Анализ структуры систем цехового электроснабжения предприятий машиностроительной отрасли

УДК 621.311.1:519.2

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ СИСТЕМ ЦЕХОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ

Е.И. ГРАЧЕВА, Н.А. КОПЫТОВА

Казанский государственный энергетический университет

Анализ структуры систем цехового электроснабжения был проведен на основе 218 схем. Полученные данные классифицировались по конструктивным и эксплуатационным признакам следующим образом: 1) информация о типе и количестве коммутационных аппаратов, установленных на линиях цеховой сети; 2) информация о параметрах сети, таких как длина, сечение, мощность и коэффициент загрузки линии.

Ключевые слова: цеховые сети, тип коммутационных аппаратов, эксплутационные особенности линий.

В условиях рыночной экономики возрастают требования к точности учета потерь электроэнергии при планировании, контроле и анализе технико-экономических показателей работы промышленных предприятий.

Передача, распределение и потребление электроэнергии на промышленных предприятиях должны производиться с высокой экономичностью, надежностью и требуемым качеством электроэнергии.

В цеховых сетях низкого напряжения широко используются комплектные распределительные устройства, комплектные трансформаторные подстанции, а также комплектные силовые и осветительные токопроводы. Применение комплектного электрооборудования и выбор его рациональной компоновки, а также конструктивного выполнения цеховых сетей обеспечивает безопасное обслуживание и ремонт, необходимую степень локализации повреждений и высокую эксплуатационную надежность.

Кроме того, в современных условиях при построении схемы электроснабжения необходимо учитывать следующие задачи, стоящие сегодня перед энергетической отраслью:

1. Надежность применяемого оборудования, направленную на обеспечение постоянно возрастающих потребностей в энергоснабжении.

2. Экологические требования.

3. Потребность в замене оборудования по причине его старения.

4. Либерализацию процессов в цепи создания добавочной стоимости.

5. Применение новых информационных технологий и технологий связи.

Эти же задачи ставятся и перед производителями современного

электрооборудования.

В качестве объекта исследования изучены схемы цехового электроснабжения 0,4 кВ с различными типами и числом коммутационных аппаратов. Известно [1], что коммутационные аппараты, установленные на линии, оказывают влияние на потери электроэнергии в цеховых сетях.

Представлялось интересным исследовать цеховые сети напряжением 0,4 кВ некоторых предприятий машиностроительной отрасли с учетом их конструктивных и эксплуатационных особенностей. Предлагается следующая классификация схем цеховых сетей (рис. 1).

© Е.И. Грачева, Н.А. Копытова

Проблемы энергетики, 2011, № 5-6

Рис. 1. Классификация схем цеховых сетей

Как показал анализ 218 схем, данные цеховые сети напряжением 0,4 кВ можно классифицировать по конструктивным и эксплуатационным признакам (табл. 1). При этом отдельно указано оборудование отечественных и некоторых зарубежных фирм - производителей коммутационных аппаратов. Отечественные производители: ОАО «Ангарский электромеханический завод», ОАО «ДЗНВА» (Дивногорский завод низковольтных аппаратов), Октябрьский завод низковольтной аппаратуры, ЗАО ЗЭТА г. Кемерово, КЗЭА г. Кашин. Зарубежные производители: SIEMENS, Schneider Electric.

Данные табл. 1 показывают основные схемные и режимные характеристики оборудования схем цехового электроснабжения. Графически пределы изменения этих характеристик представлены на диаграмме (рис. 2).

Таблица 1

Классификация анализируемых схем цехового электроснабжения

Фирма - производитель оборудования Кол-во аппаратов на одной линии Количество линий сети Пределы изменения длины линии, м Пределы изменения сечения линии, мм2 Пределы изменения мощности приемника электроэнергии, питающегося от линии, кВт Пределы коэффициента загрузки линии сети

1 2 3 4 5 6 7

:= -£ i 1 344 1 - 100 2,5 - 185 0,18 - 140,7 0,16 - 1,1

2 396 25-100 10 - 185 37,8-120 0,11 - 0,78

11 3 338 3-2100 2,5 - 185 4,5 - 68 0,9 - 0,72

то св ез F Я 2 О

4 240 3-300 2,5 - 240 4,5 - 378 0,72- 0,91

тр О я

(Л Z 1 177 20-120 6 - 120 27,7-150 0,48 - 1,49

2 238 50-120 2,5 - 150 0,56-158 0,1 - 1,05

ы 3 190 10-250 2,5-120 0,7-342,9 0,43-0,9

(Л 4 220 3-250 2,5 - 185 8 - 381,1 0,3-0,9

1 117 10-90 6-240 21,1-125 0,1-1,56

- О U 2 121 35-100 2,5-150 2-305 0,14 - 0,92

Я "Е a t5 3 94 5-200 2,5-120 3-202 0,48 - 0,95

я щ 4 120 5-170 2,5-150 3-1060,5 0,45 - 0,93

Рис. 2. Диаграмма соотношения количества линий и аппаратов, установленных на линиях: ♦ -коммутационные аппараты отечественных производителей;  - коммутационные аппараты фирмы SIEMENS;  - коммутационные аппараты фирмы Schneider Electric.

Из диаграммы видно, что на российских предприятиях используют коммутационные аппараты производителей различных стран, но, в основном, лидирующие положение занимает коммутационная аппаратура отечественного

производства (коммутационные аппараты отечественных производителей встречаются на линиях, число которых колеблется от 250 до 400, фирмы SIEMENS - 177-238, фирмы Schneider Electric - 117-120).

Количество коммутационных аппаратов, установленных на линиях цеховой сети, зависит от длины линий (рис. 3), а также от мощности приемника электроэнергии, питающегося от этих линий (рис. 4). Один комутационный аппарат установлен, как правило, на коротких радиальных линиях, от которых питаются приемники электроэнергии меньшей мощности. А 3 или 4 коммутационных аппарата представляют собой сумму всей коммутационной аппаратуры, установленной на линии. При этом приемник электроэнергии, который питается от этой линии, может быть либо большой мощности, тогда на радиальной линии установлен 1 автоматический выключатель + 1 предохранитель + 1 рубильник, или эта радиальная линия является ответвлением от шинопровода, тогда к сумме коммутационной аппаратуры добавляется еще 1 автоматический выключатель перед шинопроводом.

L, м 350 30» 250 200 150 100 50 0

2 3 4

я, количество аппаратов

а)

Рис. 3. Диапазон изменения длин линий, на которых установлены аппараты а) отечественных производителей; б) SIEMENS; в) Schneider Electric

Изменение же коэффициента загрузки линии носит вероятностный характер, что показано на рис. 5.

Р. кВт 400

350 300 250 200 150 100 50 0

-+-

I 2 3

а, количество аппаратов

б)

Рис. 4. Диапазон изменения мощности приемника электроэнергии Р, питающегося от линий, на которых установлены аппараты а) отечественных производителей; б) SIEMENS; в) Schneider Electric

Ai

Рис. 5. Диапазон изменения коэффициента загрузки линий k3, на которых установлены аппараты а) отечественных производителей; б) SIEMENS; в) Schneider Electric © Проблемы энергетики, 2011, № 5-6

Выводы

1. Произведен анализ 218 схем цехового электроснабжения, в результате которого установлены следующие конструктивные и эксплуатационные особенности характеристик электрооборудования: фирма-производитель коммутационных аппаратов, установленных на линии, и их количество; длина, сечение, нагрузка и коэффициент загрузки линии.

2. Показано, что рассмотренные характеристики сети независимы друг от друга, носят вероятностный характер и обусловлены лишь условиями технологического процесса, конструктивными особенностями и расположением оборудования в цехе.

3. Выявлено, что данные диаграмм пределов изменения длин линий, коэффициента загрузки линий, мощности приемников электроэнергии и количества аппаратов, установленных на линии, отражают наиболее полную статистическую информацию о параметрах рассмотренных сетей, которую в дальнейшем можно использовать для анализа потерь электроэнергии в сетях низкого напряжения.

Summary

The analysis of structure in systems of a shop electrical supply has been spent on the basis of 218 schemes. The obtained data was classified to constructive and operational signs as follows: 1) the information on type and quantity of the switching devices established on lines of a shop network; 2) the information about parametres of a network such as length, section, capacity and factor of loading of a line.

Key words: electric shop networks, type and quantity of the switching devices.

Литература

1. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях. М.: Энергоатомиздат, 1989. С. 20.

Поступила в редакцию 23 декабря 2010 г.

Грачева Елена Ивановна - канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий и городов» (ЭММ) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 224-57-95.

Копытова Надежда Александровна - аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий и городов» (ЭММ) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8-903-3406984. E-mail: nadin.kazan@mail.ru.