3. Ізолятори повітряних ліній
Основне призначення ізоляторів повітряних ліній - ізолювати проводи від опор і інших несучих конструкцій. У більшості випадків ізолятори витримують значні механічні навантаження. Їхній матеріал повинен бути також пристосований до роботи на відкритому повітрі під впливом змінних температур, опадів, сонця і т.д. Ізолятори повітряних ліній виготовляють головним чином з фарфору, спеціального скла. Механічна міцність останніх вище, а розміри й маса менше, чим у фарфорових. При електричному пробої скляні ізолятори руйнуються, що значно спрощує контроль над їхнім станом.
Ізолятори повітряних ліній залежно від їхнього способу кріплення на опорі розділяють на штирові й підвісні.
Штирові ізолятори кріплять на штирях (рис. 2.9) або гаках і застосовують у сільських мережах при напрузі до 35 кВ включно. Низьковольтні ізолятори й ізолятори високої напруги в лініях з невеликими прольотами й проводами малих і середніх перетинів кріплять на гаках, а з більшими прольотами й перетинами - на штирях, що зміцнюються на траверсах (поперечках).
Для ліній напругою 0,38 кВ застосовують штирові ізолятори (рис. 2.10, а) різних розмірів. На прямих ділянках проводи кріплять до головки ізолятора, а на поворотах лінії - до шийки. Для ліній напругою 10 кВ призначені штирові ізолятори ШФ10 (рис. 2.10, б), для ліній напругою 20 і 35 кВ - ізолятори П1Ф35 (рис. 2.10, в).
Рис. 2.9. Схеми штиря (а), гаків для ліній високого (б) і низького (в) напруги
Рис. 2.10. Схеми штирових ізоляторів: а - типу ТФ; б - ШФ10; в - ШФ35
Крім того, для ліній напругою 35 кВ і вище використовують підвісні ізолятори. У верхній частині такого ізолятора є вушко, а в нижній - серга. Серга верхнього ізолятора входить у вушко нижнього, утворюється міцне з'єднання декількох ізоляторів - гірлянда. Вушко верхнього ізолятора кріплять до опори, а до серги нижнього ізолятора кріплять провід. Число ізоляторів у гірлянді залежить від напруги лінії й матеріалу опор.
На повітряних лініях напругою 6... 110 кВ у гірляндах підвісних ізоляторів на напругу 6...10 кВ повинен бути один ізолятор, на 20 кВ - два, 35 кВ - три, на 110 кВ - сім-вісім ізоляторів.
Лінії напругою 110 кВ і вище можна прокладати тільки на підвісних ізоляторах, 35 кВ і нижче - на штирових або підвісних.
Лекція 3
Тема: Задачі електропостачання сільського господарства
План лекції
1. Схеми й конструктивне виконання електричних мереж
2. Захисна апаратура для мереж до 1000В
1. Схеми й конструктивне виконання електричних мереж
Способи прокладки проводів і кабелів. Передача розподіл електричної енергії до цехових споживачів промислових підприємств здійснюється електричними мережами. Споживачі електроенергії приєднуються через внутрішнцехові підстанції й розподільні пристрої за допомогою захисних і пускових апаратів.
Електричні мережі промислових підприємств виконуються внутрішніми (цеховими) і зовнішніми. Зовнішні мережі напругою до 1000 В мають досить обмежене поширення, оскільки на сучасних промислових підприємствах живлення цехових навантажень проводиться від внутрішнцехових вбудованих або прибудованих трансформаторних підстанцій.
Прокладка електричних кіл проводиться ізольованими й неізольованими проводами. Ізольовані проводи виконуються захищеними й незахищеними. У захищених проводах поверх електричної ізоляції накладена металева або інша оболонка, що захищає ізоляцію від механічних ушкоджень Незахищені проводи таких оболонок не мають.
Ізольовані проводи поділяються на проводи й кабелі. До неізольованих проводів відносяться алюмінієві, мідні, сталеві шини й голі проводи.
В електричних мережах промислових підприємств широко застосовуються й шинопроводи. Шинопроводи можуть бути відкритими, захищеними й закритими. По призначенню шинопроводы розділяються на магістральні й розподільні. Магістральні шинопроводи виконуються з алюмінієвих шин, розподільні - із алюмінієвих і мідних шин.
Силові кабелі марки ААБ застосовуються в мережах до 1000 В и вище й мають перетину 6-95 мм2 до 1 кВ і перетин 10- 70 мм2 до 6 кВ. При техніко-економічному порівнянні прокладка кабелів (у порівнянні із прокладкою проводів у трубах) виявляється економічно найбільш доцільної для перетинів більш 25 мм2.
Для захисту від механічних ушкоджень кабелі усередині будинків прокладають в каналах і кріпляться скобами по стінах і стелях. При прокладці в каналах необхідний захист від механічних ушкоджень забезпечується перекриттям каналів негорючими плитами. Якщо число кабелів, що прокладаються в одному напрямку, невелике, то їх або протягують через труби, або прикривають швелерним або кутниковим залізом.
Кабельні лінії більших перетинів призначені для живлення великих приймачів, розподільних щитів або шаф, а також електроприймачів, встановлених у середовищі з особливими умовами, де обмежена прокладка проводів у трубах.
Прокладка проводів у захисних трубах забезпечує досить надійний захист від механічних ушкоджень проводів, що важливо для цехових мереж промислових підприємств. Раніше така прокладка зв'язувалася з додатковими витратами труб (сталевих, тонкостінних, скляних і ін.); в сьогоднішній час використовуються паперово-металеві труби з тонкою гофрованою металевою оболонкою. Слід зазначити, що прокладка проводів у трубах, особливо в сталевих, пов'язана з можливістю ушкодження ізоляції, а також з незручностями в експлуатації при необхідності заміни ушкоджених проводів. Така прокладка, згідно ПУЭ, рекомендується для вибухонебезпечних і пожежонебезпечних приміщень.
Відкрита прокладка проводів із кріпленням на роликах, ізоляторах, тросах, металевих лотках і інших конструкціях є найбільш проста і дешева, але не забезпечує достатньої надійності й захисту проводів від механічних ушкоджень. Більш досконалою є прокладка проводів у лотках.
Закрита прокладка проводів у коробах, наприклад типу КЛ-1 і КЛ-2 (для освітлення з люмінесцентними лампами), стала широко застосовуватися останнім часом. Зазначений вид прокладки є дешевим, простим у монтажі й досить надійним.
Прокладка троллейных мереж (струмопроводів) застосовується для живлення приймачів, що переміщаються (мостових кранів, тельферів, візків і ін.). Тролейні мережі виконуються із профільної сталі (звичайно кутникової) або з голих багатодротових проводів і мають різні способи кріплення залежно від розташування й конструкції струмознімача.
Відповідно до ПУЭ виробничі приміщення залежно від характеру навколишнього середовища діляться на сухі, вологі, сирі, особливо сирі, жаркі з хімічно активним середовищем, пожежонебезпечні й вибухонебезпечні. Тому тип прокладки мережі й марки проводів або кабелів вибираються залежно від характеристики навколишнього середовища виробничих приміщень.
Для електричних мереж слід застосовувати проводи з алюмінієвими жилами. Проводи з мідними жилами через дефіцитність міді допускається використовувати тільки в особливих випадках, установлених ПУЭ, наприклад для відгалужень до будинків від діючих повітряних ліній з мідними проводами, для живлення електроприводів у механізмах пересувань кранових установок. Схеми повинні забезпечувати надійність живлення споживачів електроенергії, бути зручними в експлуатації. При цьому кошти на спорудження лінії, витрати провідникового матеріалу повинні бути мінімальними. Електричні мережі ділять на живильні, які відходять від джерела живлення (підстанції), і розподільні.
Рис. 3.1. Схеми живлення електроприймачів до 1000 В: в - радіальна; б - магістральна; в – блок «траосфорнятор - Магістраль»
Прикладами радіальних є мережі насосних або компресорних станцій, а також мережі вибухонебезпечних, пожежонебезпечних виробництв. Розподіл енергії в них проводиться радіальними лініями від розподільних Пунктів, винесених в окремі приміщення. Радіальні схеми забезпечують високу надійність живлення; у них легко можуть бути застосовані елементи автоматики. Однак радіальні схеми вимагають більших витрат на установку розподільних щитів, проводку кабелю й проводів. Магістральні схеми знаходять найбільше застосування при Рівномірному розподілі навантаження по площі цеху (мал. 3.1, б). При магистральних схемах, поповнених шинопроводами (типу ШМА й ШРА), переміщення технологічного устаткування не викликає переробок мережі, наявність перемичок між магістралями окремих підстанцій забезпечує надійність електропостачання при мінімальних Витратах на пристрій резервування. Резервуванням може бути забезпечене надійне електропостачання приймачів 1-ї та 2-ї, а також значне число приймачів 3-ї категорії. При магістральних схемах можливе впровадження збірних конструкцій шинопроводов і швидкий монтаж мереж.
До недоліків магістральних мереж слід віднести недостатню надійність електропостачання, тому що ушкодження магістралі веде до відключення всіх споживачів, що живиться від даної магістралі.
Враховуючи особливості радіальних і магістральних мереж, звичайно застосовують змішані схеми електричних мереж в залежності від характеру виробництва, умов навколишнього середовища і т.д. Наприклад, у механічних цехах машинобудівної промисловості при системі «блок - трансформатор - магістраль» електропостачання виконується магістральним шинопроводом, до якого приєднуються розподільні штепсельні шинопроводи, і від них радіальними лініями здійснюється живлення всіх електроприймачів цеху. На деяких ділянках цеху встановлюються розподільні пункти для живлення електроприймачів, які приєднуються до найближчих магістральних або розподільчих шинопроводів. У прокатних, ковальських, ливарних і інших цехах розподільна мережа підключається до розподільних пунктів.
Найпоширеніші закриті магістральні шинопроводи (струмопроводи) серії ШМА й розподільні закриті шииопроводы серії ШРА з алюмінієвими шинами.
Шинопроводи серії ШМА (рис. 3.2) служать для передачі електричної енергії трифазного струму промислової частоти при напрузі до 500 В в цехах, що не містять струмопровідної хімічно активних газів і випарів. Вони комплектуються окремими секціями; кріпляться або на нижньому поясі металевих ферм, або на кронштейнах або спеціальних стійках.
Рис. 3.2. Магістральний шннолровод сірий ШМА: а - пряма секція; б – розріз
Розподільний шннопровод серії ШРА (рис. 3.3, а) призначений для розподілу електричної енергії трифазного струму промислової частоти при напрузі до 400 В в цехах з нормальним середовищем.
Швидке підключення приймачів без зняття напруги із шинопровода виконується через відгалуджувальні коробки (рис. 3.3, б) штепсельного виконання. Розгалуджувальні коробки випускаються із запобіжниками й автоматами. При відкриванні кришки коробки приймач відключається від шинопровода. Якщо відгалуження до приймача не вимагає захисту, замість патронів запобіжника на кришці коробки встановлюють ножі, які при закритій кришці входять у губки патронотримача.
Рис. 3.3. Розподільний шинопровод серії ШРА
Підключення ШМА до розподільних пристроїв (шафів) підстанцій типу КТП проводиться через приєднувальні секції, встановлені на шафах. Ці секції з'єднуються з комутаційно-захисною апаратурою, розміщеною в шафах.
Приєднання розподільних шинопроводів до шин підстанцій проводиться кабелем або проводом, які підходять до вдвідної коробки, встановленої в місці з'єднання двох секцій шинопровода.
Розподіл електроенергії шинопроводами у цеху показане на рис. 3.4.
Освітлювальні навантаження цехів при радіальних схемах силової мережі живиться окремими лініями від щитів при магістральних схемах і схемах підстанцій, виконаних по системі блоку «трансформатор-магістраль», відповідних ділянок магістралей.
Рнс. 4.4. Розподіл електроенергії шинопроводами в цеху
Викладені загальні вимоги, що до схем електричних мереж, не вичерпують усіх особливостей їх проектування й виконання, вимагаємих технологічним процесом виробництва, плануванням будинків, умовами середовища окремих галузей промисловості. Ці особливості, природно, повинні враховуватися для забезпечення достатньої надійності й техніко-економічної доцільності.
Відзначимо особливості виконання електричних мереж для деяких галузей промисловості 1-й і 2-й категорій.
У хімічній і нафтопереробній промисловості необхідно враховувати, що більшість споживачів відноситься до 1-ї категорії, перерви в живленні яких приводять до тривалого розладу технологічного процесу. Крім того, наявність вибухонебезпечних, корозійних і забруднених цехів вимагає виконання електричних мереж (міжцехових і цехових) з підвищеним ступенем надійності. Тому тут застосовують прокладку кабелями або проводами з механічним захистом і з підключенням споживачів за радіальною схемою до розподільних щитів, що мають автоматичне або ручне включення резервного живлення.