Вибір величини напруги живлення
При проектуванні систем електропостачання промислових підприємств важливим питанням є вибір раціональних напруг для схеми, оскільки їхні значення визначають параметри ліній електропередачі та електроустаткування підстанцій і мереж, а отже, розміри капіталовкладень, витрати кольорового металу, втрати електроенергії й експлуатаційні витрати.
Для отримання найбільш економічного варіанту електропостачання підприємства, напруга кожної ланки системи електропостачання повинна вибиратися перш за все з урахуванням напруг суміжних ланок. Вибір напруг грунтується на порівнянні техніко-економічних варіантів у випадках, коли:
- енергію можна одержувати від двох або більше джерел живлення;
- при проектуванні електропостачання підприємств доводиться
розширювати існуючі підстанції і збільшувати потужність заводських електростанцій;
- мережу заводських електростанцій необхідно пов'язувати з мережами енергосистем.
Перевагу при виборі варіантів [2, с. 44] рекомендуєтся віддавати варіанту з вищою напругою навіть при невеликих економічних перевагах (що не перевищують 10…25 %) нижчої з порівнюваних напруг.
Для живлення великих і особливо великих підприємств потрібно застосовувати напруги 110, 150, 220, 330 і 500 кВ. На перших ступенях розподілу енергії на таких великих підприємствах рекомендовано застосовувати напруги 110, 150 і 220 кВ.
Напругу 35 кВ в основному використовують для розподілу енергії на першому ступені середніх підприємств за відсутності значного числа електродвигунів напругою більше 1000 В, а також для часткового розподілу енергії на великих підприємствах, де основна напруга першого ступеня становить 110…220 кВ. Зокрема, напругу 35 кВ застосовують для [2, с. 45] повного або часткового внутрішньозаводського розподілу електроенергії за наявності:
- потужних електроприймачів на 35 кВ (сталеплавильних печей, потужних ртутно-випрямних установок і ін.);
- електроприймачів підвищеної напруги, значно віддалених від джерел живлення;
- підстанцій малої і середньої потужності напругою 35/0,4 кВ, ввімкнених по схемі «глибокого введення».
Напругу 20 кВ використовують для живлення:
- підприємств середньої потужності, що віддалені від джерел живлення і не мають своїх електростанцій;
- електроприймачів, віддалених від підстанцій великих підприємств (кар'єрів, копалень і т. п.);
- невеликих підприємств, населених пунктів, залізничних вузлів і т.п., що підключаються до теплоелектроцентралі (ТЕЦ) найближчого підприємства. Доцільність застосування напруги 20 кВ повинна обгрунтовуватися техніко-економічними порівняннями з напругами 35 і 10 кВ з урахуванням перспективного розвитку підприємства.
Напругу 10 кВ бажано вибирати для внутрішньозаводського розподілу енергії:
- на підприємствах з потужними двигунами, що допускають безпосереднє приєднання до мережі 10 кВ;
- на підприємствах невеликої і середньої потужності за відсутності або незначному числі двигунів на 6 кВ;
- на підприємствах, що мають власну електростанцію з напругою генераторів 10 кВ.
Напругу 6 кВ застосовують [2, с. 54] за наявності на підприємстві:
- значної кількості електроприймачів на 6 кВ;
- власної електростанції з напругою генераторів 6 кВ.
Застосування напруги 6 кВ наявністю електроустаткування на 6 кВ і техніко-економічними показниками при виборі величини напруги живлення.
При напрузі розподільної мережі 10 кВ, двигуни середньої потужності (350…1000 кВт) потрібно використовувати на напругу 6 кВ з використанням в необхідних випадках схеми блоку «трансформатор-двигун» при невеликій кількості двигунів на 6 кВ.
Для живлення освітлювальних установок промислових, житлових і загальних будівель, в більшості випадків, застосовують трифазні чотирипровідні мережі змінного струму 380/220 В при заземленій нейтралі, і 220 В при ізольованій нейтралі або постійному струмі.
Для живлення спеціальних ламп і апаратів, що мають трифазні або двохфазні схеми вмикання, допускається використовувати 380 В за умов дотримання таких вимог [2, с. 65]:
- світильник або пускорегулюючий апарат виконано мідними провідниками з ізоляцією на напругу більше 500 В;
- фазні провідники, що вводяться в світильник, мають одночасні вмикання;
- в приміщеннях з підвищеною небезпекою і особливо на небезпечних світильниках нанесені добре видні знаки напруги, що використовується.
При підвищених вимогах до електробезпеки використовуються трифазні трьох-провідні мережі з ізольованою нейтраллю 3х220 В.
Зниження напруги в найбільш віддалених лампах в нормальному режимі лінії не повинно перевищувати [2, с. 33 ]:
- в лампах робочого освітлення підприємств і загальних будівель, а також прожекторного освітлення в зовнішніх установках 2,5% Uном;
- в лампах освітлення житлових будівель, аварійного і зовнішнього освітлення, виконаного світильниками 5% Uном.
В мережах (12…42 В) допускається втрата напруги до 10 %, рахуючи від виводів вищої напруги понижуючих трансформаторів. Найбільша напруга в лампах, не повинна бути більшою 105 % від номінальної. Допускаються відхилення напруги до 1,5% в мережах з різко змінним характером навантаження при необмеженій їх частоті.
Допустима для ламп максимальна напруга визначається конструкцією світильників, типом джерела світла, системою освітлення, категорією приміщення за умовами електробезпеки, висотою підвісу і т.д. В приміщеннях з тяжкими умовами середовища при висоті установки світильників менше 2,5 метрів для загального освітлення використовують малу напругу (до 42 В).
При напрузі силових електроприймачів вище 380 В, живлення робочого освітлення повинно виконуватися від загального для силового і освітлювального навантаження трифазних трансформаторів з заземленою нейтраллю. Інші рішення допускається використовувати [3, с. 37]:
- для реконструювання об’єктів, коли потрібно зберегти існуючу систему живлення;
- для об’єктів, по відношенню до джерел живлення яких діють спеціальні вимоги;
- для особливих об’єктів, в яких вибір джерела живлення і їх напруг пояснюється техніко-економічними розрахунками;
- у випадках, коли це необхідно для дотримання певних вимог.
При напрузі силових електроприймачів вище 380 В вибір між використанням для освітлення самостійних трансформаторів, що живляться від мережі високої напруги, або проміжних трансформаторів, що живляться через силові трансформатори.
Зважаючи на те, що в досліджуваному цеху всі електроприймачі живляться змінним струмом, для живлення електроприймачів приймаємо змінний струм напругою 380 В частотою 50 Гц.
Напруга 380/220 В дозволяє від одних і тих же самих трансформаторів здійснювати живлення як силового навантаження, так і освітлювальної мережі.