Электрические сети внутри объекта

на напряжении 6... 10 кВ

Электрические сети внутри объекта выполняются по магистральным, радиальным или смешанным схемам.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются в тех случаях, когда пункты приема расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двух- или одноступенчатыми

На небольших объектах и для питания крупных сосредоточенных потребителей используются одноступенчатые схемы. двухступенчатые радиальные схемы с промежуточным РП выполняются для крупных и средних объектов с подразделениями расположенными на большой территории. При наличии потребителей 1-й и 2-й категорий РП и ТП питаются не менее чем по двум раздельно работающим линиям. допускается питание электроприемников 2-й категории по одной линии, состоящей не менее чем из двух кабелей.

При двух рансформаторных подстанциях каждый трансформатор питается отдельной линией по блочной схеме: линия —трансформатор. Пропускная способность блока в послеаварийном режиме рассчитывается исходя из категорийности питаемых потребителей.

При однотрансформаторных подстанциях взаимное резервирование питания небольших групп приемников 1-й категории осуществляется при помощи кабельных или шинных перемычек на вторичном напряжении между соседними подстанциями.

Вся коммутационная аппаратура устанавливается на РП или ГПП, а на питаемых от них ТП предусматривается преимущественно глухое присоединение трансформаторов. Иногда трансформаторы ТП присоединяются через выключатель нагрузки и разъединитель.

Радиальная схема питания обладает большой гибкостью и удобством в эксплуатации, так как повреждения и ремонт одной линии влияет на работу только одного потребителя.

Магистральные схемы напряжением 6... 10 кВ применяются при линейном размещении подстанций на территории объекта, когда линии от центра питания до пунктов приема могут быть проложены без значительных обратных направлений. Магистральные схемы имеют следующие преимущества: лучшая загрузка кабелей при нормальном режиме, меньшее число камер на распределительной станции. К недостаткам следует отнести усложнение схем ком мутации при соединении ТП и одновременное отключение нескольких потребителей, питающихся от магистрали при ее повреждении.

Число трансформаторов, присоединяемых к одной магистра ли, обычно не превышает двух-трех при мощности трансформаторов 1000... 2500 кВА и четырех-пяти при мощности трансформаторов 250... 630 кВА.

Магистральные схемы выполняются одиночными и двойными, с односторонним и двухсторонним питанием.

Смешанные схемы питания, сочетающие в себе принципы радиальных и магистральных систем распределения электроэнергии, имеют наибольшее распространение на крупных объектах. Так, на первом уровне обычно применяются радиальные схемы. Энергия от РП к цеховым ТП п двигателям высокого напряжения на таких объектах распределяется как по радиальным, так и по магистральным схемам.

Степень резервирования определяется категорийностью потребителей. Так, потребители 1-й категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников. В качестве второго ис точника питания могут быть использованы не только секционированные сборные шины электростанций или подстанций, но и перемычки в сетях на низшем напряжении, если они подают питание от ближайшего распределительного пункта, имеющего независимое питание с АВР.

Для особо ответственных потребителей, отнесенных к особой группе 1-й категории, должно предусматриваться электроснабжение от трех независимых источников. Каждый из двух основных источников должен полностью обеспечивать питание потребителя, а третий независимый источник — иметь минимальную мощность для безаварийного останова производства. Третьим независимым источником может быть, например, дизельная станция, которая при отключении одного из двух независимых источников включается на холостой ход и находится в режиме «горячего» резерва. Во избежание перегрузки третьего источника пре дусматривается отключение остальных потребителей перед его вводом.

КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Общие сведения

Для выполнения электрических сетей применяются неизолированные (голые) и изолированные провода, кабели, токопроводы.

Голые провода не имеют изолирующего покрова. Их можно прокладывать только в условиях, исключающих случайные прикосновения к ним людей, что может привести к замыканию. Наибольшее распространение голые провода получили на воздушных линиях, расположенных на открытом воздухе. Провода подвешиваются к опорам при помощи изоляторов и арматуры.

Большинство сетей напряжением до 1 кВ внутри помещений выполняются изолированными проводами, т.е. проводами, име ющими изолирующие, а иногда защитные покровы.

Кабелем называется многопроволочный провод или несколько скрученных вместе изолированных проводов при помещении их в общую герметическую оболочку. Силовые кабели предназначены для прокладки в земле, под водой, на открытом воздухе и внутри помещений.

Токопроводом называют устройство, предназначенное для канализании электроэнергии при открытой прокладке в производственных и электротехнических помещениях, по опорным конструкциям, колоннам и фермам зданий. К токопроводам относятся шинные магистрали различного исполнения, которые называют ся шинопроводами.

Материалами для токоведущих частей проводов и кабелей являются медь, алюминий, их сплавы и сталь.

Медь — один из лучших проводников электрического тока, и поэтому необходимые технико- экономические показатели (потери электроэнергии) можно получить при меньших сечениях медных проводов, чем при проводах из других материалов. Медные провода хорошо противостоят влиянию атмосферных воздействий и большинству химических реагентов, находящихся в воздухе.

Алюминий — худший проводник, чем медь. Его проводимость примерно в 1,6 раза меньше проводимости меди, однако проводимость алюминия все же достаточно высока, чтобы его можно было использовать в качестве токопроводящего материала для проводов и кабелей. действию атмосферных явлений алюминий противостоит так же хорошо, как и медь.

Стальные провода используются в тех случаях, когда требуется передать небольшую мощность и, следовательно, имеют небольшое сечение, например в сельских сетях. Стальные провода с большим сопротивлением на разрыв используются для устройства переходов воздушных линий через широкие реки, ущелья при длине пролета более 1 км.

Активное и реактивное сопротивления стальных проводов значительно выше, чем проводов из цветного метала, поэтому область их применения ограничена. Существенный недостаток стальных проводов — высокая коррозия. для повышения коррозионной стойкости стальные провода изготовляют из оцинкованной проволоки.

Воздушные линии

Воздушной линией электропередачи (ВЛ или ВЛЭП) называют устройство для передачи электроэнергии по проводам. Воздушные линии состоят из трех элементов: проводов, изоляторов, опор. Расстояние между двумя соседними опорами называют длиной пролета или пролетом линии L (рис. 18.1).

Рис. 18.1. Пролет линии на опорах с подвесными изоляторами

Провода к опорам подвешиваются свободно, и под влиянием собственной массы провод в пролете провисает по цепной линии.

Высота опоры Н при горизонтальном расположении проводов определяется габаритным размером h и максимальной стрелой провеса f При креплении проводов на гирляндах изоляторов высота опоры увеличивается на длину гирлянды .

Расстояние между соседними проводами фаз ВЛ обеспечивает требуемый изоляционный промежуток и зависит в основном от ее номинального напряжения. Для линий напряжением 6... 10 кВ это расстояние в среднем составляет 1 м; 1 10 кВ - 4 м; 220 кВ — 7 м; 500 кВ — 12 м; 750 кВ — 15 м. На двухцепных опорах расстояния между проводами разных цепей берутся такими, чтобы были возможны ремонтные работы на одной из цепей без отключения второй.

Длину пролета линии L обычно определяют из экономических соображений. С ее увеличением возрастает стрела провеса, а следовательно, и высота опор, что увеличивает их стоимость. Вместе с тем с увеличением длины пролета уменьшается число опор и снижается стоимость изоляции, для линий напряжением до 1 кВ длина пролета обычно составляет 30 ... 75 м, для линий напряжением 110 кВ — 150...200 м при высоте опор с горизонтальным расположением проводов 13... 14 м, для линий напряжением 220 ... 500 кВ длина пролета составляет 400 . ..450 м при высоте опор25 ... 30 м.

Над проводами воздушных линий для их защиты от атмосферных перенапряжений подвешиваются грозозащитные тросы. Обычно используют тросы из сталеалюминевых проводов. При подвеске на изоляторах тросы могут быть использованы в качестве проводов связи.

Рассмотрим элементы воздушных линий.

Провода воздушных линий. Провода воздушных линий чаще всего неизолированные (голые). Разнообразные условия работы ВЛЭП определяют необходимость иметь разные конструкции проводов.

Однопроволочньге провода, как говорит само название, выполняют из одной проволоки. Многопроволочные провода из одного металла состоят из нескольких свитых между собой проволок. Многопроволочные провода имеют по сравнению с однопроволочными ряд существенных преимуществ: большую гибкость, что обеспечивает большую сохранность и удобство монтажа; высокие сопротивления на разрыв могут быть получены только для прово лок относительно небольшого диаметра. Однопроволочньге провода изготовляют сечениями 4, 6, 10 мм многопроволочные — сечением от 10 мм

Желание повысить механическую прочность привело к выпуску алюминиевых проводов со стальным сердечником, называемых сталеалюминиевыми. Сердечник провода выполняется из одной или нескольких свитых стальных оцинкованных проволок.

Для удобства записей провода обозначаются марками: М — медь, А — алюминий, С — сталь. Б бронза.

Сталеалюминевые провода бывают следуюших марок: АС, имеющие отношение сечений алюминия и стали 5,5...6,0; АСО (облегченной конструкции), имеющие отношение сечений алюминия и стали 7,5 ... 8,0; АСУ (усиленной конструкции), имеющие отношение сечений алюминия и стали около 4,5.

Наиболее целесообразно применение проводов АСО.

Для обозначения провода рядом с маркой дается его номинальное сечение, например: А-50 (алюминиевый провод сечением 50 мм2) Номинальным сечением называется округленная величина фактического сечения провода.

Изоляторы воздушных линий. Применяются следующие типы изоляторов: фарфоровые штыревые типа ШС—б, ШС- 10 — для линий напряжением б ... 10 кВ; фарфоровые штыревые типа Ш—20, ШД-35 — для линий напряжением 20 ... 35 кВ; подвесные фарфоровые или стеклянные изоляторы ПФ и ПС — для линий напряжением 35 кВ и выше.

Изоляторы типа ШД и ШС крепятся к опорам на крюках и штырях. При напряжении 110 кВ и выше применяются только подвесные изоляторы, которые собираются в гирлянды.

Гирлянды подвесных изоляторов бывают поддерживающие и натяжные. Поддерживающие изоляторы располагаются вертикально на промежуточных опорах, натяжные гирлянды используются на анкерных опорах и находятся почти в горизонтальном положении. На ответственных участках ЛЭП применяют сдвоенные гирлянды. Число изоляторов в гирлянде зависит от напряжения ЛЭП, эффективной и нормированной длины пути утечки и материала опоры (требуемого уровня изоляции). На деревянных и железобетонных опорах при напряжении 35 кВ гирлянда состоит из двух подвесных изоляторов, при напряжении 110 кВ — из шести изоляторов, при напряжении 220 кВ — из 12 изоляторов. На металлических опорах устанавливают на один-два изолятора больше.

На воздушных линиях напряжением выше 220 кВ для зашиты гирлянд от повреждений при возникновении дуги короткого замыкания применяют защитные рога и кольца.

Опоры воздушных линий. Воздушные ЛЭП прокладываются на деревянных, металлических и железобетонных опорах.

По назначению опоры бывают промежуточными, анкерными.угловыми и концевыми. Опоры могут быть одноцепными и двух- цепными, с тросом и без него.

Наиболее распространенными на линиях являются промежуточные опоры. В равнинных местностях их число составляет 80... 90 % от общего числа опор при нормальных режимах работы.

Анкерные опоры устанавливают через определенное число пролетов (через каждые 3. . .5 км). Они имеют жесткое закрепление проводов и рассчитаны на обрыв всех проводов. Провода линий с подвесными изоляторами крепятся на анкерных опорах натяжными гирляндами, провода одной и той же фазы смежных с опорой пролетов соединены петлями проводов.

При подходах к подстанциям устанавливают концевые опоры. Они являются ближайшими к подстанциям и выполняются жесткими, провода на них крепятся, как и на анкерных опорах, натяжными гирляндами изоляторов.

Кабельные линии

Кабель — готовое заводское изделие, состоящее из изолированньтх токоведущих жил, заключенных в герметичную защитную оболочку, которая может быть защищена от механических повреждений броней.

Силовые кабели выпускаются на напряжение до 35 кВ, имеют от одной до четырех медных или алюминиевых жил сечениями 1 ... 2000 кiм )Жилы сечением до 16 мм — однопроволочные, жилы большего сечения — многопроволочные. По форме сечения жилы одножильных кабелей круглые, а многожильных — сегментные или секторные. Преимущественно применяются кабели с алюминиевыми жилами. Кабели с медными жилами используют редко: для перемещающихся механизмов, во взрывоопасных помещениях.

Изоляция жил выполняется из кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольным составом, резины, поливинилхлорида и полиэтилена. Кабели с бумажной изоляцией предназначены для прокладки на вертикальных и крутонаклонных трассах, имеют обедненную пропитку. Герметичная защитная оболочка кабеля предохраняет изоляцию от вредного действия влаги, газов, кислот и механических повреждений. Оболочки делаются из свинца, алюминия, резины и поливинилхлорида. В кабелях напряжением выше 1 кВ для повышения электрической прочности между изолированными жилами и оболочкой прокладывают слой по ясной изоляции.

Броня кабеля выполняется из стальных лент или стальных оцинкованных проволок. Поверх брони накладывают покровы из кабельной пряжи (джута), пропитанной битумом и покрытой меловым составом. При прокладке кабеля в помещениях, каналах и тоннеля джутовый покров во избежание возможного пожара снимают.

Кабели на напряжение 110 кВ и выше обычно выполняют газо- или маслонаполненными, одножильными с покрытием стальной броней или асфальтированными, для прокладки в земле или на воздухе. Масло в кабелях находится под давлением.

Обозначения марок кабелей соответствует их конструкции. Кабели с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами имеют сле дующие марки: ААБ, ААГ, ААП, ААШв, АСБ, АСБГ, АСПГ, АСШВ. Первая буква обозначает материал жил (А — алюминий, отсутствие впереди в маркировке буквы А означает наличие медной жилы), вторая — материал оболочки (А — алюминий, С — свинец). Буква Б означает, что кабель бронирован стальными лентами; буква Г — отсутствие наружного покрова; Шв — наружный покров выполнен в виде шланга из поливинилхлорида.

Изоляция обозначается следующим образом: Р — резиновая, П — полиэтиленовая, В — поливинилхлоридная, отсутствие обозначения — бумажная с нормальной пропиткой.

В качестве брони используются следующие обозначения: Б — стальные ленты, П — плоская оцинкованная стальная проволока, К — круглая оцинкованная стальная проволока.

Например, буквами СБШв маркируется кабель с медными жилами в свинцовой оболочке с наружным покровом в виде шланга из поливинилхлорида.

Маркировка маслонаполненных кабелей начинается с буквы М, вторая буква обозначает тип давления масла: Н — низкое, В — высокое.

Маркировка контрольных кабелей начинается с буквы К.

В маркировке кабеля после буквенных обозначений указывает ся его номинальное напряжение, кВ, число жил и сечение одной жилы. Например, маркировка кабеля АВПБГ— 1 —Эх 50 + 1 х 25 означает, что кабель с тремя алюминиевыми жилами по 50 мм и четвертой — сечением 25 мм полиэтиленовой изоляцией на напря жение 1 кВ, с оболочкой из полихлорвинила, бронированный сталь ными лентами без наружного противокоррозийного покрытия.

Отдельные отрезки кабелей на напряжение до 1 кВ соединяются чугунными муфтами, выше 1 кВ — свинцовыми муфтами, залитыми специальным составом.

Концы кабелей разделываются, а для лучшего контакта с шинами распределительного устройства на концы жил напаивают или приваривают наконечники. для предотвращения попадания в кабель влаги, кислот и других реагентов, ухудшающих изоля цию, концы кабеля герметически заделывают.

11.4. Способы прокладки кабелей напряжением 6... 10 кВ

Передача электроэнергии потребителям в пределах жилых районов осуществляется подземными кабельными линиями, которые прокладывают на полосе между красной линией и линией застройки. Прокладка подземных силовых кабельных линий ведется, как правило, в общих траншеях. В случае пересечений с магистральными трассами и железными дорогами, при недостатке свободного места в поперечном профиле улицы и в некоторых других случаях прокладку силовых кабелей допускается вести в общих коллекторах, причем силовые кабели должны находиться в коллекторе выше других инженерных сетей.

Кабельные прокладки требуют меньших площадей по сравнению с воздушными и могут применяться при любых природных и атмосферных условиях. Кабельные прокладки напряжением 6... 10 кВ применяются на предприятиях небольшой и средней мощности и в городских сетях.

Трассу для кабельных линий выбирают кратчайшую с учетом наиболее дешевого обеспечения их защиты от механических по вреждений, коррозии, вибраций, перегрева и от повреждений при возникновении электрической дуги в соседнем кабеле.

Прокладка кабеля может осуществляться несколькими способами: в траншеях, каналах, туннелях, блоках, на галереях и эстакадах. Внутри кабельных сооружений и производственных помещений предусматривают прокладку кабелей на стальных конструкциях различного исполнения: настенных, в лотках, коробах.

Способ и конструктивное выполнение прокладки выбирают в зависимости от числа кабелей, условий трассы, наличия или отсутствия взрывоопасных газов тяжелее воздуха, степени заг рязненности почвы, требований эксплуатации, экономических факторов.

Прокладка кабелей в траншеях. Наиболее простой является про кладка кабелей в траншеях (рис. 18.2). Она экономична и по расходу цветного металла, так как допустимые токи на кабеле больше (примерно в 1,3 раза) при прокладке в земле, чем в воздухе. Однако по ряду причин этот способ не получил широкого применения на промышленных предприятиях.

Прокладка в траншеях не применяется:

• на участках с большим числом кабелей;

• при большой насыщенности территории подземными и наземными технологическими и транспортными коммуникациями и др сооружениями;

• на участках, где возможно разлитие горячего металла или жидкостей, разрушающе действующих на оболочку кабелей

• в местах, где возможны блуждающие токи опасных значений, большие механические нагрузки, размытие почвы и т. п.

Опыт эксплуатации кабелей, проложенных в земляных траншеях, показал, что при разрытиях кабели часто повреждаются. При прокладке в одной траншее шести кабелей и более вводится очень большой снижающий коэффициент на допустимую токовую на грузку. Поэтому не следует прокладывать в одной траншее более шести кабелей. При большом числе кабелей предусматривают две рядом расположенные траншеи с расстоянием между ними 1,2 м.

Земляная траншея для укладки кабелей должна иметь глубину не менее 800 мм, на дне траншеи создают мягкую подушку толщиной 100 мм из просеянной земли. Глубина заложения кабеля должна быть не менее 700 мм. Ширина траншеи зависит от числа кабелей, прокладываемых в ней. Расстояние между несколькими кабелями напряжением до 10 кВ должно быть не менее 100 мм. Кабели укладывают на дно траншеи в один ряд. Сверху кабели засыпают слоем мягкого грунта. для защиты кабельной линии напряжением выше 1 кВ от механических повреждений ее по всей длине поверх верхней подсыпки покрывают бетонными плитами или кирпичом, а линии напряжением до 1 кВ — только в местах вероятных разрытий.

Трассы кабельных линий прокладывают по непроезжей части на расстоянии не менее: 600 мм от фундаментов зданий, 500 мм до трубопроводов, 2000 мм до теплопроводов.

Прокладка кабелей в каналах. Прокладка кабелей в железобетонных каналах может быть наружной и внутренней (рис. 18.3). Этот способ более дорогостоящий, чем в траншеях. При внецеховой канализации на неохраняемой территории каналы прокладывают под землей на глубине 300 мм и более. Глубина канала — не более 900 мм. На участках, где возможно разлитие расплавленного металла, жидкостей или других веществ, разрушительно действующих на оболочки кабелей, кабельные каналы применять нельзя.

Прокладка кабелей в туннелях.

Прокладка в туннелях удобна и надежна в эксплуатации, но она оправданна лишь при большом числе (более 30 ... 40) кабелей, идущих в одном направлении, например на главных магистралях, для связей между главной подстанцией и распределительной и в других аналогичных случаях.

Рис. 18.4. Прокладка кабелей в туннеле

Туннели бывают проходные высотой 2100 мм (рис. 18.4) и полупроходные высотой 1500 мм. Полупроходные туннели допускаются на коротких участках (до 10 м) в местах, затрудняющих про хождение туннелей нормальной высоты. Глубина заложения туннеля от верха покрытия принимается равной не менее 0,7 м.

Прокладка кабелей в блоках. Прокладка кабелей в блоках надежна, но наименее экономична как по стоимости, так и по пропускной способности кабелей. Она применяется только в случаях, если по местным условиям недопустимы более простые способы прокладки, а именно: при блуждающих токах, агрессивных грунтах, вероятности разлива по трассе металла или агрессивных жид костей и др. Блочную канализацию кабелей следует переводить в траншею или канал во всех случаях, когда это возможно по условиям трассы. Тип кабельных блоков выбирается в зависимости от уровня грунтовых вод, их агрессивности и присутствия блуждающих токов.

Прокладка кабелей на галереях и эстакадах. При больших потоках кабелей целесообразно вместо туннелей применять открытые эстакады и закрытые галереи, а также использовать стены зданий, в которых нет взрыво- и пожароопасных производств.

Прокладка кабелей на эстакалах и в галереях целесообразна на химических, нефтехимических, металлургических и других заводах, территории которых насыщены различными подземными коммуникациям на предприятиях с большой агрессивностью почвы; в местах, где возможно значительное скопление при под земных способах прокладки (каналы и туннели) взрывоопасных газов тяжелее воздуха.