Лекция 10 Потребители электроэнергии на промышленных предприятиях
Система электроснабжения завода состоит из питающих, распределительных, трансформаторных и преобразовательных подстанций и связывающих их кабельных и воздушных сетей и токопроводов высокого и низкого напряжения. Система электроснабжения строится таким образом, чтобы она была надежна, удобна и безопасна в обслуживании и обеспечивала необходимое качество энергии и бесперебойность электроснабжения в нормальном и послеаварийном режимах. В то же время система электроснабжения должна быть экономичной по затратам, ежегодным расходам, потерям энергии и расходу дефицитных материалов и оборудования. Экономичность и надежность системы электроснабжения достигается путем применения взаимного резервирования сетей предприятий и объединения питания промышленных, коммунальных и сельских потребителей.
При сооружении на предприятиях собственных электростанций, главных понизительных подстанций и других источников питания учитываются близлежащие внезаводские потребители электроэнергии. Особенно это необходимо в районах, недостаточно охваченных энергосистемами. Электрические сети и подстанции органически входят в общий комплекс предприятия, как и другие производственные сооружения и коммуникации. Поэтому они должны увязываться со строительной и технологической частями, очередностью строительства и общим генеральным планом предприятия. Большой и все возрастающий удельный вес получают крупные энергоемкие предприятия черной и цветной металлургии, химии и другие, которые предъявляют высокие требования к их надежному и экономичному электроснабжению. Они характеризуются большими значениями суммарных установленных мощностей электроприемников, которые при дальнейшем развитии крупных комбинатов достигнут 1500—
Общие понятия Электроприемниками считаются устройства, в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Электроприемники объединяются в электроустановки - комплекс взаимосвязанного оборудования и сооружений. Примеры электроустановок: конденсаторная и индукционная установки, электрическая подстанция, линия электропередачи, распределительная подстанция и т. д. Каждый электроприемник потребляет при своей работе определенную мощность, которую называют электрической нагрузкой, на практике понятие нагрузки распространяется также на ток (токовая нагрузка).
Электроприемники классифицируют по следующим признакам: - по роду тока: переменного, постоянного и импульсного; - по числу фаз. трех- или однофазные; - по частоте переменного тока: промышленной (50 Гц), повышенной или пониженной; - по установленной мощности - сумме номинальных мощностей электрических машин одного вида, входящих в состав промышленного объекта. В случае разнохарактерных групп электроприемников эти мощности приводят к одинаковым условиям определения; -по номинальному напряжению: до I к. В (низкое) и выше 1 к. В (высокое напряжение); - по потреблению пускопрнемниками реактивной мощности, характеризующемуся коэффициентом мощности cos ф = Р S, где cos ф > 0, 85; средний 0, 65 < cos (р < 0, 85; низкий 0. 4 < cos ф < 0. 65; особо низкий cos (p > 0, 4;
- по пусковым токам. Они оказываются существенными, если при их учете происходит корректировка параметров элементов системы, выбранных по токам нормального режима. Несущественными, когда их длительность мала, несмотря набольшую кратность относительно номинальной величины; - по степени симметрии пускоприемников (степени равномерности распределение по фазам): симметричные (большинство промышленных силовых электроприемников), несимметричные (однофазные электропечи, осветительные установки, сварочные агрегаты);
Степень нелинейности (появление высших гармоник) характеризуется вольтамперными характеристиками и спектрами высших гармоник электроприемников: - по режиму работы электроприемников: длительный, кратковременный и повторно-кратковременный: - по постановке: стационарные и нестационарные (переносные и др. ); - по требованию к качеству: -по надежности электроснабжения все электроприемники делят на три категории: к I категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь та собой опасность для жизни людей вследствие взрывов, пожаров. Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервируемых источников питания
ко II категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовым простоям. Электроприемники II категории рекомендуется обеспечивать, электроэнергией от двух независимых источников питания. К III категории относятся все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий, для этой категории допускается питание от одного нерезервированного источника.
По своему характеру промышленные электроприемники делятся в соответствии с формой ежегодной отчетности ПСУ № 24 энергетика на три группы: - электродвигатели; - электротехнические установки; - электрическое освещение. Электроприемники первых двух групп по традиции называют силовыми. Доля каждой группы в электропотреблении предприятия зависит от отрасли промышленности и особенностей технологического процесса производства. Производственным считается электродвигатель, имеющий мощность 0, 25 к. Вт и выше. Двигатели меньшей мощности рассматриваются как средства автоматизации и в статистику электрики не попадают. Электротехнологические установки включают в себя технологические процессы сушки, нагрева, электроплавки, электросварки, электролиза и т. д.
Для многих отраслей промышленного производства и большая часть электрозатрат по этой группе электроприемников приходится на электропечи, электротермические и сварочные установки, которые будут рассмотрены нами наряду с электродвигателями далее.
Другие потребители взаимодействуют с субъектами электроэнергетики, поведением отражая свой уровень системы электроснабжения. Уровень во многом определяет электрику объекта, включая предельно допустимую мощность, которую потребитель может «взять» , технико-экономически оправданный уровень напряжения, схемные и иные решения. Выделяют следующие уровни. Первый 1 УР: питающийся по одной линии отдельный электроприёмник, агрегат (станок) с многодвигательным приводом или другая группа электроприёмников, связанных технологически или территориально и образующих единое изделие с определённой (документально обозначенной заводомизготовителем) паспортной мощностью. 1 УР составляет сущность электрики и определяет собственную схему электроснабжения потребителя (но не энергосистемы).
Практически ныне отсутствует случай (факт), когда потребитель имеет строго один электроприёмник (в этом случае потребитель и электроприёмник тождественны). Специфика единичных крупных энергоёмких электроприёмников, питающихся «напрямую» от энергосистемы, здесь нами не рассматривается. Второй 2 УР, когда потребитель питается на напряжении ниже 1 к. В (наиболее распространено в России 0, 4 к. В по системе 380/220 В). Это щиты распределительные напряжением до 1 к. В переменного тока и до 1, 5 к. В постоянного тока, щиты управления, шкафы силовые, вводно-распределительные устройства, шинные выводы, сборки, магистрали. У этих потребителей нет экономической необходимости в штатном электрике (если они юридически самостоятельны). Третий 3 УР – щит низкого напряжения трансформаторной подстанции 10(6)/0, 4 к. В или сам трансформатор (при рассмотрении следующего уровня – загрузка трансформатора с учётом потерь в нём).
Третий (3) УР возникает, когда по различным причинам (мощность, удалённость, надёжность и др. ) для электроснабжения потребителя необходима установка одного или нескольких трансформаторов 10(6)/0, 4 к. В. Четвёртый 4 УР – шины распределительной подстанции РП 10(6) к. В (при рассмотрении следующего уровня – загрузка РП в целом), когда количество силовых и преобразовательных трансформаторов, появление высоковольтных двигателей вызывают необходимость сооружения распределительной подстанции РП 10(6) и когда неизбежно появляется технический персонал, обслуживающий уже достаточно развитое электрохозяйство. Пятый 5 УР – шины главной понизительной подстанции, подстанции глубокого ввода, опорной подстанции заводского района (производства, хозяйства).
На 5 УР мощность и расход электроэнергии таковы, что для осуществления электроснабжения от субъекта электроэнергетики требуется ввод 35, 110, 154, 220, 330 к. В, а для эксплуатации установленного оборудования и сетей создают электрослужбы и централизованные обслуживающие и ремонтные цехи. И, наконец, ключевой для нас шестой 6 УР, собственно граница раздела: субъект электроэнергетики (электроснабжающая организация) – потребитель. Например, Западно-Сибирский металлургический комбинат, не самый крупный, с максимумом нагрузки менее 400 МВт, получает питание от энергосистемы по 22 воздушным ЛЭП по 110 и 220 к. В и по 25 кабельным вводам 10 к. В от ТЭЦ. Заметим, что 6 УР может проходить (совпадать) по любому из перечисленных уровней. Тогда, опираясь на уровни, можно предложить некоторые общие правила, касающиеся «технологического присоединения к электрическим сетям» ,
однако, их приятие возможно лишь при рассмотрении электрического хозяйства промышленности (сферы услуг) как некоторого ценоза – сообщества единиц технетики (техники, технологий, материалов, продукции, отходов). Это сообщество образовано практически бесконечным множеством слабо связанных и слабо взаимодействующих единиц-штук-особей, но выделяемых как единое хозяйство, цех. Любой ценоз индивидуален, для него не может существовать документация, подобная паспорту на изделие. Само сообщество не выделяемо (как дискретен и выделяем, например, двигатель), а границы, в частности электрических хозяйств, не очевидны, не совпадают с генпланом, границами других хозяйств и служб; определяются же они конвенционно (по договору). Таким образом, речь идёт о множестве, своеобразном сообществе-ценозе (греч. – koinos; фр. – cenose, англ. – cenosis, cоenosis; наука - coenology), что позволяет поиному взглянуть на ключевые проблемы электротехники, электроэнергетики, электрики.
Скачать презентацию Лекция 10 Потребители электроэнергии на промышленных предприятиях
Презентация 10 Потребители электроэнергии .ppt