Проектирование электроснабжения объектов горно-обогатительных предприятий - Токопроводы 6—10 кВ

1. ТОКОПРОВОДЫ 6-10 кВ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Токопроводы 6—10 кВ применяют преимущественно на предприятиях при большом числе часов использования максимума, при высокой плотности электрических нагрузок и концентрированном расположении крупных мощностей.
При применении на первой ступени электроснабжения глубоких вводов 110 — 220 кВ токопроводы 6 — 10 кВ применяют для связи между шинами вторичного напряжения ПГВ или между ГПП и заводской ТЭЦ.
К таким предприятиям могут быть отнесены горнорудные предприятия, в состав которых входят обогатительные фабрики, агломерационные фабрики и фабрики окомкования.
Впервые примененные свыше 30 лет назад для передачи электроэнергии от генераторов к РУ-6 кВ электростанций токопроводы в последние годы находят все большее применение в схемах электроснабжения горнорудных предприятий.
Технически целесообразным и экономически выгодным является применение токопроводов вместо большого количества кабелей, так как дает ряд следующих преимуществ: экономию дефицитных кабелей;
повышение надежности из-за отсутствия кабельных муфт и больших потоков кабелей в туннелях;
улучшение эксплуатации сетей благодаря постоянному наблюдению и быстрому исправлению повреждений;
возможность индустриализации электромонтажных работ по сетям (на монтаж поступают готовые секции токопроводов);
увеличение по мере роста нагрузок пропускной способности токопровода без перерыва питания путем поочередной замены сечения шинных пакетов или укладки дополнительных полос на отдельных фазах токопровода.
Однако токопроводы не являются для всех случаев универсальным и наиболее экономичным способом передачи электроэнергии на предприятиях на напряжение 6—10 кВ. Так, согласно исследованиям ГПИ Электропроект, токопроводы обычно оптимальны как техническое решение при канализации токов > 1500 А. Предельное расстояние передачи электроэнергии токопроводами на напряжение 6 — 10 кВ составляет 1— 3 км соответственно.

На строительстве энергоемких промышленных предприятий электромонтажными организациями Главэлектромонтажа ежегодно монтируется около 10 км токопроводов напряжением 6—10 кВ различных конструктивных исполнений. Однако длительное время нормативно-технической документацией не регламентировались области применения различных видов токопроводов, что на ряде объектов привело к ошибочным техническим решениям.
Отсутствие комплектующих узлов и деталей заводского изготовления для симметричных токопроводов, некачественный монтаж с нарушением технологии электромонтажных работ, что на ряде объектов потребовало перемонтажа и проведения дополнительных испытаний комплектных токопроводов, вызывают недопустимое увеличение трудозатрат на монтаже.
В целях устранения отмеченных недостатков Главэлектромонтаж Минмонтажспецстроя СССР издал технический циркуляр, в котором предлагается следующее.

1. Систему внецеховой канализации электроэнергии для всех энергоемких предприятий (в том числе для ГОКов) выбирать на основании технико-экономических расчетов сопоставляемых вариантов по критерию минимума приведенных затрат.
2. Для систем канализации электроэнергии на напряжение 6—10 кВ, как правило, применять жесткие токопроводы, позволяющие повысить индустриализацию работ и сократить трудозатраты в монтажной зоне.
3. Жесткие токопроводы не прокладывать закрыто (в галереях и туннелях) из-за значительного увеличения капитальных затрат.
4. Комплектные токопроводы ТЗК-10 применять на вводах незначительной длины (около 50 м) от трансформаторов до комплектных распределительных устройств напряжением 6—10 кВ, а также при ошиновке электроустановок внутри помещений.
5. Сечения токопроводов определять по расчетной экономической плотности тока в нормальном режиме с проверкой выбранного сечения по нагреву током послеаварийного режима.

1. КОНСТРУКТИВНЫЕ ИСПОЛНЕНИЯ ТОКОПРОВОДОВ,

ПРИМЕНЯЕМЫХ НА ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Наибольшее распространение на горно-обогатительных предприятиях получили открытые токопроводы 6—10 кВ с жесткой ошиновкой. Их конструкции различаются взаимным расположением фаз, типами изоляторов, материалом, формой и размерами шин.
В настоящее время шины токопроводов изготовляют из алюминия или алюминиевых сплавов АД31Т1 и АД31Т.
В течение многих лет широко использовали вертикальное расположение фаз (рис. 13).
Конструкция (рис. 13, а) обеспечивает хорошую обозреваемость изоляторов и удобный монтаж шин. Кроме того, направление усилия при к.з. совпадает с осью изолятора, а прочность изолятора при этом выше, чем при работе на изгиб.

Рис. 13. Вертикальное расположение фаз токопроводов 6—10 кВ с вертикальным [а) и горизонтальным {б) размещением изоляторов
Недостатки конструкции — большая масса, сложное изготовление и большие потери энергии по сравнению с конструкцией, показанной на рис. 13, б. В этой конструкции условия работы изоляторов при к.з. более тяжелые, обозреваемость их хуже и монтаж шин менее удобен, чем в первой конструкции (см. рис. 13, а). Поэтому, несмотря на простоту и меньшие потери энергии, конструкция с горизонтальным расположением изоляторов широкого распространения не получила.
Конструкция с вертикальным расположением изоляторов применена Ленинградским отделением ВНИПИ Тяжпромэлектропроект на Костомукшском горно-обогатительном комбинате, где в корпусе окомкования в специальной галерее проложены четыре магистрали 6 и 10 кВ общей длиной около 1,5 км.

Рис. 14. Симметричный подвесной токопровод 6-10 кВ с повышенной изоляцией:
1 — опора; 2 — подвес токопровода; 3 — стяжка промежуточная; 4 — фиксатор подвеса токопровода
Значительно лучшими технико-экономическими показателями обладают симметричные подвесные токопроводы с жесткими шинами и опорными изоляторами. Токоведущие шины расположены по углам равностороннего треугольника. Симметричный подвесной токопровод имеет следующие преимущества:

1. значительно меньшие потери электроэнергии, чем в токопроводах с горизонтальным или вертикальным размещением;
2. более низкое реактивное сопротивление, чем в токопроводах других типов;
3. отсутствие необходимости в устройстве транспозиции, так как активные и реактивные сопротивления всех фаз одинаковы;
4. в 5 — 7 раз меньшая масса поддерживающих конструкций, чем у токопроводов с вертикальным расположением фаз.

Широкое применение для электроснабжения горнорудных предприятий находит симметричный подвесной токопровод с жесткими шинами и подвесными изоляторами (рис. 14, 15). Они несколько надежнее и дешевле токопроводов на опорных изоляторах. Надежность подвесных токопроводов повышается благодаря уменьшению общего числа изоляторов, которые располагаются на расстоянии, равном длине пролета между опорами. Необходимая электродинамическая стойкость при к.з. достигается посредством междуфазных распорок (рис. 15, а), расстояние между которыми зависит от ударного тока к.з. в данной установке.

Рис. 15. Стяжка промежуточная (а) и подвес симметричного подвесного токопровода 6—10 кВ с повышенной изоляцией (б)

Для изготовления подвесных и распорных конструкций используют сцепную арматуру ВЛ и изделия треста Электромонтажконструкция Главэлектромонтажа Минмонтажспецстроя СССР: шинодержатели ШТ-210 и ШТ-140, трехлучевое звено ЗТР-210 и ЗТР-140, трехцепные коромысла КБ-1350 и КБ-1125, стыковочные кольца КС-210 и КС-140, компенсаторы КТ-700 и КТ-500.
Для предприятий с сильно загрязненной средой, какими являются горно-обогатительные предприятия, разработан симметричный подвесной токопровод с жесткими шинами и усиленной изоляцией.
Надежность открытых симметричных токопроводов, смонтированных на подвесных изоляторах ПСН70-Д или ПСД70-ДМ в загрязненных районах, повышается вдвое без значительного удорожания при применении двух изоляторов на фазу, так как пути утечки тока более чем вдвое превысят нормированные для загрязненных районов при напряжении 10 кВ.
Московский завод "Электрощит" и производственное объединение "Запорожтрансформатор" серийно выпускают комплектный трехфазный закрытый токопровод ТЗК-10 напряжением 10 кВ на номинальные токи 2 и 3,2 кА (рис. 16). Токопровод рассчитан на ударный ток 128 к А, предназначен для электрического соединения мощных понижающих трансформаторов со шкафами комплектных распределительных устройств (КРУ). Токопровод состоит из секций, узлов соединений секций и вспомогательных узлов, поставляемых в соответствии с техническим заданием проектной организации.
Секции токопровода в зависимости от конфигурации и встраиваемой аппаратуры подразделяются на прямолинейные, угловые, прямолинейные с проходными изоляторами, угловые с проходными изоляторами, прямолинейные с разрядниками РВО-6 и РВО-Ю, секции подсоединения к силовым трансформаторам и шкафам КРУ.
Секция токопровода представляет собой общую для трех фаз круглую оболочку диаметром 706 мм, внутри которой по вершинам равностороннего треугольника на выемных изоляторах установлены токоведущие шины из алюминия марки АДО. Профиль шины — швеллер 7x65x150 мм для тока 2 кА и швеллер 15x80x150 мм для тока 3,2 кА.
Секции с проходными изоляторами устанавливают при переходе трассы токопровода через стены и перекрытия с открытого воздуха в помещения распределительного устройства. Крепление токопровода к строительным конструкциям производится с помощью опор, устанавливаемых по трассе с интервалом <6 мм. Для крепления токопровода при переходе его через стену предусматривают разъемные плиты с обеих сторон стены.

а — общий вид; б — прокладка токопровода от трансформатора 110/10 кВ до ЗРУ 10 кВ (/ — секция подхода к трансформатору; 2 — секция с разрядником РВО-Ю; 3 — секция прямая; 4 — секция с проходными изоляторами)

Рис. 16. Комплектный закрытый токопровод 6 — 10 кВ типа ТЗК:
Оболочки и шины соединяют сваркой в среде защитных газов; разъемные соединения применяют только в местах присоединения токопровода к трансформаторам и шкафам КРУ. Комплектный токопровод может быть установлен в пыльной среде, но для работы в среде, содержащей химически активные газы и испарения, а также в пожаро- и взрывоопасных средах он не предназначен.