Подстанции и сети цеховых потребителей ЭЭ

В цеховых ТП применяются трехфазные силовые трансформаторы с высшим напряжением 6; 10 кВ (реже 20; 35 кВ), с естественным охлаждением, заполненные маслом, негорючей жидкостью (совтолом, что сейчас запрещено) или сухой изоляцией. Трансформаторы могут быть открытого типа (с открытыми изоляторами и расширительным баком), предназначенные для установки в специальной камере или наружной установки; а также закрытого типа для комплектных трансформаторных подстанций (КТП) (с токоведущими частями, закрытыми кожухом, без расширительного бака, с азотной подушкой под небольшим избыточным давлением в корпусе).

Цеховые трансформаторные и преобразовательные подстанции могут быть пристроенными, встроенными или отдельно стоящими. Пристроенной называется подстанция, непосредственно примыкающая к основному зданию, встроенной — вписанная в общий контур здания, внутрицеховой — расположенная внутри производственного здания (открыто или в отдельном закрытом помещении). Подстанции или их части, устанавливаемые в закрытом помещении, относятся к внутренним электроустановкам, а подстанциям, устанавливаемые на открытом воздухе — к наружным.

Для питания однофазной нагрузки применяют трехфазные трансформаторы. При этом необходимо учитывать, что ток в наиболее нагруженной фазе не должен быть более номинального, а нейтраль должна нагружаться:

не более 25 % — при схеме соединения обмоток Y/Y0—12;

не более 40% — при схеме соединения обмоток Y/Z—12;

не более 75 % — при схеме соединения обмоток JX/Y0—11.

В большинстве случаев для цеховых ТП применяют трансформаторы масляные.

Сухие трансформаторы, элегазовые и трансформаторы с негорючей жидкостью в 2 — 2,5 раза дороже масляных, поэтому их применяют только в тех местах, где нельзя установить масляные:

ниже первого этажа более чем на 1 м или выше второго этажа;

в помещениях категории В по пожароопасности (масляные разрешается устанавливать только в помещениях категорий Г и Д).

Сухие трансформаторы также не устанавливают в административных зданиях из-за чрезмерного шума.

Современные комплектные трансформаторные подстанции внутреннего (КТП) и наружного (КТПН) исполнения состоят из следующих основных узлов:шкафов ввода высшего напряжения (внутренней установки ВВ-1, ВВ-2, ВВ-3 и наружной установки ВВН-1 и ВВН-2);трансформаторов;

распределительного устройства низшего напряжения.

Схема включения трансформаторов с шкафами ввода высокого напряжения ВВ-1 глухим присоединением показана на рис. 1.7, а, схема включения с шкафами ВВ-2 (соответственно ВВН-1) приведена на рис. 1.7, б, а схема включения с шкафами ВВ-3 (соответственно ВВН-2) — на рис. 1.7, в.

Каждый из группы трансформаторов ЗУР предприятия (цеха), питаемых от распределительной подстанции 4УР и главной понижающей подстанции 5УР, подключается по одной из схем, показанных на рис. 1.7. Но все они вместе могут подключаться по радиальной или магистральной схемам питания.При радиальной схеме распределения электроэнергии напряжением 6; 10 кВ рекомендуется глухое присоединение трансформатора (блок линия — трансформатор), за исключением следующих случаев:питание ТП осуществляется от пункта, находящегося в ведении другой организации;установка отключающего аппарата необходима по условиям защиты (например, газовой или от однофазных коротких замыканий). При магистральной схеме распределения электроэнергии напряжением 6; 10 кВ установка отключающего аппарата обязательна, за исключением следующих случаев:магистраль представляет собой воздушную линию и обеспечена достаточная чувствительность ее защиты на головном участке к повреждениям в трансформаторе;обеспечена необходимая степень резервирования электроприемников (применены схемы двойной магистрали и резервирования на стороне низкого напряжения ТП, т. е. если на двухтрансформаторной подстанции мощность одного трансформатора достаточна для питания электроприемников I и II категорий и установлена отключающая аппаратура со стороны низшего напряжения, а секции шин ТП оборудованы автоматом включения резерва АВР).

На стороне напряжения трансформаторов 6; 10 кВ при необходимости в качестве отключающих аппаратов, как правило, устанавливают шкафы с выключателями нагрузки и предохранителями, а для трансформаторов небольшой мощности (до 250 кВ * А) иногда устанавливают только разъединители.Обычно на двухтрансформаторных цеховых подстанциях трансформаторы работают раздельно и применяется одиночная секционированная система шин. АВР на стороне низшего напряжения цеховых ТП, как правило, используется при наличии электроприемников I категории и значительной длине питающих линий от источника питания до ТП.

В ряде случаев трансформаторы на цеховых ТП включаются на параллельную работу для обеспечения пуска и самозапуска крупных электродвигателей, а также для снижения колебаний напряжения при питании электроприемников с резкопеременной или ударной нагрузкой, например в сварочных цехах и т. п. В настоящее время в качестве вновь сооружаемых цеховых подстанций чаще всего используются комплектные ТП с закрытыми трансформаторами (КТП). В зависимости от условий производства КТП располагаются либо в отдельном специальном помещении, либо открыто в цехе с легким ограждением (например, сетчатым), если позволяет окружающая среда.

В связи с ростом удельных нагрузок все большее применение находят КТП с трансформаторами мощностью 1600 и 2500 кВ - А вместо трансформаторов мощностью 1000 кВ-А, что сокращает число трансформаторов с системах электроснабжения, упрощает схему электроснабжения (особенно при напряжении 660 В) и дает значительный экономический эффект.

Суммарная мощность трансформаторов с масляным охлаждением, установленных на каждой цеховой подстанции, не должна превышать 6500 кВ * А (допускается установка не более трех КТП), на втором этаже — 1000 кВ * А, на наружной — 3200 кВ * А. При необходимости большей мощности на цеховых ТП устанавливают трансформаторы с охлаждением негорючей жидкостью (но не совтол!), что упрощает и удешевляет строительную часть и повышает надежность ТП при эксплуатации. На действующих пред-. приятиях имеется много цеховых подстанций старого типа с открытыми трансформаторами, которые установлены в специальных камерах или на открытом воздухе.

Внутрицеховые ТП могут сооружаться только в помещениях с производством категорий Г и Д по пожароопасности, а в помещениях с производством категории В — по специальному разрешению пожарного надзора. Нельзя устанавливать КТП под помещениями с мокрым технологическим процессом (мойками, душевыми и т.п.), без принятия специальных мер против попадания влаги на электрооборудование, например выполнения гидроизоляции потолка КТП, а также под и над помещениями ограниченных размеров (менее помещения подстанции), в которых может длительно (более 1 ч) находиться значительное число людей (более 50 чел.). В качестве цеховых подстанций, как правило, используют КТП, обеспечивающие возможность производства индустриального монтажа независимо от готовности строительно-монтажных работ в целом по цеху. В последнее время стали выпускать объемные КТП.

Цеховые ТП могут быть встроенными, пристроенными и отдельно стоящими. В основном число и мощность трансформаторов на ТП зависит от значения и графика суммарной нагрузки, но с учетом компенсации реактивной мощности, плотности нагрузки и категории надежности электроприемников. Цеховые ТП, если позволяет нагрузка и категория электроприемников, рекомендуется выполнять однотрансформаторными и в крайнем случае — двух-трансформаторными.

Если основную нагрузку (80...85%) составляют электроприемники I и II категорий, на ТП должно быть не менее двух трансформаторов. На ТП устанавливается также не менее двух трансформаторов для приемников любой категории надежности, при следующих условиях:

суточный или годовой график нагрузок очень неравномерный, а работа цеха, предприятия односменная или сезонная, т. е. когда выгодно в ненагруженные часы (сезон) отключать один трансформатор;

лимитированы габаритные размеры ТП и оборудования;

возможен дальнейший рост нагрузок, а установка более мощного трансформатора в будущем невыгодна или невозможна.

Цеховые ТП могут иметь три и более трансформаторов в виде исключения в следующих случаях:

при наличии мощных электроприемников, сосредоточенных в одном месте (прокатные станы, компрессорные и т.п.), для обеспечения питания которых недостаточно мощности двух трансформаторов;если невозможно рассредоточить ТП по условиям окружающей среды или размещения технологического оборудования (некоторые цеха нефтехимических производств, текстильные фабрики);