Схемы электроснабжения промышленных предприятий - Схемы силовых и осветительных сетей

Электрические сети напряжением до 1 кВ на промышленных предприятиях делятся на сети для электроснабжения электросиловых и осветительных установок. Поэтому электрические сети называют силовыми и осветительными. Питание силовых и осветительных электроприемников при напряжении 380/220 В рекомендуется производить от общих трансформаторов при условии соблюдения требований ГОСТ 13109-97.
При напряжении 660 В возникает необходимость установки дополнительных трансформаторов 660/220 В и выполнения электрических сетей на напряжение 220 В для питания люминесцентных ламп, ламп накаливания, тиристорных преобразователей, установок контрольно-измерительных приборов и автоматики, средств автоматизации электродвигателей мощностью до 0,4 кВт и др.
Схемы силовых сетей. В соответствии с [1] и [13] силовые сети принято делить на питающие и распределительные.
Питающая сеть — сеть от РУ 0,4—0,69 кВ ТП до низковольтных устройств распределения электроэнергии: распределительных щитов, распределительных пунктов, щитов станций управления и т. д.
Распределительная сеть — сеть от низковольтных устройств распределения электроэнергии до электроприемников. Питающие и распределительные сети выполняются по радиальным, магистральным и смешанным схемам.

Радиальные схемы распределения электроэнергии (рис. 1.9.4) рекомендуется применять в случае:
• взрывоопасных, пожароопасных и пыльных производств;
• питания индивидуальных электроприемников: электродвигателей, электропечей, электросварочных установок и т. п.;
• для питания низковольтных устройств распределения электроэнергии, если они расположены в разных направлениях от источника питания.
Электропроводки при радиальных схемах обычно выполняют кабелем или проводами. Недостатком радиальных схем является недостаточная гибкость, при всяких перемещениях технологического оборудования требуется переделка электрических сетей. Кроме того, РУ 0,4—0,69 кВ ТП получаются громоздкими, дорогими, с большим числом коммутационных аппаратов.
Магистральные схемы находят применение при нагрузках, распределенных по площади цеха. Выполняются они чаще всего шинопроводами. Данные схемы надежны, универсальны, позволяют производить перестановку производственно-технологического оборудования в цехах без существенного изменения электрических сетей.
По назначению шинопроводы могут быть:
• магистральными — для присоединения распределительных шинопроводов, низковольтных комплектных устройств распределения и отдельных мощных электроприемников;
• распределительными — для присоединения электроприемников;
• троллейными — для питания передвижных электроприемников;
• осветительными — для питания светильников и электроприемников небольшой мощности.
В силовых сетях широкое применение нашли комплектные магистральные и распределительные шинопроводы серий ШМА и ШРА. Номинальная сила тока магистральных шинопроводов: 630, 1000, 1600, 2500, 4000, 6300 А. Номинальная сила тока ответвлений от магистральных шинопроводов: 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 А. Номинальная сила тока распределительных шинопроводов: 100, 160, 250, 400, 630 А. Номинальная сила тока ответвлений: 25, 63, 100, 160, 250 и 400 А. Номенклатура ответвительных коробок предусматривает коробки с предохранителями, разъединителями, автоматическими выключателями [14].

Рис. 1.9.4. Радиальная схема распределения электроэнергии

Широкое применение получила схема блока «трансформатор—магистраль», выполненная с помощью комплектных магистральных или распределительных шинопроводов. Пример выполнения схемы блока «трансформатор—магистраль» приведен на рис. 1.9.5. В данной схеме распределительное устройство низкого напряжения подстанции либо отсутствует, либо выполняется с небольшим числом отходящих от него линий для питания освещения и некоторых электроприемников. К магистральному шинопроводу подключаются распределительные шинопроводы, НКУ и отдельные электроприемники большой мощности. К распределительным шинопроводам через ответвительные коробки подключаются НКУ и отдельные электроприемники.

Рис. 1.9.5. Схема блока «трансформатор—магистраль»
Небольшое распределительное устройство низкого напряжения требуется при выполнении магистральной схемы с помощью нескольких распределительных шинопроводов (рис. 1.9.6).

Рис. 1.9.6. Магистральная схема, выполненная распределительными шинопроводами
Примеры выполнения схем питающих и распределительных сетей приведены в табл. 1.9.2—1.9.4.
Таблица 1.9.2. Принципиальная схема питающей сети напряжением 0,4 кВ, выполненная в соответствии с ГОСТ 21.613—88

При разработке принципиальных схем руководствуются следующим:

• принципиальную схему выполняют в однолинейном изображении, при этом PEN проводник (N и РЕ проводники) отдельной линией (отдельными линиями) не изображают;
• в трехфазных трех-, четырех- и пятипроводных сетях изображение и обозначение фаз указывают только для одно- и двухфазных линий;
• условные графические обозначения электроприемников, пусковых и защитных аппаратов на принципиальной схеме, как правило, не изображают, а указывают над линией их буквенно-цифровое обозначение, типы и технические данные;
• электроприемники, подключаемые непосредственно к питающей магистрали, показывают на принципиальных схемах питающей сети;
• в графе «Магистраль» (см. табл. 1.9.2) указывают буквенно-цифровые обозначения магистрали, тип шинопровода и его номинальный ток (материал и сечение шин — для магистралей нетипового изготовления), напряжение;
• в графе «Распределительное устройство» (см. табл. 1.9.3, 1.9.4) указывают буквенно-цифровое обозначение распределительного пункта или распределительного шинопровода, его координаты по плану расположения электрооборудования (при необходимости), тип (для НКУ — обозначение чертежа общего вида, напряжение, установленную мощность Р и расчетный ток — / — для пунктов, соединенных в цепочку).
Для сетей, где целесообразно выполнение принципиальных схем с учетом расположения электротехнологического оборудования в здании, сооружении; для совмещенных сетей силового электрооборудования и электрического освещения; для разветвленных сетей с несколькими напряжениями, частотами и т. д. допускается выполнение схем в произвольной форме.
Схемы питания передвижных электроприемников. Для питания электродвигателей подъемно-транспортных устройств (кранов, кран-балок, тельферов, передаточных тележек и др.) применяются троллейные линии, выполненные, как правило, троллейными шинопроводами.
Троллейные шинопроводы серии ШТМ выпускаются на номинальные токи 200 и 400 А и предназначены для питания трехфазных и однофазных электроприемников. Каждая секция шинопровода представляет собой стальной короб, имеющий внизу сплошную щель. Внутри короба в пазах изолятора троллея монтируются четыре медных троллея — три фазных и один нулевой.
Питание троллейных сетей может производиться от распределительных устройств 0,4 кВ трансформаторных подстанций, от магистральных, распределительных шинопроводов или от НКУ. В точке подключения питающей линии к троллейной линии устанавливается коммутационный аппарат.
На рис. 1.9.7 изображены схемы питания троллейных линий [15]. При несекционированной троллейной линии подвод питания лучше осуществлять к средней части троллея, что позволяет уменьшить потери напряжения (рис. 1.9.7, а).
При питании от троллейной линии в пролете одного крана ремонтные секции не сооружаются, при питании двух кранов по концам троллейной линии обязательно предусматриваются ремонтные секции, присоединенные к основной троллейной линии с помощью рубильников (рис. 1.9.7, б). При питании от троллейной линии в пролете трех и более кранов необходимо устройство нескольких ремонтных секций. Их располагают вдоль троллейной линии и по ее концам (рис. 1.9.7, <?, г). Передача электроэнергии от неподвижной троллейной линии к электродвигателям, установленным на передвигающихся частях механизмов, осуществляется токосъемниками, укрепленными с помощью изоляторов на механизме. Для троллейных линий, имеющих подпитку и секционирование, принципиальные схемы допускается выполнять в произвольной форме.

Рис. 1.9.7. Схемы троллейных линий: а — несекционированная; б — с двумя ремонтными секциями; в, г — с тремя ремонтными секциями; / — троллейная линия; 2 — ремонтные секции

Схемы сетей электрического освещения. Установки освещения делятся на внутренние и наружные. Установки внутреннего освещения предназначены для освещения производственных, административных, жилых и общественных зданий и помещений. Установки наружного освещения предназначены для освещения территорий предприятий и учреждений, городов, поселков и т. д.
Установки внутреннего освещения делятся на установки рабочего и аварийного освещения. Рабочее освещение служит для освещения помещений в целом и рабочих поверхностей. Аварийное освещение может быть освещением безопасности и эвакуационным освещением.
Освещение безопасности предназначено для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Светильники рабочего освещения и освещения безопасности должны получать питание от независимых источников питания. Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения безопасной эвакуации людей по основным проходам, оснащенным световыми указателями «выход», и предусматривается в производственных помещениях, где может одновременно находиться более двадцати человек.
Электрические сети освещения делятся на питающие, распределительные и групповые сети.
Питающая осветительная сеть — сеть от РУ подстанции до вводного устройства (ВУ), вводно-распределительного устройства (ВРУ) или главного распределительного щита (ГРЩ).
Распределительная сеть — сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов, щитков и пунктов питания наружного освещения.
Групповая сеть — сеть от распределительных пунктов, щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников.
Питающая и распределительная сети освещения. Питание установок внутреннего освещения рекомендуется выполнять от распределительных устройств подстанций, щитов, магистральных и распределительных шинопроводов самостоятельными линиями, выполненными проводами или кабелями.
Сети наружного освещения могут получать питание от распределительных устройств подстанций, распределительных пунктов и вводно-распределительных устройств и выполняются кабельными или воздушными линиями (с использованием самонесущих изолированных проводов). Линии наружного освещения могут прокладываться на существующих опорах, принадлежащих электросетевым организациям, по опорам контактной сети электрифицированного транспорта (с помощью кабельных линий или самонесущих изолированных проводов), на инженерных сооружениях (мостах, транспортных эстакадах и т. д.).
Питающие и распределительные сети внутреннего и наружного освещения выполняются трехфазными четырех- или пятипроводными в зависимости от используемой системы заземления.

Рабочее освещение рекомендуется питать по линиям, не связанным с силовыми установками. Все виды освещения допускается питать от общих линий с электросиловыми установками или от силовых распределительных пунктов, за исключением сетей в производственных зданиях без естественного освещения. В местах присоединения линий питающей осветительной сети к линии питания электросиловых установок или к силовым распределительным пунктам должны устанавливаться аппараты защиты и управления. Если питающая и распределительная осветительная сети выполняются шинопроводами, групповые щитки могут не предусматриваться. Вместо них могут применяться аппараты защиты и управления для питания групп светильников. Применение для питания рабочего освещения, освещения безопасности и эвакуационного освещения общих групповых щитков не допускается. Для освещения безопасности и эвакуационного освещения допускается использование общих щитков.
На рис. 1.9.8 приведена схема питающей и распределительной сетей внутреннего освещения. С первой секции шин 0,4 кВ двухтрансформа-торной подстанции получает питание щит освещения, с шин которого по магистральной или радиальной схемам запитываются групповые щитки рабочего освещения. Щиток аварийного освещения получает питание от второй секции шин 0,4 кВ ТП. Аварийное освещение должно включаться автоматически при аварийном отключении рабочего освещения.

Рис. 1.9.8. Схема питающей и распределительной сети освещения: / — питающая сеть; 2 — распределительная сеть; 3 — щит рабочего освещения; 4 — групповые щитки рабочего освещения; 5— распределительный пункт; 6— щиток аварийного освещения

На рис. 1.9.9 показана возможность подключения рабочего освещения к головному участку магистрального шинопровода. Питание аварийного освещения в этом случае рекомендуется выполнять от другой ТП или иного независимого источника питания.
Схема перекрестного питания освещения от двух ТП приведена на рис. 1.9.10. Рабочее и аварийное освещение получают питание самостоятельными линиями от разных трансформаторных подстанций. Аварийное освещение в производственных зданиях допускается подключать к распределительным пунктам, шинопроводам, за исключением производственных зданий без естественного освещения.

Рис. 1.9.9. Схема питания сети освещения от шинопровода: / — питающая сеть; 2 — шинопровод; 3 — групповые щитки рабочего освещения

Рис. 1.9.10. Схема перекрестного питания освещения от двух трансформаторных подстанций: / — питающая сеть освещения; 2 — щит освещения; 3 — распределительная сеть освещения

В соответствии с ГОСТ 21.608-84 и ГОСТ 21.607-84 принципиальные схемы питающих и распределительных сетей освещения выполняются в однолинейном исполнении, при этом может учитываться расположение электрического оборудования по частям и этажам здания.
Примеры выполнения питающей сети внутреннего и наружного освещения приведены на рис. 1.9.11 и 1.9.12.

Источник питания
Маркировка; расчетная нагрузка, кВт; коэффициент мощности; расчетный ток, А
Момент нагрузки, кВт-м; потеря напряжения, %; марка и сечение
проводника; способ прокладки
Распределительный пункт: номер; тип; установленная мощность, кВт. Аппарат на вводе: тип; ток, А
Выключатель автоматический или предохранитель: тип; ток расцепителя или плавкой вставки, А
Пускатель магнитный: тип; ток нагревательного элемента, А
Маркировка; расчетная нагрузка, кВт; коэффициент мощности; расчетный ток, А
Момент нагрузки, кВт-м; потеря напряжения, %; марка и сечение проводника; способ прокладки
Щиток групповой: аппарат на вводе; тип; номинальный ток, Л

Рис. 1.9.11. Пример оформления принципиальной схемы питающей сети в соответствии
с ГОСТ 21.608-84

1.9.12. Пример оформления принципиальной схемы питания освещения территории в соответствии с ГОСТ 21.607-82

Групповая сеть освещения предназначена для питания отдельных групп светильников, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, выполняется в одно-, двух- или трехфазном исполнении. Распределение нагрузки по фазам групповой сети должно быть равномерным.
Число источников света на фазу не должно превышать значений, указанных в табл. 1.9.5. В начале каждой групповой линии должны быть установлены аппараты защиты во всех фазных проводниках. Установка аппаратов защиты в PEN, РЕ и N проводниках запрещается. В групповых линиях, питающих лампы мощностью 10 кВт и более, каждая лампа должна иметь самостоятельный аппарат защиты. Применение для аварийного и рабочего освещения общих групповых щитков не допускается.

Таблица 1.9.5. Число источников света на фазу в зависимости от назначения групповой линии и источника света

Электроснабжение предприятий малой мощности осуществляется, как правило, от сетей энергосистемы напряжением 10(6) кВ. В качестве приемных пунктов могут быть применены: распределительная, распределительно-трансформаторная или трансформаторная подстанции, Питание указанных подстанций осуществляется кабельными или воздушными линиями 6 или 10 кВ по радиальной или магистральной схемам.