Промышленное проектирование схем и конструкций электрооборудования и сетей

    Для распределения электроэнергии в силовых установках нужно в промышленном проектировании выбирать наиболее экономичные системы которые обеспечат необходимую степень надежности, безопасности, удобства эксплуатации и гигиены производства, при определенном минимуме расчетных затрат.

    Подпольная проводка в трубах («модульные сети»), необходимо запроектировать только для общественных зданий и цехов промышленных предприятий, в которых требуются стерильные условия производства.

    В установках с параллельными технологическими потоками (линиями производства) рекомендуют схему распределения энергии строить так, чтобы аварийное отключение или отключение для ремонта или ревизии одного из ее элементов (одного трансформатора, одного распределительного пункта, одной линии, и т. п.) привело к отключению механизмов, относящихся только к одному технологическому процессу (к одной линии производства).

    Схему распределения энергии с автоматическим включением резервного питания (АВР), в которой предусмотрено в нормальном режиме недогрузка трансформаторов, распределительных устройств, аппаратов и проводников, нужно применять, только для питания электроприемников, относящихся к первой категории по надежности электроснабжения. Если мощность электроприемников первой категории в сумме составит лишь небольшую часть номинальной мощности трансформаторов, нужно использовать возможность обеспечения АВР на цеховых распределительных пунктах при помощи автоматических выключателей или контакторов.

В схемах без АВР следует

-предусмотреть однотрансформаторные подстанции, размещенные в центре нагрузок; использование двухтрансформаторных подстанций допускают только при наличии расчетных обоснований в проекте;

-принимать номинальную мощность трансформаторов приближенно равной расчетной нагрузке;

-устанавливать, если в этом есть потребность, на выводах от трансформаторов к распределительному устройству на напряжение до 1000 В и для секционирования шин разъединяющие аппараты с приводом ручным; предусмотреть установку в указанных случаях защитных аппаратов (автоматических выключателей) только в том случае, когда они необходимы по данным расчета токов короткого замыкания для защиты неустойчивых аппаратов на распределительном электрощите.

    При определении электроприемников к первой категории по надежности электроснабжения нужно учесть резерв в технологической части (механизмы с электродвигательным или паровым приводом, емкости с охлаждающей водой и т. п.). Необходимость резерва в трансформаторах, аппаратах и линиях для осуществления АВР питания рабочего и резервного механизмов нужно обосновать в проекте.

    Не надо относить электроприемники ко второй категории по надежности электроснабжения лишь по признаку работы в крупносерийном производстве. Основная масса электроприемников крупносерийного производства, в том числе предприятия (цеха) холодной обработки металлов, машиностроительного и им подобных заводов (автомобильный, тракторный, сельскохозяйственных машин, станкостроительный и т. п.), должно относиться к третьей категории по надежности электроснабжения. При наличии в производствах одного или нескольких участков с электроприемниками, аварийный перерыв электроснабжения которых может привести к «массовому не до отпуску продукции» или к «массовому простою рабочих», нужно определить к более высокой категории по надежности электроснабжения только электроприемники данных участков. Выделение таких участков и электроприемников нужно обосновать в проекте.

Схемы блоков трансформатор — магистраль

    В каждом случае, когда этому не препятствуют местные условия, для распределения электроэнергии от цеховых подстанций (от трансформаторов или генераторов) к крупным электроприемникам и цеховым распределительным пунктам, нужно применять магистральные схемы, в том числе схемы блоков: трансформатор — магистраль (главная магистраль), по возможности без распределительных электрощитов на подстанциях и с возможно малым числом промежуточных распределительных пунктов и ступеней защиты в цеху.

    Схемы блоков трансформатор — магистраль нужно применять, как правило, с количеством отходящих от КТП магистралей, не превышающим число установленных трансформаторов. Необходимо избегать применения схем распределения энергии с трансформаторными подстанциями, от которых отходят несколько защищаемых мощных шинопроводов (магистралей) с суммарной пропускной способностью, превышающей номинальную мощность питающего трансформатора.

    Непосредственно к трансформатору подстанции, кроме одной главной магистрали, разрешено присоединение, как правило, лишь небольшого распределительного устройства, если это необходимо для электропитания электрического освещения и других подобных нагрузок, отключение которых вместе с отключением главной магистрали не допускается.

Радиальная схема питающей сети

    Радиальная схема питающей сети с распределительными щитами на подстанциях нужно применять для электропитания мощных электроприемников, цеховых силовых распределительных пунктов и ЩСУ, если применению магистральных схем препятствуют территориальное расположение нагрузок, условия среды или технико-экономические данные.

    Для распределения электроэнергии к большому числу электроприемников малой мощности, распределенных компактно на территории цеха (к примеру, питания электродвигателей станков в металлообрабатывающем. деревообрабатывающем и т. п. цехе), нужно применять распределительные магистрали, присоединенные к шинам подстанции или главным магистралям при помощи аппаратов управления и защиты. В месте, где в перспективе запланирована перепланировка технологических механизмов и условия среды это позволяют, рекомендуют применять распределительные магистрали в виде так называемых «штепсельных шинопроводов», допускающих возможность быстрого и безопасного присоединения новых и отсоединения убираемых нагрузок без снятия напряжения с шинопровода (без перерыва в работе остальных электроприемников).

Необходимо избегать использование радиальных схем электропитания малоамперных (до 15—20 А) электроприемников от силовых распределительных пунктов, в особенности от пунктов с автоматическими включателями. В случае когда аппарат защиты ответвления от магистрали к электроприемнику может быть использован в качестве аппарата управления (где применение пускателя или контактора для обеспечения нулевой защиты не обязательно), рекомендуют независимо от мощности электроприемников вместо радиальных схем их питания от силовых распределительных пунктов предусмотреть магистральное электропитание (если этому не препятствуют местные условия).

Главные магистрали

    К главным магистралям нужно присоединять возможно малое число ответвлений для электропитания только крупных потребителей электроэнергии (силовых распределительных пунктов, распределительных магистралей и единичных мощных электроприемников).

    Троллеи, применяемые для питания кранов, с площадок которых предполагается техническое обслуживание распределительных магистралей, нужно присоединить к главным магистралям независимо от мощности, потребляемой кранами, питающимися от этих троллеев.

    В каждом случае, когда этому не препятствуют местные условия, следует главные магистрали прокладывать на уровне 3—4 м над полом помещения, если это обеспечит небольшую длину спусков от главных магистралей к распределительным магистралям, силовому распределительному пункту и мощным электроприемникам в соответствии с меньшими потерями электроэнергии. В этих случаях главные магистрали рекомендуют предусмотреть в виде комплектных шинопроводов заводского производства. Такие шинопроводы для главных магистралей должны применяться также во всех тех случаях, когда для распределения электроэнергии применяются штепсельные шинопроводы.

    Если прокладка главных магистралей на уровне 3—4 м над полом вызывает сложность переходов (ответвлений) к электроприемникам, установленным в других высотах цеха, или приводит к сложности монтажа  перемычек между магистралями, питаемыми от разных подстанций, а также в крановых пролетах, в которых по причинам признают нецелесообразность размещать главные магистрали ниже кранов в их мертвой зоне, рекомендуют монтировать главные магистрали на уровне нижнего пояса ферм или  по электротехническому мосту. И в этих случаях рекомендуют главные магистрали монтировать в виде комплектных шинопроводов заводского производства, однако в помещениях непожароопасных и невзрывоопасных они могут также применятся в виде открытых токопроводов, прокладываемых на изолирующих опорах по нижним поясам ферм, в том числе в безкрановых пролетах малой высоты.

    В технических этажах герметизированных одноэтажных зданий магистрали нужно выполнять в виде закрытых (защищенных)  шинопроводов. Открытые токопроводы в технических этажах правила допускают лишь в виде исключения.

    Комплектный троллейный шинопровод, нужно применять для питания подвижного инструмента (например, при работе на сборочном конвейере). Для главных троллеев мостовых кранов и других подъемно-транспортного оборудования такие шинопроводы. должны применять в тех случаях, когда использование открытых троллеев не допускается по условию стесненности или повышенной опасности поражения электрическим током.

    Распределительные устройства — электрощиты, силовые распределительные пункты, станции управления — нужно располагать как можно ближе к электроприемникам.

    В месте установки щитов в электротехнических помещениях нужно предусмотреть прокладку кабелей и проводов в каналах или кабельных полуэтажах вместо прокладки их в стальных трубах.

    Сети, прокладываемые изолированными проводами или кабелями в цехах, расположенные в зданиях и сооружениях II степени огнестойкости, нужно прокладывать открыто по конструкциям и стенам, в коробах, лотках или на тросах. При отсутствии такой возможности следует широко применять комбинированную прокладку проводов и кабелей: в трубах на одних участках трассы и открыто на остальных участках. Открыто нужно прокладывать силовые и контрольные кабели и провода в пределе электротехнических помещений и кабельных сооружений независимо от высоты их прокладки над полом.

    В прокатных и подобных промышленных цехах с большими потоками силовых и контрольных кабелей рекомендуют для их прокладки предусмотреть каналы или тоннели с выводом кабелей к электроприемникам в коротких отрезках стальных электросварных труб.

    В тех производственных помещениях, в которых маловероятна возможность механических повреждений проводов, рекомендуют также по необходимости применить скрытые виды проводок без стальных труб.

    Для электрооборудования, монтируемого на технологических механизмах, нужно применять открытую прокладку проводов в металлической оплетке или проводов в металлорукавах или коробах.

    На кранах нужно применять открытую прокладку проводов в лотках и коробах. Проводка в стальных трубах можно только на кранах наружных установок, взрывоопасных цехов и горячих цехов металлургических заводов, а также в месте, где возможно попадание масла на проводку.

    Для защиты от механических повреждений стояков кабелей или проводов нужно применять кожухи из листовой стали, а для  открыто прокладываемых кабелей или проводов сквозь несгораемые стены и перекрытия нужно применять  асбестоцементные, пластмассовые или керамические трубы.

В случае, когда применение стальных труб для прокладки электрической сети обосновано или разрешено нормативным документом, нужно предусмотреть:

-объединение в общих трубах силовых и контрольных кабелей и проводов таким образом, чтобы обеспечить максимально допустимое по ПУЭ заполнение труб;

-резервные трубы не для каждого агрегата, кабельной линии, двигателя,  панели в отдельности, а для комплекса таких устройств;

-резервные патрубки в количествах, не превышающих 20 % количества рабочих патрубков;

-для невзрывоопасных помещений — прокладку электрической сети в тонкостенных электросварных трубах или в стальных водогазопроводных легких трубах; в частности, для выполнения электропроводки силовых сетей на чердаках бытового здания и непроизводственного здания промышленных предприятий (заводоуправлений, лабораторий и др.) — использование тонкостенных электросварных труб.

    Во взрывоопасных зонах электрические сети должны прокладываться в стальных обыкновенных водогазопроводных трубах.

    Для подземной прокладки кабеля в блоках нужно применять блоки из бетонных, асбестоцементных и других неметаллических труб.

    Главные и распределительные магистрали и каждое ответвление от них должны быть снабжены аппаратами, при помощи которых они в аварийных случаях могут безопасно отключиться от источников питания дежурным цеха. Место установки этих аппаратов определяют в проекте в соответствии с ПУЭ. Для ответвлений от штепсельных шинопроводов таким аппаратом может служить группа предохранителей, отключаемых от шин при открывании крышки ответвительной коробки.

    Не стоит предусматривать установку в конце линии, питающей цеховое распределительное устройство (на вводе в шкаф управления электроприемников, в силовой распределительный пункт, в щит станций управления и т. п.) аппарата, дублирующего защиту, осуществляемую аппаратом головного участка линии. В конце такой питающей линии нужно предусмотреть аппарат, в основном рубильник, для возможности аварийного отключения распределительного устройства в экстренных случаях (несчастный случай, пожар и т. п.). Такой аппарат для аварийного отключения на вводе цехового распределительного устройства разрешено не предусматривать в тех случаях, когда легко доступен для аварийного отключения аппарат головного участка питающей линии.

    Автоматический выключатель вместо упомянутого рубильника разрешено установить на вводе цехового распределительного устройства только при питании этого устройства глухим ответвлением от магистрали (шинопровода) или в том случае, где такой выключатель необходим для осуществления АВР.

    Не стоит допускать применения автоматических выключателей без расцепителей максимального тока в качестве неавтоматических выключателей вследствие их большой стоимости и низкой динамической устойчивости к токам короткого замыкания (к.з.).

Аппарат управления электроприемников в зависимости от местных условий нужно устанавливать:

-рассредоточено или по группам открыто на стенах, колоннах или конструкциях в цехе вблизи управляемых механизмов; в этих случаях нужно применять аппараты в оболочках, удовлетворяющие требованиям защиты от воздействия окружающей среды цеха; такое расположение целесообразно допускать в случаях, когда требуются простые схемы ручного управления механизмами;

-в шкафах, удовлетворяющих требование защиты от воздействия окружающей среды цеха или на открытой панели, установленные на выгороженных участках цеха с нормальной средой; в этом случае нужно, как правило, применять аппараты открытые (без защитных оболочек); шкафы или панели с необходимым набором таких станций рекомендуют монтировать непосредственно в цехе в районе расположения управляемых механизмов; такому расположению аппаратов необходимо отдавать предпочтение в случае, когда применяют сложные схемы автоматического управления и блокировки работы нескольких механизмов;

-открыто на щитах, расположенных в изолированных электротехнических помещениях станций управления (ПСУ), удовлетворяющих требованиям правил; в этих случаях щиты рекомендуется комплектовать из отдельных аппаратов открытого исполнения, такое расположение аппаратов должно предусматриваться в случае, когда концентрация их в одном пункте с точки зрения схемы распределения электроэнергии и схем диспетчеризации и автоматизации управления технически и экономически целесообразна, а размещение их в шкафах непосредственно в цехах недопустимо или затруднено ввиду особых условий окружающей среды (наличия взрывоопасных газов, мелкодисперсной пыли и т. п.).

    В проекте необходимо предусмотреть средства, обеспечивающие безопасную смену плавких вставок предохранителей (переносные изолирующие клещи или специальный щиток), надежно предохраняющие от случайного соприкосновения к токоведущим частям и от ожога при ошибочном включении вставки на короткозамкнутую цепь.

    В случае, когда нечастые отключения защищаемой линии требуют не только во время замены плавких вставок, рекомендуют для защиты этой линии применять комплектные аппараты с плавкими вставками, отключаемые при помощи привода «Блоков включатель-предохранитель», «Плавкий предохранитель-выключатель»; устройства, комплектуемые из отдельных аппаратов в виде предохранителей и рубильников (или других выключателей), допускают применять только при отсутствии комплектных аппаратов.

    В случае, когда по условию бесперебойного питания отключение всей установки на время замены любой группы плавких вставок допустимо, нужно предусмотреть возможность отключения всей установки вместо отключения индивидуальных линий.

    Проектом необходимо предусмотреть возможность безопасной ревизии, наладки и мелкого ремонта автоматических выключателей. Для этого стационарно установленные автоматические выключатели в кожухах из изоляционных материалов нужно установить в щитах таким образом, чтобы подвод питания к ним и отвод отходящих проводников осуществлялся сзади панели, а сами выключатели могли быть безопасно сняты с проходных болтов на фасадной стороне панели при помощи изолированного инструмента без необходимого доступа к задней стороне щита и без нарушения коммутации.

Снятия напряжения при помощи отключающих или разъединяющих аппаратов

В случае когда не возможно выполнение указанного требования проектом необходимо предусмотреть возможность снятия напряжения при помощи отключающих или разъединяющих аппаратов с одной или при необходимости с обеих сторон ревизуемого стационарно установленного выключателя, при этом:

-не нужно проектировать отключающий или разъединяющий аппараты перед каждым автоматическим выключателем, если по условиям бесперебойного питания на время осмотра или отсоединения от электросети ревизуемого выключателя допускают снятие напряжения со всего щита (секции) пли магистрали;

-для выключателя, установленного на выводе от трансформатора ( выпрямителя, генератора) к электрощиту, имеющему резервное питание, достаточно иметь один разъединяющий аппарат — между выключателем и шиной щита, поскольку с другой стороны напряжение может быть снято отключением трансформатора;

-для секционного выключателя разъединяющего аппараты нужно установить с каждой его стороны; для выключателя, установленного в конце радиальной линии на вводе к электрощиту станции управления, силовому распредпункту и т. п., не имеющему резервного питания, установка разъединяющих аппаратов не требуется, поскольку в необходимых случаях напряжение может быть снято аппаратом, установленным в начале питающей линии.

    Наличие «видимого разрыва» в отключающих или разъединяющих аппаратах не обязательно, однако необходимо предусмотреть возможность наложения на время ремонта переносных заземлений.

    Вместо разъединяющих аппаратов допускают предусмотреть шинные накладки для установок, отключение которых для снятия накладки допускают по условию технологического процесса.

Для выкатных автоматических выключателей рекомендуется предусматривать положения:

-рабочее, при котором разъемное соединение как главной, так и вспомогательной цепи выключателя надежно соединены и выключатель готов к нормальному режиму работы;

-контрольное, при котором разъемное соединение главной цепи с обеих сторон выключателя разъединены, а разъемные соединения цепей местного и дистанционного управления и цепи сигнализации включены; в этом положении ревизуются системы управления выключателем без риска подачи напряжения на зажимы потребителя;

-ремонтное, при котором все разъемные соединения как главной цепи, так и цепи управления и сигнализации надежно разъединены; в этом положении выключатель должен находиться при наладке и ревизии его самого или присоединенной к нему линии.