прямоугольную и угловую с ечением 24 и 48 мм². На металлических или железобетонных молниеотводах токоотводом может служить металлическая ферма или стальная арматура конструкции.

Несущие конструкции молниеотводов изготовляют из древесины, железобетона и металла. Деревянные конструкции отдельно стоящих молниеотводов используют в основном для защиты сельскохозяйственных объектов. Высота молниеотводов такого типа 8-20 м.

Несущие конструкции из железобетона применяют при тех же геометрических размерах защищаемых объектов, что и деревянные.

Металлические молниеотводы находят широкое применение при защите высоких, протяженных объектов, где требуемая высота молниеотвода составляет 20-30 м.

Наибольшая оптимальная высота несущих конструкций отдельно стоящих молниеотводов (тросов и стержневых) не превышает 45-50 м.

Заземляющее устройство молниезащиты выполняют аналогично заземляющим устройствам электроустановок. В ряде случаев эти устройства можно объединять.

Отличают заземлители, входящие в комплекс защиты от прямого удара молнии и заноса высоких потенциалов, от заземлителей, входящих в комплекс защиты от вторичных воздействий молнии.

В зависимости от особенностей конструкции защищаемого объекта и условий его размещения стержневые и тросовые молниеотводы разделяют на одиночные, двойные и многократные. В последнем случае число электродов составляет не менее трех и располагаются они не на одной прямой.

Тип, количество и взаимное расположение молниеотводов определяют геометрическую форму зоны защиты.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой менее 150 м представляет собой конус, вершина которого находится на высоте h ₀ (см. рисунок 32). Горизонтальные сечения зон защиты на высоте защищаемого объекта h_x и на уровне земли представляют собой окружности радиусами r ₀ и r_x соответственно.

Рисунок 32 – Зона защиты одиночного стержневого молниетовода

Рисунок 33 – Зона защиты двойного стержневого молниетовода

Радиус зон защиты одиночных стержневых молниеотводов и высоту расположения h₀ минимальной зоны определяют:

для зоны А

(51)

для зоны Б

(52)

Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой менее 150 м приведена на рисунке 33. Торцевые области зон защиты определяют как зоны одиночных стержневых молниеотводов. Параметры h₀, r₀, r_x₁, r_x₂ определяют по формулам (51) и (52).

Зоны защиты двойного молниеотвода имеют следующие размеры:

– для зоны А, которая имеет место при L ≤ 3h:

при L ≤ h		;	(53)
при L > h	,		(54)

– для зоны Б, которая имеет место при L ≤ 5h:

при L ≤ 1,5h		;	(55)
при L > 1,5h	.		(56)

Если применяют молниеотводы разной высоты h₁ и h₂, но не менее 150 м, то зона защиты имеет вид, показанный на рисунке 34. Торцевые области зоны защиты определяют, как и в предыдущем случае. Параметры h_c₁ и h_c₂ определяют по (54) и (56), а параметры r_c, h_c и r_cx из следующих выражений

(57)

В случае выполнения молниезащиты многократным молниеотводом стержневого типа зону защиты определяют как зону защиты попарно взятых соседних молниеотводов (см. рисунок 35).

Рисунок 34 – Зона защиты двухстержневого молниеотводов разной высоты

Рисунок 35 – Зона защиты многократного молниеотвода

Условием защищенности объектов высотой h_x с надежностью, соответствующей зонам защиты А и Б, является выполнение неравенства r_cx > 0 для всех попарно взятых молниеотводов; r_cx определяют по (54) и (56).

Список литературы

1. Ополева Г.Н. Схемы и подстанции электроснабжения: Справочник: Учебное пособие. – М.:ФОРУМ ИНФРА-М, 2006. – 480 с.

2. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений /Б.И. Кудрин. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005. – 672 с.

3. Киреева Э.А. Справочные материалы по электрооборудованию (цеховые электрические сети, электрические сети жилых и общественных зданий), 2004.

4. Киреева Э.А. и др. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. – М.: НТФ Энергопрогресс, Энергетик, 2003. – 120 с.

5. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: Учебное пособие для сред. проф. образования. – М., 2001. – 320 с.

6. Правила устройств электроустановок. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2001. – 928 с.

7. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для проф. учебных заведений. – М.: Высшая школа, 2001. – 336 с: ил.

8. Миронов Ю.М., Миронова А.И. Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1991.

9. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с.

10. Справочник по проектированию электроснабжения Электроустановки промышленных предприятий. /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 476 с.

11. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. – 4 изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

12. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Электрооборудование / Под ред. А.А. Федорова. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

13. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: Электроснабжение / Под ред. А.А. Федорова. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

14. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий. – М.: Высшая школа, 1986. – 400 с.

15. Минеев Р.В., Михеев А.П., Рыжнев Ю.Л. Повышение эффективности электроснабжения электропечей. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 208 с.

16. Свенчанский А.Д. Электроснабжение и автоматизация электротермических установок. – М.: Энергия, 1980.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Конспект лекций

для студентов всех форм обучения специальности 5В071800 – Электроэнергетика

Алматы 2010

Содержание

1 Лекция. Общие требования к системам электроснабжения и основные принципы построения схем электроснабжения. Источники питания	4
2 Лекция. Исходные данные для проектирования электроснабжения промышленных объектов, содержание проектов	8
3 Лекция. Электроснабжение осветительных установок	12
4 Лекция. Выбор числа, мощности и мест расположения цеховых трансформаторов	16
5 Лекция. Принципы построения цеховой сети. Схемы питания силовых потребителей	20
6 Лекция. Схемы внешнего электроснабжения	24
7 Лекция. Способы прокладки кабелей, проводов и токопроводов напряжением выше 1 кВ по территории предприятия	28
8 Лекция. Схемы внутреннего электроснабжения	32
9 Лекция. Технико-экономические расчеты в системах электроснабжения промышленных предприятий	36
10 Лекция. Расчет токов короткого замыкания в сети напряжением выше 1000 В	40
11 Лекция. Выбор электрооборудования напряжением выше 1000 В	44
12 Лекция. Компоновка открытых и закрытых распределительных устройств (подстанций)	49
13 Лекция. Электроснабжение печей сопротивления	54
14 Лекция. Электроснабжение дуговых печей	56
15 Лекция. Молниезащита	61
Список литературы	65