НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ 

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДОВ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

 

Конспект лекций

для магистрантов специальности 6М071800 – Электроэнергетика

 

 

 

Алматы 2011 

СОСТАВИТЕЛЬ: И.В. Казанина. Современные проблемы электроснабжения городов и промышленных предприятий. Конспект лекций для магистрантов специальности 6М071800 – Электроэнергетика. – Алматы: АУЭС, 2011. – 67 с. 

    

В данном курсе лекций рассматриваются проблемы эффективного  электроснабжения в сфере  жилищно-коммунального сектора, административных зданий, спортивных  и   промышленных объектов  городов. Проектирование электроснабжения городов и энергосберегающих технологий. Электроснабжение мегаполисов: проблемы и перспективы развития.

Ил. 20, библиогр. - 15 назв. 

 

Рецензент: канд. техн. наук, доцент О.Н. Ефимова 

 

Печатается по плану издания НАО «Алматинский университет энергетики и связи» на 2011 год.

 

© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2011 г. 

 

Содержание

 

1 Лекция. Введение в дисциплину. Основные электроприемники жилых и общественных зданий

4

2 Лекция. Расчетные электрические нагрузки жилых и общественных зданий

8

3 Лекция. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников зданий

12

4 Лекция. Электроснабжение жилых и общественных зданий.

Основные положения электроснабжения жилых и общественных зданий

16

5 Лекция. Электрические сети жилых зданий

20

6 Лекция. Электрические сети общественных зданий

24

7 Лекция. Защита в системах электроснабжения жилых и общественных зданий. Виды защиты

28

8 Лекция. Общие положения защиты в системах электроснабжения жилых и общественных зданий

32

9 Лекция. Места установки аппаратов защиты. Схемы защиты

35

10 Лекция. Электробезопасность в жилых и общественных зданиях.

Потенциальные опасности поражения электрическим током

38

11 Лекция. Выбор и обоснование основных и дополнительных защит от поражения электрическим током

42

12 Лекция. Расчет заземляющих устройств защитного отключения. Обеспечение селективности при применении УЗО

45

13 Лекция. Энергосбережение в жилых и общественных зданиях. Экономия тепловой энергии в объектах жилищно-коммунального хозяйства

50

14 Лекция. Энергосбережение в жилых и общественных зданиях. Экономия электрической энергии в объектах жилищно-коммунального хозяйства

54

15 Лекция. Электроснабжение промышленных предприятий: проблемы и перспективы развития. Применение новейшего оборудования при проектировании промышленных предприятий

58

16 Лекция. Оптимизация систем электроснабжения промышленных предприятий

62

Список литературы

67

 

Лекция 1. Введение в дисциплину. Основные электроприемники жилых и общественных зданий

 

Содержание лекции:

- основные понятия и определения.

Цель лекции:                      

- знакомство с электроснабжением городов.

 

Большой город — это сложнейший механизм, за­полненный многочисленными строениями и коммуни­кациями.

Технический прогресс отраслей народного хозяй­ства связан с беспрерывным развитием существую­щих и появлением новых городов и поселков город­ского типа. Одновременно происходит увеличение общего количества городского населения страны.

Города являются крупными потребителями эле­ктрической энергии, так как в них проживает не только половина населения страны, но расположено также большое количество промышленных предприя­тий.

В зависимости от размера города для питания по­требителей, расположенных на его территории, дол­жна предусматриваться соответствующая система электроснабжения. Для крупных городов, имеющих современные и рационально выполненные электри­ческие сети, характерно совместное использование сетей различного назначения и различных напряже­ний.

В качестве примера отметим некоторые показа­тели Алматы. По ориентировочным данным на долю промышленности приходится около 70% сум­марного потребления, бытовых потребителей 11%, электрифицированного транспорта 7%, водопровода и канализации 5% и потребителей с мелкомоторной нагрузкой 7%.

Считается, что потребность городов (включая про­мышленные предприятия, входящие в их системы электроснабжения) составляет около 40% от всей вырабатываемой в стране электро­энергии.

Приведенные данные показывают, что проблема рационального выполнения систем электроснабжения городов имеет большое народнохозяйственное значе­ние.

Рост городского населения происходит за счет естественного увеличения населения, преобразования сельских поселений в городские и за счет перехода населения в города из сельской местности. Переход сельского населения связан со значительным ростом промышленного производства и стал возможен бла­годаря возросшему уровню механизации и повыше­нию производительности труда в сельском хозяйстве.

Для питания потребителей, расположенных на тер­ритории городов, создаются специальные системы электрических сетей, которые по сравнению с элек­трическими сетями энергетических систем имеют свои характерные особенности. Наиболее полно эти особенности выявляются при создании электриче­ских сетей в больших городах. В настоящее время такие сети образуют специфические системы электро­снабжения городов.

Под системой электроснабжения города понима­ется совокупность электрических сетей всех напря­жений, расположенных на территории города и пред­назначенных для электроснабжения его потребителей. Система электроснабжения города включает электрические сети 35—110 кВ, связанные с сетями 220—330 кВ энергосистемы. Некоторые крупные заводы имеют самостоятельные системы электроснаб­жения, с первичным напряжением 35—110 кВ. Для электроснабжения основной массы потребителей ис­пользуется распределительная сеть напряжением 6—10 кВ и сеть общего пользования напряжением 0,38 кВ.

Особенности планировки городов.

Население городов и других населенных мест в зависимо­сти от участия в общественном производстве и характера трудо­вой деятельности, относятся к следующим группам:

-                     градообразующей, состоящей из трудящихся предприятий, учреждений и организаций градообразующего значения;

-                     обслуживающей, состоящей из трудящихся предприятий и учреждений культурно-бытового и коммунального обслуживания, административных и других учреждений, обслуживающих данное населенное место; несамостоятельной, состоящей из детей дошкольного и школь­ного возраста, пенсионеров, инвалидов и лиц, занятых в домаш­нем хозяйстве.

К предприятиям, учреждениям и организациям градообразу­ющего значения относятся все промышленные, энергетические, сельскохозяйственные предприятия и склады, за исключением предприятий и складов, обслуживающих только жителей данного населенного места; предприятия, учреждения и устройства внеш­него транспорта (железнодорожного, морского, речного, воздуш­ного, автомобильного и трубопроводного); административные, общественные и хозяйственные учреждения внегородского или внепоселкового значения; научно-исследовательские учреждения; высшие и средние специальные учебные заведения; строительно- монтажные и проектно-изыскательские организации; курортные учреждения, больницы и другие лечебные учреждения внегород­ского и внепоселкового значения.

Территория населенного места по назначению делится на следующие зоны:

- промышленную — для размещения промышленных, энергети­ческих, сельскохозяйственных производственных предприятий и связанных с ними транспортных и других объектов;

- селитебную — для размещения жилых районов, микрорайонов, общественных зданий и сооружений;

- коммунально-складскую — для размещения складов, гаражей, трамвайных и автобусных парков, автобаз и т. п., предназначае­мых для обслуживания населенных мест;

- внешнего транспорта — для размещения транспортных уст­ройств и сооружений, вокзалов, станций, портов, пристаней;

- мест отдыха населения, располагаемых в границах населен­ного места.

Первой структурной единицей селитебной зоны является ми­крорайон, на территории которого, кроме групп жилых домов, размещаются учреждения и устройства повседневного обслужи­вания населения. Численность населения микрорайонов (при обес­печенности жилой площадью 9 м2 на 1 человека) принимается, как правило, от 6 до 12 тыс. человек, а при смешанной застройке с применением жилых домов высотой более 5 этажей — до 18 тыс. человек.

Второй структурной единицей селитебной зоны является жи­лой район, состоящий из нескольких микрорайонов, объединен­ных общественным центром, в состав которого входят учрежде­ния культурно-бытового обслуживания районного значения. Чис­ленность населения жилого района — 24—36 тыс. человек. При застройке зданиями высотой более пяти этажей, а также при расчлененности городской территории жилые районы допускается принимать с большей численностью населения, но не более 60 тыс. человек.

Общая характеристика систем электроснабжения городов.

Под системой электроснабжения города понима­ется совокупность электрических сетей и трансфор­маторных подстанций, расположенных на территории города и предназначенных для электроснабжения его потребителей.

Система ограничивается с одной стороны источни­ками питания, с другой стороны - вводами электри­ческих сетей к потребителям. В качестве источников питания служат местные электростанции и понижаю­щие подстанции напряжением 35-110 кВ и выше, питание которых осуществляется в свою очередь от электрических сетей энергосистем.

Основные показатели системы определяются мест­ными условиями: размерами города, наличием источ­ников питания, характеристиками потребителей и т. п.

Система электроснабжения малого города может иметь вид, указанный на рисунке 1. Для электроснаб­жения города предусматриваются местная электро­станция 1 и районная подстанция II, питающаяся от энергосистемы. Обычно указанные источники питания служат также для электроснабжения промышленных предприятий, расположенных поблизости от города.

В зависимости от ответственности потребителя ТП могут быть ав­томатизированы, т.е. снабжены устройствами для автоматического переключения питания потребителя на резервную линию при внезапном выходе из ра­боты основной линии.

 

1 — питание; 2 — потребители.

Рисунок 1- Система электроснабжения малого города

 

Для осуществления параллельной работы электро­станции города с энергосистемой предусматривается специальная связь, в данном случае на генераторном напряжении 6—10 кВ. В зависимости от мощности источников питания она может осуществляться при более высоком напряжении. Рассматриваемая связь является элементом энергосистемы, так как с ее по­мощью поддерживаются необходимые режимы ра­боты станции с энергосистемой.

Электроприемники жилых зданий можно подразделить на две группы:

 - электроприемники квартир;

 -  электроприемники общедомового назначения.

К первым относятся осветительные и бытовые электроприборы; ко вторым — светильники лестничных клеток, технических подпо­лий, чердаков, вестибюлей, холлов, служебных и других помеще­ний, лифтовые установки, вентиляционные системы, различные противопожарные устройства, домофоны и т.п.

Электрическое освещение квартир осуществляется с помощью светильников с лампами накаливания и люминесцентными. К бы­товым относятся следующие электроприборы: нагревательные, хо­зяйственные, культурно-бытовые, санитарно-гигиенические, быто­вые кондиционеры воздуха, водонагреватели, приборы для отопле­ния помещений.

Для освещения лестниц, вестибюлей, холлов, коридоров применя­ют лампы накаливания и люминесцентные. Последние имеют боль­ший срок службы и менее чувствительны к колебаниям напряжения.

К силовым электроприемникам относятся асинхронные элект­родвигатели с короткозамкнутым ротором и другие электроприем­ники лифтовых установок.

Для высотных зданий применяют лифты со специальным элект­роприводом, куда входит электромагнитный тормоз и аппаратура управления.

Кроме того, к силовым электроприемникам относятся электро­двигатели вентиляторов и насосов, различные электромагниты для открывания клапанов и люков систем дымоудаления зданий высо­той более девяти этажей, а также аппаратура связи и сигнализация.

Электроприемники общественных зданий. Общественными явля­ются следующие здания: различные учреждения и организации управления, финансирования, кредитования, госстраха, просве­щения, дошкольные, библиотеки, архивы, предприятия торгов­ли, общепита, бытового обслуживания населения, гостиницы, ле­чебные учреждения, музеи, зрелищные предприятия и спортив­ные сооружения.

Все электроприемники общественных зданий условно можно разделить на две группы: осветительные и силовые. В основных по­мещениях общественных зданий применяют светильники с люми­несцентными лампами в исполнении, соответствующем условиям среды и выполняемой работы. Используют также металлогалоген­ные. натриевые, ксеноновые лампы для внутреннего и наружного освещения. Во вспомогательных помещениях (склады, кладовые) применяют лампы накаливания.

К силовым электроприемникам относятся электроприемники механического и электротеплового оборудования, холодильных ма­шин, подъемно-транспортного оборудования, санитарно-технических установок, связи, сигнализации, противопожарных устройств и др.

Общественные здания имеют также приточно-вытяжные венти­ляционные установки, широко применяются системы кондициони­рования воздуха, насосы систем горячего и холодного водоснабже­ния. Большинство механизмов оборудовано асинхронными элект­родвигателями с короткозамкнутым ротором.

 

Лекция 2.  Расчетные электрические нагрузки жилых и общественных зданий

 

Содержание лекции:

- особенности  расчета электрических нагрузок жилых и общественных зданий.

Цель лекции:      

- знакомство с расчетными формулами  электрических нагрузок жилых и общественных зданий.

 

Нагрузки жилых зданий. Расчетную нагрузку групповых сетей освещения общедомовых помещений жилых зданий (лестничных клеток, вестибюлей, технических этажей и подполий, подвалов, чердаков, колясочных), а также жилых помещений общежитий сле­дует определять по светотехническому расчету с коэффициентом спроса, равным I.

Расчетную нагрузку питающих линий, вводов и на шинах РУ 0.4 кВ трансформаторной подстанции (ТП) от электроприемников квартир Ркв определяют по формуле, кВт:

Ркв = Ркв.уд ·n,

 

где Ркв.уд  - удельная нагрузка электроприемников квартир, прини­мая по таблице П1.1 [1] в зависимости от числа квартир, присоединенных к линии (ТП), типа кухонных плит и наличия бытовых кондиционе­ров воздуха, кВт/квартира;

      п - число квартир, присоединенных к линии (ТП).

 

Расчетную нагрузку питающих линий, вводов и на шинах РУ 0,4 кВ ТП от общего освещения общежитий коридорного типа определяют с учетом коэффициента спроса кс, принимаемого в за­висимости от установленной мощности светильников Ру.

Расчетную нагрузку групповых и питающих линий от электро­приемников, подключаемых к розеткам в общежитиях коридорного типа, Ррр определяют по формуле, кВт:

 

Ррр = Руд nр kор ,

 

где Руд — удельная мощность на одну розетку, при числе розеток до 100 принимаемая 0,1 кВт; свыше 100 - 0,06 кВт;

     пр — число розе­ток;

     kор — коэффициент одновременности для сети розеток, опре­деляемый в зависимости от числа розеток.

Расчетную нагрузку питающих линий, вводов и на шинах РУ 4 кВ ТП от бытовых напольных электрических плит общежитий коридорного типа Рр пл определяют по формуле, кВт:

 

Рр пл= Рпл nпл kс.пл ,

 

где Рпл — установленная мощность электроплиты, кВт;

      nпл — число электроплит;

      кс пл — коэффициент спроса, определяемый в зависи­мости от числа присоединенных плит.

Расчетную нагрузку вводов и на шинах 0,4 кВ ТП при смешанном питании от них общего освещения, розеток, кухонных электриче­ских плит и помещений общественного назначения в общежитиях коридорного типа определяют как сумму расчетных нагрузок пита­ющих линий, умноженную на 0,75. При этом расчетную нагрузку питающих линий освещения общедомовых помещений определяют с учетом примечания 3 к табл. П1.1 [1]

Расчетную нагрузку линий питания лифтовых установок Р л определяют по формуле, кВт:

           ι=1


 

где ксл — коэффициент спроса, определяемый по табл. П1.2 [1] в зави­симости от количества лифтовых установок и этажности зданий;

      пл -число лифтовых установок, питаемых линией;

      Pni — установлен­ная мощность электродвигателя ι-го лифта по паспорту, кВт.

Расчетную нагрузку линий питания электродвигателей санитар­но-технических устройств определяют по их установленной мощно­сти с учетом коэффициента спроса, принимаемого по табл. П1.7 [1].

Для расчета линий питания одновременно работающих электро­приемников противопожарных устройств кс принимают равным 1. При этом следует учитывать одновременную работу вентиляторов дымоудаления и подпора воздуха, расположенных только в одной секции.

Расчетную нагрузку жилого дома Рр жд (квартир и силовых элект­роприемников) определяют по формуле, кВт:

 

Рр.жд = Ркв +0,9Рс ,

 

где Ркв - расчетная нагрузка электроприемников квартир, кВт;

      Рс -расчетная нагрузка силовых электроприемников, кВт.

Коэффициенты мощности питающих линий жилых зданий при­ведены в [1].

Нагрузки жилых зданий значительно изменяются в течение суток, зависят от времени года и постоянно растут за счет увели­чения числа и мощности приобретаемых электробытовых при­боров. Правильное и обоснованное определение электрических нагрузок обеспечивает рациональный выбор числа и мощности трансформаторных подстанций, сечений проводов и кабелей, электрооборудования.

 

Нагрузки общественных зданий. Коэффициенты спроса для расчета нагрузок рабочего освещения питающей сети и вводов об­щественных зданий принимают по табл. П1.3 [1].

Коэффициент спроса для расчета групповой сети рабочего осве­щения, питающих и групповых сетей эвакуационного и аварийного освещения зданий, освещения витрин и световой рекламы прини­мают равным 1.

Коэффициенты спроса для расчета электрических нагрузок ли­ний, питающих постановочное освещение в залах, клубах и домах культуры, принимают равными 0,35 для регулируемого освещения эстрады и 0,2 — для нерегулируемого.

Расчетную электрическую нагрузку линий, питающих розетки, Ррр определяют по формуле, кВт:

 

Ррр = kср Рур nр ,

 

где кср — расчетный коэффициент спроса;

       Рур - установленная мощность розетки, принимаемая 0,06 кВт (в том числе для подключения оргтехники);

      пр — число розеток.

 

При смешанном питании общего освещения и розеточной сети расчетную нагрузку Рро  определяют по формуле, кВт:

 

Рро =Р'ро +Pрр ,

 

где Р'ро - расчетная нагрузка линий общего освещения, кВт;

Ррр - расчетная нагрузка розеточной сети, кВт.

 

Расчетную нагрузку силовых питающих линий и вводов Рр с опре­деляют по формуле, кВт:

 

Ррс = ксс Рус ,

 

где ксс — расчетный коэффициент спроса;

      Рус — установленная мощность электроприемников (кроме противопожарных устройств и резервных), кВт.

Коэффициенты спроса для расчета нагрузки вводов, питающих и распределительных линий силовых электрических сетей обще­ственных зданий определяют по таблицам [1].

Расчетную нагрузку питающих линий технологического оборудо­вания и посудомоечных машин предприятий общественного пита­ния и пищеблоков Рр с определяют по формуле, кВт:

 

Ррс= Рр.п.м + 0,65 Рр.т  ≥ Ррт,

 

где Рр п м - расчетная нагрузка посудомоечных машин, определяе­мая с коэффициентом спроса, который принимают по таблицам [1], кВт;  

      Ррт - расчетная нагрузка технологического оборудования, определяемая с коэффициентом спроса, который принимают по таблицам [1], кВт.

Нагрузку распределительных линий электроприемников убороч­ных механизмов для расчета сечений проводников и уставок защит­ных аппаратов, как правило, принимают равной 9 кВт при напряже­нии 380/220 В и 4 кВт при напряжении 220 В. При этом установлен­ную мощность одного уборочного механизма, присоединяемого к трехфазной розетке с защитным контактом, принимают равной 4,5 кВт, а к однофазной - 2 кВт.

Расчетную нагрузку питающих линий и вводов в рабочем и ава­рийном режимах при совместном питании силовых электроприем­ников и освещения Рр определяют по формуле, кВт:

 

Рр = k (Рр.о + Ррс  + ki Ррхс) ,

 

где k - коэффициент, учитывающий несовпадение расчетных мак­симумов нагрузок силовых электроприемников, включая холодиль­ное оборудование и освещение, принимаемый по таблицам [1];

       ki — коэффициент, зависящий от отношения расчетной нагрузки осве­щения к нагрузке холодильного оборудования холодильной стан­ции; Рро — расчет­ная нагрузка освещения, кВт;

       Ррс — расчетная нагрузка силовых электроприемников без холодильных машин систем кондициони­рования воздуха, кВт;  

       Ррхс — расчетная нагрузка холодильного обо­рудования систем кондиционирования воздуха, кВт.

Расчетную нагрузку питающей линии (трансформаторной под­станции) при смешанном питании потребителей различного назна­чения (жилых домов и общественных зданий или помещений) Рр определяют по формуле, кВт:

 

Рр = Рздмах +k1 Рзд1 + k2 Рзд2 +…+ kп Рздп ,

 

где Рздтах — наибольшая из нагрузок зданий, питаемых линией (трансформаторной подстанцией), кВт;

        Рзд1Рздп - расчетные нагрузки всех зданий, кроме здания, имеющего наибольшую нагрузку Рздmax- питаемых линией (трансформаторной подстанцией), кВт;

       k1,k2... kп.- коэффициенты, учитывающие долю электрических нагрузок общественных зданий (помещений) и жилых домов (квартир и силовых электроприемников) в наибольшей расчетной нагрузке Рздтах принимаемые по таблицам [1].

 

 

Лекция 3. Влияние качества электроэнергии на работу электроприемников зданий

 

Содержание лекции:

-  влияние качества электроэнергии на работу электроприемников зданий.

Цель лекции:      

- знакомство с проблемами качества и надежности электроэнергии в условиях города.

 

Отключения напряжения оказывают значительное влияние на работу асинхронных двигателей. Так, вращающий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения на его выводах. При сниже­нии напряжения уменьшаются вращающий момент и частота вра­щения ротора двигателя, так как увеличивается его скольжение. При значительных снижениях напряжения на выводах двигателя, рабо­тающего с полной нагрузкой, момент сопротивления механизма мо­жет превысить вращающий момент, что приведет к “опрокидыва­нию” двигателя, т.е. к его остановки. Снижение напряжения ухудша­ет условия пуска двигателя, так как при этом уменьшается его пусковой момент. Кроме того, при снижении напряжения на зажи­мах двигателя уменьшается потребляемая им реактивная мощность, увеличивается ток двигателя, что вызывает перегрев изоляции, а следовательно, уменьшается срок службы двигателя. Повышение напряжения на выводах двигателя приводит к увеличению потреб­ляемой им реактивной мощности.

Снижение напряжения приводит к заметному снижению све­тового потока ламп накаливания; при снижении напряжения рез­ко сокращается срок службы этих ламп. Увеличение напряжения приводит к росту потребляемой реактивной мощности люминес­центными лампами. Но изменение показателей у люминесцент­ных ламп значительно меньше при изменении напряжения, чем у ламп накаливания.

К колебаниям напряжения очень чувствительны осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника.

Колебания напряжения, вызывающие мигание источников осве­щения (фликер-эффект), приводят к утомлению глаз человека, что снижает производительность труда, а в ряде случаев может привести и к травматизму.

Колебания напряжения нарушают нормальную работу телевизо­ров, холодильников, телефонно-телеграфной связи, компьютерной техники и т.п.

При колебаниях напряжения более 15 % может быть нарушена нормальная работа электродвигателей, возможно отпадание кон­тактов магнитных пускателей, что приводит к отключению работа­ющих двигателей.

Небольшая несимметрия напряжений (коэффициент несимметрия напряжений по нулевой последовательности) вызы­вает значительные токи обратной последовательности, которые, накладываясь на токи прямой последовательности, приводят к допол­нительному нагреву статора и особенно ротора двигателя, а следовательно, к ускоренному старению изоляции и уменьшению его располагаемой мощности. Так, срок службы полностью загру­женного асинхронного двигателя, работающего при несимметрии напряжения 4 %, сокращается в 2 раза. В синхронных двигателях кроме указанных выше отклонений, могут возникнуть опасные вибрации.

Несимметрия напряжений значительно влияет на работу одно­фазных электроприемников, если фазные напряжения не равны. Так, например, лампы накаливания, подключенные к фазе с более высоким напряжением, имеют меньший срок службы.

Несинусоидальность напряжения, обусловленная электропри­емниками с нелинейной вольт-амперной характеристикой, вызыва­ет появление в сети высших гармонических тока и напряжения. Это приводит к дополнительным потерям активной мощности во всех элементах системы электроснабжения, а также к ухудшению или на­рушению работы устройств автоматики, телемеханики, компьютер­ной техники и других устройств с элементами электроники.

Таким образом, качество электроэнергии существенно влияет на надежность электроснабжения зданий, поскольку аварийность в сетях с низким качеством электроэнергии выше, чем в случае, когда показатели качества электроэнергии находятся в допустимых пределах

Невзирая на многочисленные работы, проблема на­дежности электроснабжения не имеет законченного решения. Ряд принципиальных положений, включая само определение надежности, остаются дискуссион­ными.

До недавнего времени проблема надежности огра­ничивалась вопросами обеспечения передачи потреби­телю заданного количества электрической энергии в рассматриваемый промежуток времени. С этой целью изучались закономерности появления различ­ных нарушений в системе электроснабжения, на ос­нове которых имеется возможность получить показа­тели надежности. Эти показатели в совокупности с величиной народнохозяйственного ущерба позво­ляют в принципе оптимизировать надежность, что яв­ляется решением проблемы

Последние работы расширяют поставленную проб­лему. В понятие надежности включают не только ко­личественные показатели подаваемой энергии, но также ее качественные характеристики, имея в виду обеспечение требуемого уровня напряжения, частоты и т. п. В обшем виде указанное определение пред­ставляется достоверным, так как надежность можно рассматривать как характеристику качества электро­снабжения.

Такой подход значительно расширяет проблему надежности. Если рассмотреть технические мероприя­тия, обеспечивающие количественные и качественные характеристики поставляемой энергии, то можно утверждать, что решение вопросов, связанных с обеспечением этих характеристик, может произво­диться в подавляющем числе случаев независимо друг от друга. При этом имеется в виду, что средства, обеспечивающие количественные показатели подавае­мой энергии, являются основными элементами (линии, трансформаторы) системы электроснабжения. Эти элементы определяют технико-экономические показа­тели системы при ее оптимизации.

Между тем средства, обеспечивающие качествен­ные характеристики энергии и прежде всего уровни напряжения, не являются основными элементами си­стемы электроснабжения. Если в первом случае в ре­зультате учета необходимой степени резервирования электроснабжения определяется глобальный оптимум системы, то во втором случае речь идет о решении частной задачи, например, о выборе рационального способа регулирования напряжения при заданных оп­тимальных параметрах системы электроснабже­ния.

В связи с отмеченным в дальнейшем, рассматри­вая вопросы надежности, ограничиваемся проблемой обеспечения потребителей необходимым количеством электрической энергии в соответствии с заданным гра­фиком ее потребления, т. е. вопросами выбора рацио­нальной степени резервирования электроснабжения. Такой подход широко отражен в литературе.

Требуемый уровень надежности электроснабжения промышленных потребителей определяется особен­ностями их технологического процесса. При этом в случае технико-экономической оценки надежности следует учитывать условия резервирования в техноло­гической части предприятий, т. е. рассматривать си­стему электроснабжения и технологический процесс как единое целое.

Однако методика такого рода расчетов не разра­ботана и вряд ли она будет касаться вышестоящих ступеней систем электроснабжения, предназначенных для питания совокупности потребителей.

При решении поставленной проблемы возможны два подхода, в частности, расчет надежности на ос­нове натуральных показателей и оптимизация надеж­ности с использованием стоимостных характеристик, путем сопоставления затрат на надежность с предот­вращением народнохозяйственного ущерба, возникаю­щего из-за перерывов электроснабжения.

Следует подчеркнуть, что регламентированная ме­тодика расчета надежности, как на основе натураль­ных показателей, так и с использованием стоимостных характеристик, невзирая на многообразие опублекованыx работ, до настоящего времени отсутствует. По этой причине при проектировании систем электро­снабжения следует использовать соответствующие ре­комендации ПУЭ и других нормативных документов.

Согласно ПУЭ, выбор надежности электро­снабжения регламентируется применительно к элек­троприемникам потребителей. При этом под потреби­телем понимается предприятие илн организация, име­ющие комплекс электроприемников, в то время как приемником называется электрооборудование (элек­тродвигатель, преобразователь, светильники и т. п.), потребляющее или преобразовывающее электро­энергию.

Все виды электроприемников по надежности их электроснабжения делятся ПУЭ на три категории. При создании системы электроснабжения конкретного потребителя, питание каждой группы электроприемников должно рассматриваться самостоятельно. Учи­тывая многообразие электроприемников, классифика­ция их в ПУЭ не может не носить общего характера. Последнее порождает определенные затруднения при установлении категорий некоторых электроприемни­ков. Основным условием рационального решения во­просов электроснабжения потребителей является под­робное знание технологии производственного процесса потребителей, а также последствий нарушения пита­ния отдельных электроприемников и потребителей в целом.

Практика проектирования показывает, что необхо­димо критически оценивать требования технологов к надежности электроснабжения отдельных электро­приемников. При этом следует учитывать степень ре­зервирования в технологической части потребителей. Встречаются случаи, когда заведомо завышаются тре­бования к надежности электроснабжения с целью пе­рестраховки резервных технологических связей, имея в виду недостаточный уровень эксплуатации произ­водственного процесса.

Определяющим фактором, влияющим на выбор системы электроснабжения конкретного потребителя, является удельный вес электроприемников разных ка­тегорий. Например, по проекту одного из крупных ме­таллургических заводов приемников первой категории было 15%, второй - 80% и третьей -5%. Следова­тельно, схема питания, объем резервных элементов, используемые средства автоматики и другие вопросы системы электроснабжения данного завода должны быть выполнены с учетом указанного распределения приемников по категориям. В частности, резервное питание от второго независимого источника должно быть предусмотрено только для нагрузок первой кате­гории, т. е. на 15% суммарной потребляемой мощно­сти завода. Приемники третьей категории, мощность которых составляет 5%, резервным питанием могут не обеспечиваться и на случай нарушений нормаль­ного режима работы системы электроснабжения за­вода можно предусматривать их автоматическое от­ключение.

При дифференцированном подходе к электроснаб­жению приемников разных категорий могут возник­нуть трудности при осуществлении системы их совместного питания, так как электронриемники всегда смешаны на территории предприятия и их разделение может быть затруднено. Поэтому в каж­дом конкретном случае следует искать рациональные решения для местных условий.

В районах новой застройки города, как правило, потребители I категории составляют 10-15%, II ка­тегории 50-60% и III категории 20-40% суммар­ной, т. е. мощность потребителей I и II категорий составляет от 60 до 80% суммарной нагрузки района. В таких условиях может быть рациональна полная автоматизация городских распределительных сетей 6—10 кВ. Такие сети допустимы в том случае, когда их применение приводит к уве­личению приведенных затрат не более чем на 5%. Использование данной рекомендации позволяет обос­новать осуществление распределительных сетей по совершенным схемам, путем сравнения их технико­экономических показателей с показателями петлевых сетей. В заключение отметим, что чем выше рассмат­риваемая ступень системы электроснабжения, 'тем большие требования предъявляются к надежности питания.

 

 

Лекция 4. Электроснабжение жилых и общественных зданий. Основные положения электроснабжения жилых и общественных зданий

 

Содержание лекции:

- основные нормативные документы для электроснабжения зданий.

Цель лекции:      

-  знакомство с действующей нормативно-технической документацией.

 

Питание силовых элсктроприемников и освещения осуществляется от общих трансформаторов, если частота размахов изменений напряже­ния в сети освещения не превышает значений, регламентируемых ГОСТ 13109-98.

Выбор мощности ситовых трансформаторов ТП производится с уче­том их нагрузочной и перегрузочной способности.

В жилых зданиях, а также в общественных зданиях, где уровень звука ограничен санитарными нормами, размещение встроенных и пристро­енных ТП не допускается.

Главные распределительные щиты (ГРЩ) при применении встроен­ных ТП размещают в смежном с ТП помещении. Комплектные транс­форматорные подстанции (КТП) размещают в одном помещении с ГРЩ.

На встроенных ТП и КТП устанавливают не более двух масляных трансформаторов мощностью до 1000 кВ • А каждый. Число сухих трансформаторов не ограничивается.

В ТП, как правило, устанавливают силовые трансформаторы с глухо- заземленной нейтралью со схемой соединения обмоток “звезда — зиг­заг” при мощности до 250 кВ А и “треугольник — звезда” при мощно­сти 400 кВ А и более.

В здании устанавливают одно общее вводно-распределительное устройство (ВРУ) или ГРЩ, предназначенные для приема электроэнер­гии от городской сети и распределения ее по потребителям здания. Уве­личение количества ВРУ (ГРЩ) допускается при питании от отдельно стоящей ТП и нагрузке на каждом из вводов в нормальном и аварийном режимах свыше 400 — 630 А.

У каждого из абонентов, расположенных в здании, устанавливают са­мостоятельное ВРУ, питающееся от общего ВРУ (ГРЩ) здания.

Электрические сети до 1 кВ жилых и общественных зданий по назна­чению условно делят на питающие и распределительные.

Питающей сетью являются линии, идущие от трансформаторной подстанции до ВРУ и от ВРУ до силовых распределительных пунктов в силовой сети и до групповых шитков в осветительной сети. Распределительной сетью на­зывают линии. идущие от распределительных пунктов в силовой сети до силовых электроприемников.

Групповой сетью являются:

- линии, идущие от групповых щитков освещения до светильников;

- линии от этажных групповых щитков к электроприемникам квартир жилых домов.

Сети выполняют по радиальной, магистральной и смешанной схе­мам. В качестве примера на рисунке 2  приведена питающая радиальная схема силовой сети здания, а на рисунке 3— магистральная схема силовой сети здания.

В жилых и общественных зданиях линии групповой сети, прокла­дываемые от групповых щитков до штепсельных розеток, выполняют трехпроводными (фазный, нулевой рабочий и нулевой защитный) про­водниками. Питание стационарных однофазных электроприемников выполняют трехпроводными линиями. При этом нулевой рабочий и нулевой защитный проводники не следует подключать на щитке под один контактный зажим.

 


 

1 — распределительный щит; 2— автоматический выключатель;

 3— пусковой аппарат; 4 — линия; 5 — распределительный пункт;

6 — электроприемник.

 

Рисунок 2- Радиальная схема силовой сети

 

 

1 - распределительный щит; 2- автоматический выключатель;

3 - питаю­щая линия; 4 - силовой распределительный пункт;

5 - электроприемник; 6 – 8- электроприемники, включенные в цепочку.

 

Рисунок 3 -Магистральная схема силовой сети

 


В жилых домах число горизонтальных питающих линии квартир дол­жно быть минимальным. Нагрузка каждой питающей линии, отходя­щей от ВРУ, не должна превышать 250 А.

В домах высотой 4 этажа и более число горизонтальных питающих линий должно быть, как правило, не более двух. Разрешается увеличе­ние числа линий, если нагрузка квартир не может быть обеспечена дву­мя линиями.

Число стояков в жилых домах высотой 4 этажа и более, схемы их под­ключения к питающим линиям и ВРУ должны соответствовать, кроме указанных выше, следующим требованиям:

- в домах с плитами на газообразном и твердом топливе при числе эта­жей до 10, а также с электрическими плитами при числе этажей до 5 — один стояк на секцию. Число стояков может быть увеличено по конст­руктивным соображениям или если это подтверждено технико-экономическими расчетами:

- в домах с электрическими плитами при числе этажей свыше 5 до 17 — один стояк на секцию с подключением на каждом этаже до четырех квартир или два стояка с подключением к одному 40 % квартир, распо­ложенных на верхних этажах, и к другому стояку — 60 % квартир, распо­ложенных на нижних этажах;

- в домах высотой более 17 этажей — два стоя * i на секцию с подключе­нием на каждом этаже до четырех квартир.

Схемы электрических сетей жилых домов выполняют, исходя из следующего:

- питание квартир и силовых электроприемников, в том числе лифтов, должно, как правило, осуществляться от общих секций ВРУ. Раздель­ное их питание выполняют только в случаях, когда размахи изменения напряжения на зажимах ламп в квартирах при включении лифтов выше регламентируемых ГОСТ 13109-98;

- распределительные линии питания вентиляторов дымоудаления и подпора воздуха, установленных в одной секции, должны быть самосто­ятельными для каждого вентилятора или шкафа, от которого питаются несколько вентиляторов, начиная от щита противопожарных устройств ВРУ. При этом соответствующие вентиляторы или шкафы, располо­женные в разных секциях, рекомендуется питать по одной линии неза­висимо от числа секций, подключенных к ВРУ.

К одной питающей линии разрешается присоединять несколько сто­яков, при этом в жилых зданиях высотой более 5 этажей на ответвлении к каждому стояку устанавливают отключающий аппарат.

Освещение лестниц, поэтажных коридоров, вестибюлей, входов в здание, номерных знаков и указателей пожарных гидрантов, а также огни светового ограждения и домофоны питаются линиями от ВРУ. При этом линии питания домофонов и огней светового ограждения дол­жны быть самостоятельными. Питание усилителей телевизионных сигна­лов осуществляют от групповых линий освещения чердаков, а в бесчердачных зданиях — самостоятельными линиями от ВРУ.

Силовые электроприемники общедомовых потребителей жилых зда­ний (лифты, насосы, вентиляторы и т.п.), как правило, получают пита­ние от самостоятельной силовой сети, начиная от ВРУ.

Ниже приведены типовые схемы электроснабжения жилых зданий раз­личной этажности, обеспечивающие необходимую надежность питания.

На рисунке 4 показана магистральная схема кабельной сети с резерв­ной перемычкой для питания жилых домов высотой до 5 этажей вклю­чительно при отсутствии в квартирах электроплит. Резервная перемычка подключается при выходе из строя любой из питающих линий 9 или 10, которые рассчитываются на прохождение по ним тока аварийного режима и по допустимым потерям напряжения. Недостатком схемы яв­ляется то, что резервная перемычка в нормальном режиме не использу­ется (холодный резерв).

 

1 — трансформаторная подстанция; 2,3,4 - жилые дома;

5, 7—предохраните­ли; 6— рубильники; 8— резервная перемычка; 9, 10— питающие линии; II — ВРУ.

 

Рисунок 4 - Принципиальная схема электроснабжения жилых ломов высотой до 5 этажей с резервной перемычкой


 

Лекция 5.  Электрические сети жилых зданий

 

Содержание лекции:

-  принципиальные схемы электроснабжения жилых домов.

Цель лекции:      

- знакомство со схемами электроснабжения жилых домов.

 

В современных жилых зданиях вводы внешних сетей и коммутацион­но-защитная аппаратура внутренних распределительных сетей объеди­няются в единое комплексное вводно-распределительное устройство, которое и является главным распределительным щитом. ВРУ целесооб­разно размещать в секциях дома, ближайших к ТП. К распределитель­ной части ВРУ присоединяют питающие линии квартир, силовых потребителей, питающие и групповые линии рабочего, эвакуационного и аварийного освещения общедомовых помещений, противопожарных устройств, огней светового ограждения, освещения и силовых потреби­телей, встроенных и пристроенных общественных помещений.

Для питания электроприемников жилых домов высотой 9—16 этажей применяют как радиальные, так и магистральные схемы. На рисунке 5 дана магистральная схема с двумя переключателями на вводах. При этом одна из питающих линий используется для присоединения электроприемников квартир и общего освещения общедомовых помещений, другая — для подключения лифтов, противопожарных устройств, эвакуа­ционного и аварийного освещения и т.п. Каждая из линий рассчитана с уче­том допустимых перегрузок при ава­рийном режиме. Перерыв в питании по этой схеме не превышает 1 ч, что доста­точно электромонтеру для нужных пе­реключений на ВРУ.

 

 

1, 2 — трансформаторы; 3— предохранители; 4— переключатели; 5,6— ВРУ; 7, 8— питающие линии.

 

Рисунок 5 - Принципиальная схема электроснабжения жилых домов высотой 9—16 этажей с двумя переключателями на вводах


 

 

 

а — исходная; 6 — модифицированная.

 

Рисунок 6 - Принципиальная схема электроснабжения жилых домов высотой 9 - 16 этажей с тремя вводами

 

На рисунке 6, а приведена схема пита­ния жилых домов той же этажности, но с тремя вводами, причем вводы резер­вируют друг друга. Необходимость в большом числе вводов возникает для питания зданий высотой 9—16 этажей с электроплитами, а также многосекционных домов с большим числом квартире газовыми плитами. Моди­фикация этой схемы приведена на рисунке 6, б. Такая схема удобна при ремонте одной из сборок низкого напряжения на подстанции. Недо­статком этой схемы является то, что часть электроприемников на пери­од ремонта необходимо отключать, так как на один кабель приходится вся нагрузка дома.

Для питания жилых домов высотой 17 этажей и более применяют ра­диальные схемы с АВР на вводах; к силовым вводам присоединяют и другие электроприемники I категории: противопожарные устройства, огни светового ограждения, эвакуационное и аварийное освещение.

Перспективным является размещение ТП вблизи жи­лых зданий или под зданиями.

На отходящей от ВРУ линии устанавливают автоматические выклю­чатели или предохранители; аппарат управления устанавливают на не­сколько линий одного назначения.

Учет электроэнергии, расходуемой общедомовыми потребителями, осуществляется с помощью трехфазных счетчиков, которые устанавли­вают на ответвлениях и присоединяют к соответствующим секциям шин.

В жилых зданиях квартирного типа устанавливают один однофазный счетчик на каждую квартиру. Допускается установка одного трехфазно­го счетчика. Расчетные квартирные счетчики рекомендуется размещать совместно с аппаратами защиты (предохранителями, автоматическими выключателями) и выключателями (для счетчиков) на общих квартир­ных щитках. Для безопасной замены счетчика перед ним должен быть установлен рубильник или двухполюсный выключатель, располагае­мый на квартирном щитке. Рекомендуемые схемы стояков приведены на рисунке 7.

 

 

Рисунок 7 - Рекомендуемые схемы стояков

 

К внутридомовым питающим линиям относятся кроме питающих линий квартир также линии, питающие электродвигатели, электрообо­рудование лифтовых насосов, вентиляторов и др.

 

 

1 — выключатель; 2— счетчик электроэнергии;

3— автоматические выключа­тели; 4— общее освещение;

5—розетка на 6 А; 6 — розетка на 10 А; 7— электро­плита;

8— этажный щиток.

 

Рисунок 8 - Принципиальная схема групповой квартирной сети


 

От ВРУ прокладывают:

-                     питающие линии лифтов; к одной линии подключают не более четы­рех лифтов из разных секций; число лифтов, присоединяемых к каждой питающей линии, не ограничивается;

-                     групповые линии рабочего эвакуационного и аварийного освещения;

-                     групповые линии штепсельных розеток для подключения уборочных механизмов;

-                     линии, питающие встроенные в жилые дома предприятия и учрежде­ния (они могут получать питание от ТП вместо ВРУ).

Групповая квартирная сеть предназначена для питания осветитель­ных и бытовых электроприемников.

Групповые линии выполняют однофазными, а при значительных на­грузках — трехфазными четырехпроводными, но при этом должна быть предусмотрена надежная изоляция проводников и приборов, а также устройство автоматического защитного отключения.

Трехфазные линии в жилых домах должны иметь сечение нулевых проводников, равное сечению фазных проводников, если фазные про­водники имеют сечение до 25 мм2, а при больших сечениях — не менее 50 % сечения фазных проводников. Сечения нулевых рабочих и нуле­вых защитных проводников в трехпроводных линиях должны быть не менее сечения фазных проводников.

Рекомендуется общее освещение выделять на отдельную групповую линию.

Нормами регламентируется число штепсельных розеток, устанавли­ваемых в квартирах. Так, в жилых комнатах квартир и общежитий — одна розетка на каждые 6 м2 площади комнаты; для подключения быто­вого прибора мощностью до 2,2 кВт — одна штепсельная розетка с за­земляющим контактом на ток 10 А.

На рисунке 8 приведена схема групповой квартирной сети с электро­плитой. В целях безопасности корпус стационарной электроплиты и бытовых приборов зануляют, для чего от этажного щитка прокладывают отдельный проводник. Сечение последнего равно сечению фазного проводника.

 

Лекция 6. Электрические сети общественных зданий

 

Содержание лекции:

-  принципиальные схемы электроснабжения общественных зда­ний.

Цель лекции:      

- знакомство со схемами электроснабжения общественных зда­ний.

 

Схемы электроснабжения и электрооборудование общественных зда­ний имеют ряд особенностей по сравнению с таковыми жилых зданий:

-                     значительная доля силовых электроприемников;

-                     специфические режимы работы этих электроприемников;

-                     другие требования к освещению ряда помещений;

-                     возможность встраивания ТП в некоторые из общественных зданий.

Общественные здания отличаются большим разнообразием, поэто­му в данной брошюре рассматривается электроснабжение только неко­торых наиболее распространенных общественных зданий.

Расчеты и опыт эксплуатации показали, что при потребляемой мощ­ности более 400 кВ • А целесообразно применять встроенные подстан­ции, в том числе комплектные. Это имеет следующие преимущества:

-                     экономия цветных металлов;

-                     исключение прокладки внешних кабельных линий до 1 кВ;

-                     отсутствие необходимости в устройстве отдельных ВРУ в здании, так как ВРУ можно совместить с РУ 0,4 кВ подстанции.

Однако, как указывалось выше, нормы и правила исключают встраи­вание подстанций в здания учебных заведений, детских дошкольных учреждений, лечебных корпусов больниц, жилые зоны гостиниц и т.п.

Подстанции обычно располагают на первых или технических этажах. Допускается располагать ТП с сухими трансформаторами и с трансфор­маторами с негорючим наполнением в подвалах, а также на средних и верхних этажах зданий, если предусмотрены грузовые лифты для их транспортировки.

На встроенных ТП допускается установка как сухих, так и масляных трансформаторов. При этом масляных трансформаторов должно быть не более двух при мощности каждого до 1000 кВ А. Количество и мощ­ность сухих трансформаторов и трансформаторов с негорючим напол­нением не ограничиваются. В места размещения ТП не должна попа­дать вода.

Для потребителей I категории надежности применяют, как правило, двухтрансформаторные ТП, но возможно использование и однотранс­форматорных ТП при условии резервирования (перемычки и АВР по низкому напряжению).

Для потребителей II и III категорий надежности электроснабжения устанавливают однотрансформаторные ТП.

Распределение электроэнергии в общественных зданиях произво­дится по радиальным или магистральным схемам.

Для питания электроприемников большой мощности (крупные хо­лодильные машины, электродвигатели насосных, крупные вентиляци­онные камеры и др.) применяют радиальные схемы. При равномерном размещении электроприемников небольшой мощности по зданию ис­пользуют магистральные схемы.

В общественных зданиях рекомендуется питающие линии силовых и осветительных сетей выполнять раздельными. Как и в жилых зданиях, на вводах питающих сетей в общественные здания устанавливают ВРУ с аппаратами защиты, управления, учета электроэнергии, а в крупных зданиях - и с измерительными приборами. На вводах обособленных потребителей (торговых предприятий, отделений связи и др.) устанавливают дополнительно отдельные аппараты управления. На вводах в распределительные пункты или щитки также устанавливают аппараты управления. Там, где это целесообразно по условиям эксплуатации, применяют, например, автоматические выключатели, которые совме­щают в себе функции защиты и управления.

На каждой отходящей от ВРУ питающей линии устанавливают аппа­рат защиты. Аппарат управления может быть общим для нескольких линий, сходных по назначению и режиму работы.

Светильники эвакуационного и аварийного освещения присоединя­ют к сети, независимой от сети рабочего освещения, начиная от щита ТП или от ВРУ. Так, например, при двухтрансформаторной ТП рабочее, эва­куационное и аварийное освещение присоединяют к разным трансформа­торам. Силовые распределительные пункты, щиты и щитки располагают, как правило, на тех же этажах, где на­ходятся электроприемники. Силовые электроприемники, присоединяемые к распределительным пунктам, щитам и щиткам, группируют с учетом их тех­нологического назначения.

Электроприемники небольшой, но равной или близкой по значению уста­новленной мощности соединяют в “це­почку”, что обеспечивает экономию проводов и кабелей, а также уменьше­ние количества аппаратов защиты на распределительных пунктах.

Групповые распределительные щит­ки осветительной сети по архитектур­ным условиям располагают на лест­ничных клетках, в коридорах и т.п. От­ходящие от щитков групповые линии могут быть:

-                     однофазными (фаза + нуль);

-                     двухфазными (две фазы + нуль);

-                     трехфазными (три фазы + нуль).

Предпочтение следует отдавать трех­фазным четырехпроводным групповым линиям, обеспечивающим втрое боль­шую нагрузку и в 6 раз меньшую потерю напряжения по сравнению с однофаз­ными групповыми линиями.

Существуют нормы по устройству групповых осветительных сетей. Так, например, как и в жилых зданиях, допускается присоединять до 60 лю­минесцентных ламп или ламп накаливания мощностью до 65 Вт вклю­чительно на фазу. Это относится к групповым линиям освещения лест­ниц, этажных коридоров, холлов, технических подполий, подвалов и чердаков. Распределение нагрузок между фазами сети освещения дол­жно быть по возможности равномерным. В целях экономии электро­энергии в помещениях с боковым естественным освещением преду­сматривают автоматическое отключение светильников рядами, парал­лельными окнам, в зависимости от требуемой освещенности.

Ниже приведены упрощенные схемы электроснабжения обществен­ных зданий. Для питания ответственных потребителей в крупных городах широко применяют двухтрансформаторные ТП с устройством АВР на стороне низкого напряжения. Схемы такой ТП приведены на рисунке 9 (с АВР на контакторах) и на рисунке 10 (с АВР на автоматических выключателях).

 

 

1 — контакторные стан­ции; 2, 3 — отходящие ли­нии к вводам в здания.

 

Рисунок  9 - Принципиальная схема электроснабжения общественного здания от двухтрансформаторной под­станции с АВР на контакторах


 

В общественных зданиях от одной линии рекомендуется питать не­сколько вертикальных участков (стояков) питающей сети освещения. При этом в начале каждого стояка, питающего три и более групповых щитков, следует устанавливать коммутационный аппарат. Если стояк питается отдельной линией, установка коммутационного аппарата в на­чале стояка не требуется.

 


1 — автоматические выключатели; 2 — секцион­ный автоматический выключатель: J — линия к РГ1 силовой сети, щитку эвакуационного и ава­рийного освещения; 4 — линия к групповым щиткам рабочего освещения.

 

Рисунок 10 -. Принципиальная схема электроснаб­жения общественного здания с встроенной ТП и абонентским щитом с АВР на автоматических вы­ключателях

 

По одной линии следует питать не более четырех лифтов, располо­женных в разных, не связанных между собой лестничных клетках и хол­лах. При наличии в лестничных клетках или лифтовых холлах двух или более лифтов одного назначения они должны питаться от двух линий, присоединяемых каждая непосредственно к ВРУ или ГРЩ; при этом количество лифтов, присоединяемых к одной линии, не ограничивает­ся. На вводе каждого лифта должны быть предусмотрены коммутацион­ный и защитный аппараты (предусматриваются схемой и комплектацией лифта). Рекомендуется установка одного аппарата, совмещающе­го эти функции.

Распределение электроэнергии к силовым распределительным щи­там, пунктам и групповым щиткам сети электрического освещения осу­ществляют по магистральной схеме.

Радиальные схемы выполняют для присоединения мощных электро­двигателей, групп электроприемников общего технологического назначе­ния (например, встроенных пищеблоков, помещений вычислительных центров и т.п.), потребителей 1 категории надежности электроснабжения.

Питание рабочего освещения помещений, в которых длительно мо­жет находиться 600 человек и более (конференц-залы, актовые залы и т.п.), рекомендуется осуществлять от разных вводов, при этом к каждо­му вводу должно быть подключено 50 % светильников.

Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического осве­щения не должны превышать в нормальном режиме ± 5 %, а в максима­льном — ±10 %.

С учетом регламентированных отклонений от номинального значе­ния суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее уда­ленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, как правило, не должны превышать 7.5 %.

Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установлен­ных ГОСТ 13109-98.

Более подробные сведения об электроснабжении жилых и обще­ственных зданий приведены в нормативных документах, указанных в списке литературы.

 

Лекция 7. Защита в системах электроснабжения жилых и общественных зданий. Виды защиты

 

Содержание лекции:

- защита в системах электроснабжения зданий.

Цель лекции:      

-  основные виды защиты.

 

Электрические сети жилых и общественных зданий должны иметь защиту от токов КЗ, обеспечивающую наименьшее время от­ключения и выполнение требований избирательности действия. За­щита должна отключать поврежденный участок при КЗ в конце за­щищаемой линии:

1) одно-, двух- и трехфазных — в сетях с глухозаземленной нейтралью;

2) двух- и трехфазных — в сетях с изолированной нейтралью.

Аппараты защиты выбирают и размещают таким образом, чтобы их срабатывание происходило с выдержкой времени по мере их уда­ления в сторону источника питания. Этим обеспечивается избира­тельность действия защиты, которая не всегда может быть достигну­та в сетях до 1 кВ при применении автоматических воздушных вы­ключателей и предохранителей. Последнее объясняется разбросом характеристик аппаратов зашиты, особенно предохранителей.

Достоинствами плавких предохранителей являются:

- простота устройства;

- относительно малая стоимость;

- быстрое отключение цепи при КЗ (меньше одного периода);

- способность предохраните­лей типа ПК ограничивать ток в цепи при КЗ.

К недостаткам плавких предохранителей относятся следующие: предохранители срабатывают при токе, значительно превышающем номинальный ток плавкой вставки, и поэтому избирательность от­ключения не обеспечивает безопасность отдельных участков сети; отключение сети плавкими предохранителями связано обычно с пе­ренапряжением; возможны однофазное отключение и последую­щая аномальная работа установок; одноразовость срабатывания предохранителя и, как следствие, значительное время на замену предохранителя [8].

Наиболее распространенными предохранителями, применяемы­ми для защиты установок напряжением до 1 кВ, являются:

ПР — предохранитель разборный;

НПН — предохранитель насыпной неразборный;

ПНР — предохранитель насыпной разборный.

Шкала номинальных токов предохранителей 15 — 1000 А.

Для жилых и общественных зданий основной характеристикой защиты является быстрота действия.

Электрические сети внутри зданий, выполненные открыто про­ложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изо­ляцией, защищают от перегрузки. Кроме того, от перегрузки защи­щают сети внутри зданий, а именно:

- осветительные сети жилых и общественных зданий, торговых по­мещений, включая сети для бытовых и переносных электроприем­ников (утюгов, чайников, комнатных холодильников, стиральных машин и т.п.);

- силовые сети жилых и общественных зданий, торговых помеще­ний только в случаях, когда по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников.

Обычно в жилых и общественных зданиях в силовых сетях таких режимов не существует, поэтому они защищаются только от КЗ. Исключение составляют электрические сети к лифтам, противопо­жарным устройствам и т.п., относящиеся к I категории надежности питания, при установке устройств АВР (например, на ВРУ). Такие сети защищают и от перегрузки.

В электрических сетях, защищаемых от перегрузки, проводники выбирают по расчетному току. В этом случае аппараты зашиты дол­жны иметь по отношению к длительно допустимым токовым на­грузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3 ПУЭ, кратность не более:

1)                80 % для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), — для проводни­ков с поливинилхлоридной, резиновой или аналогичной по тепло­вым характеристикам изоляцией;

2)                100 % для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расиепитель (отсечку), —для кабелей с бу­мажной изоляцией;

3)                100 % для номинального тока расцепителя автоматического вы­ключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характери­стикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) — для про­водников всех марок;

4)                100 % для тока трогания расцепителя автоматического выключа­теля с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для проводников с поливинилхлоридной, резиновой или аналогич­ной по тепловым характеристикам изоляцией;

5)                125 % для тока трогания расцепителя автоматического выключа­теля с ретулируемой обратно зависящей от тока характеристикой — для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизирован­ного полиэтилена.

Силовые электроприемники (электродвигатели переменного тока) защищают от  многофазных КЗ, а в сетях с глухозаземленной нейтралью и от однофазных КЗ. Кроме того, электродвигатели за­щищают от токов перегрузки (максимальная токовая защита), если она имеет место, и от понижения напряжения (защита минимально­го напряжения).

Для защиты электродвигателей от КЗ применяют предохраните­ли или автоматические воздушные выключатели. Для надежного от­ключения КЗ на зажимах электродвигателя с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвига­телей с тяжелыми условиями пуска (частые пуски и т.п.) - 2,0 - 1,6.

Защита двигателей от КЗ может выполняться с помощью макси­мальных реле тока типа РЭВ (РЭВ-200, РЭВ-750 и др.) в виде токо­вой отсечки (ТО).

Автоматические выключатели являются более совершенными аппаратами защиты по сравнению с предохранителями.

Автоматические воздушные выключатели могут снабжаться сле­дующими встроенными в них расцепителями:

- электромагнитным или электронным максимального тока мгновенного или замедленного действия с практически не завися­щей от тока скоростью срабатывания (защита от токов КЗ);

- электротермическим или тепловым (обычно биметалличе­ским) или электронным инерционным максимального тока с зави­сящей от тока выдержкой времени (защита от токов перегрузки);

- минимального напряжения.

Тепловой расцепитель автоматического выключателя не защи­щает питающую линию или асинхронный двигатель от токов КЗ, так как тепловой расцепитель, обладая большой тепловой инерцией, не успевает нагреться за малое время существования КЗ.

В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время сра­батывания расцепителей, автоматические выключатели разделяют на неселективные с временем срабатывания 0,02 — 0,1 с, селектив­ные с регулируемой выдержкой времени; токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005 с.

Расцепители максимального тока устанавливают во всех фазах, остальные — по одному на выключатель. В одном выключателе обычно применяют токовые расцепители и расцепитель минималь­ного напряжения. Выбор номинального тока или уставки расцепи­телей максимального тока аналогичен выбору номинального тока плавких вставок предохранителей.

Основные преимущества автоматических выключателей заклю­чаются в следующем:

- отключают все три фазы при КЗ или перегрузке, тем самым исключается работа электроустановок в неполнофазных режимах;

- готовы к работе вскоре после срабатывания;

- имеют более точные времятоковые характеристики;

совмещают функции защиты и коммутации.

 

Ниже рассмотрены примеры схем защиты электроустановок и электрических сетей напряжением 0,4 кВ жилых и общественных зданий.

 


 

KL— промежуточное реле постоя иного тока: VDI. Rl, VD2,

С1 — стабилизиро­ванный выключатель; RK— позистор.

 

Рисунок 11 - Принципиальная схема температурной зашиты электродвигателя на­пряжением до 1 кВ типа УВТЗ-2 с использованием терморезистора (позистора)


 

Основными недостатками электротепловых реле являются следующие:

- при КЗ нагреватель реле может перегореть раньше, чем реле от­ключит электродвигатель, поэтому эту защиту устанавливают при наличии быстродействующей защиты от КЗ, например, плавких предохранителей;

- плохое согласование с тепловой перегрузочной способностью двигателей;

- недостаточная стабильность параметров срабатывания в про­цессе эксплуатации (АЗ 100).

На рисунке 11 приведена принципиальная схема температурной за­щиты двигателя с использованием позистора (типа УВТЗ-2).

При допустимой температуре обмоток двигателя сопротивление позистора Rx = 150 - 450 Ом, и реле KL находится в положении сра­батывания, т.е. его контакт KL замыкает цепь катушки контактора КМ. В аварийных режимах, когда температура обмоток двигателя резко повышается, сопротивление позисторов также резко увеличи­вается. При этом ток в обмотке реле KL уменьшается, и оно возврашается в исходное состояние, размыкая цепь катушки КМ. Электро­двигатель отключается от сети.

Устройство УВ'ГЗ-2 является также зашитой от обрыва нулевого провода в сетях 0,4 кВ. Обрыв нулевого провода недопустим по тех­нике безопасности, так как при этом нарушается связь между кор­пусом электродвигателя и заземлен­ной нейтралью, что может привести к поражению людей электрическим током. Так. при обрыве нулевого провода напряжение на обмотке ре­ле KL исчезает, и электродвигатель отключается от сети.

Аппаратом зашиты минималь­ного напряжения является также магнитный пускатель, или контак­тор, так как при напряжении менее (0,6-0,7)Uном он автоматически от­ключается, и включить его можно с помощью схем управления при вос­становлении напряжения в сети.

 

Лекция 8. Общие положения защиты в системах электроснабжения жилых и общественных зданий

 

Содержание лекции:

- общие положения защиты в системах электроснабжения.

Цель лекции:      

- ознакомление с  теорией образования тепла в проводнике и влияния тепла на него.

 

Короткое замыкание (КЗ) относится к аварийным режимам и бывает одно-, двух- и трехфазным. Самым тяжелым является трех­фазное КЗ, но оно возникает значительно реже, чем однофазное или двухфазное КЗ. Причинами КЗ являются: пробой изоляции; перекрытие изоляции; неправильная сборка схемы; ошибки обслуживающего персонала.

Токи КЗ, во много раз превышающие номинальные токи присое­диненных электроприемников и допустимые токи проводников, оказывают динамическое и термическое действие на токоведущие части, вызывая выход их из строя. Поэтому КЗ надо локализовать и быстро отключить поврежденный участок сети.

Если КЗ являются аварийным режимом, то перегрузки относятся к анормальным режимам, так как сопровождаются прохождением по электрооборудованию и токоведущим проводникам повышен­ных токов, вызывая ускоренное старение изоляции, что может при­вести к КЗ.

В качестве аппаратов защиты электросетей и электроустановок жи­лых и общественных зданий применяют автоматические выключатели или предохранители. Допускается при необходимости использование реле косвенного действия для обеспечения требований чувствительно­сти, быстродействия или избирательности (селективности).

Если используется защита с помощью реле косвенного действия, то в зависимости от режима работы и условий эксплуатации элект­роустановки релейную защиту выполняют с действием на сигнал или на отключение [4].

В целях удешевления электроустановок вместо автоматических выключателей и релейной зашиты применяют плавкие предохрани­тели, если они соответствуют следующим требованиям:

-                     могут быть выбраны по номинальным току и напряжению, номи­нальному току отключения и др.;

-                     обеспечивают требуемые избирательность и чувствительность: не препятствуют применению автоматики (АПВ. АВР и т.п.). Если релейная защита имеет цепи напряжения, то необходимо предусмотреть устройства, автоматически выводящие защиту из действия при отключении автоматических выключателей, перегора­нии предохранителей, а также устройства, сигнализирующие о на­рушении этих цепей.

Коэффициент чувствительности кч релейной защиты, определяе­мый для максимальных токовых защит по формуле кч = 0,87Ik(3)/Iсз, должен быть примерно равен 1,5 для основных защит и 1,2 для ре­зервных. Здесь: Ik(3)— ток трехфазного КЗ; 0,87 — коэффициент пе­рехода к двухфазному КЗ, т.е. Ik(2)= 0,87 Ik(3); Iсз — ток срабатывания зашиты.

Для обеспечения условий электробезопасности в конкретной элект­роустановке важное значение имеет система уравнивания потенциалов.

Правила МЭК предусматривают подсоединение всех подлежа­щих заземлению проводников к общей шине. Это позволяет избе­жать протекания различных токов (непредсказуемых циркулирую­щих) в системе заземления, вызывающих возникновение разности потенциалов на отдельных элементах электроустановки (см. рисунок 12 и 13).

ПУЭ 7-го издания предписывают устройство основной и до­полнительной системы уравнивания потенциалов.

На вводе в здание должна быть выполнена система уравнивания потенциалов путем объединения следующих проводящих частей:

-         основного (магистрального) защитного проводника;

-         основного (магистрального) заземляющего проводника;

-         стальных труб коммуникаций зданий и между зданиями;

-         металлических частей строительных конструкций, молниезащиты, системы центральною отопления, вентиляции и кондиционирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 12 -  Пример выполнения системы выравнивания потенциалов

 

 

 

 

 

 

 

1— водонагреватель; 2 — естественный заземлитель (арматура и фундамент здания); 3— главная заземляющая шина;

4— металлические трубы водопровода, канализации, газа;

5— заземлитель молниезащиты.

 

Рисунок 13 - Пример выполнения уравнивания потенциалов в электроустановке здания с системой TN-C-S


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


По ходу передачи электроэнергии рекомендуется выполнять до­полнительные системы уравнивания потенциалов.

К дополнительной системе уравнивания потенциалов должны быть подключены все доступные прикосновению открытые прово­дящие части стационарных электроустановок, сторонние проводя­щие части и нулевые защитные проводники всего электрооборудо­вания (в том числе штепсельных розеток).

Более подробные сведения об основной и дополнительной систе­мах уравнивания потенциалов приведены в ПУЭ и других норматив­ных документах.

Следует отметить, что в связи с повышением оснащенности со­временных жилых, общественных и производственных зданий раз­личными электроприборами, развитием электроустановок имеет место ускоренная коррозия трубопроводов систем водоснабжения и отопления. Основная причина этого явления — протекание по ним блуждающих токов.

Применение УЗО в комплексе с правильно выполненной систе­мой уравнивания потенциалов позволяет ограничить и даже исклю­чить протекание по проводящим элементам конструкции здания, в том числе и по трубопроводам токов утечки и блуждающих токов.

 

Лекция 9. Места установки аппаратов защиты. Схемы защиты

 

Содержание лекции:

- ознакомление с местами установки аппаратов зашиты.

Цель лекции:      

- составление схем защиты.

 

Места установки аппаратов зашиты выбирают, руководствуясь следующими указаниями ПУЭ.

Аппараты защиты должны располагаться в доступных для об­служивания местах таким образом, чтобы исключить возможность их механических повреждений и опасность для обслуживающего персонала.

Аппараты защиты следует устанавливать в местах сети, где се­чение проводника уменьшается (по направлению к месту потребле­ния электроэнергии) или где это необходимо для обеспечения чув­ствительности и избирательности защиты.

При защите сети автоматическими выключателями и предохра­нителями они должны устанавливаться на всех нормально незаземленных фазах. Установка аппаратов в нулевых проводах исключается.

На квартирных групповых щитках предохранители и автомати­ческие выключатели должны устанавливаться только в фазных про­водах. Перед счетчиком устанавливают двухполюсный выключатель, отключающий фазный и рабочий нулевой провод ввода в квартиру.

Допускается не устанавливать аппараты защиты:

а)       в месте снижения сечения питающей линии по ее длине и на ответвлении от нее, если защита предыдущего участка линии защи­щает участок со сниженным сечением или если незащищенный уча­сток линии или ответвления от нее выполнены  проводниками с сече­ниями, составляющими не менее половины сечений защищенных участков;

б)      на ответвлениях от питающей линии проводников цепей изме­рения, управления и сигнализации;

в)      на ответвлениях проводников от шин щита к аппаратам, уста­новленным на том же щите; при этом проводники должны выбира­ться по расчетному току цепи.

Выбор аппаратов защиты производится по их защитным характеристи- кам.

При выполнении распределительной подстанции (распределите­льного пункта, силового пункта, распределительного щита, шкафа и т.п.) на напряжение до 1 кВ используют стандартные панели, на ко­торых устанавливают комплекты из рубильников с предохранителя­ми или рубильников с автоматическими выключателями, иногда с контакторами. Схема панели распределительного щита с рубильни­ками и предохранителями РПс-2 и трансформаторами тока ТК-20 дана в трехфазном исполнении на рисунке 14.

При составлении схемы распределительной подстанции (РП) на­грузки и отходяшие линии подбирают таким образом, чтобы РП не получилась громоздкой и дорогостоящей, но в то же время была устойчива к токам КЗ. При линиях небольших сечений нагрузки группируют по мелким магистралям. В случае применения рубиль­ников с предохранителями пропускную способность отходящих ли­ний для силовой нагрузки рекомендуется принимать равной 250 и 400 А. Сечения проводов и кабелей выше 150 мм2 применять не рекомендуется.

В схемах РП для силовых и осветительных сетей должно быть обеспечено отключение всей РП без нарушения работы остальных РП. питающихся от одной магистрали. Для силовых РП это достига­ется применением общих рубильников на вводе, причем при пита­нии группы РП “цепочкой” каждая РП может быть отключена без нарушения работы самой цепочки.

Для потребителей, требующих более надежного электроснабже­ния, применяют РП с двумя рубильниками или контакторами на вводе для подключения к независимым источникам питания. От­ветвления от РП защищают предохранителями или автоматически­ми выключателями.

 

 

 Рисунок 14 -  Схема панели распреде­лительного щита на четыре линии с рубильниками и предохраните­лями на напряжение 0,4 кВ

 

В ПУЭ  требования к выполнению групповых се­тей сформулированы следующим образом. Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S (см. рисунок 15 и 16). Во всех зданиях линии групповой сети, прокладываемые от групповых, этажных и квартирных щитков до светильников общего освещения, штепсельных розеток и стационарных электроприемников, должны выполняться трехпроводны­ми (с фазным — L, нулевым рабочим — N, нулевым защитным — РЕ проводниками).

 

 

1 - заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2— открытые прово­дящие части (нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике в части системы).

 

Рисунок 15- Система TN-C-S переменного тока


 

Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защит­ных проводников различных групповых линий.

Нулевой рабочий N и нулевой защитный РЕ проводники не допу­скаются подключать под общий контактный зажим.

Ранее то всем мире применялась система зануления, основанная на соединении нетоковедущих частей (корпусов) оборудования с землей и заземленной нейтралью источника. В настоящее время зануление действует в ограниченном количестве электроустановок, однако его рассматривают как составную часть комплекса меропри­ятий под названием “зашита с помощью автоматического отключе­ния источника питания”.

 

 

1—заземлитель нейтрали источника переменного тока; 2— открытые прово­дящие части (нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены).

 

Рисунок 16 - Система TN-S переменного тока

 

В системе TN-C-S в вводно-распределительном устройстве элек­троустановки совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводник PEN разделен на нулевой защитный РЕ и нулевой рабо­чий N проводники.

Нулевой защитный проводник соединен со всеми открытыми проводящими частями и может быть многократно заземлен, а нуле­вой рабочий проводник N не должен иметь соединения с землей.

Наиболее эффективной является система TN-C-S, позволяющая в комплексе с широким внедрением УЗО обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.

В электроустановках с системами заземления TN-S и TN-C-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а УЗО, действующими более эффективно с этими систе­мами заземления и системой уравнивания потенциалов.

 

Лекция 10.  Электробезопасность в жилых и общественных зданиях.

Потенциальные опасности поражения электрическим током

 

Содержание лекции:

- электробезопасность в жилых и общественных зданиях.

 Цель лекции:     

- потенциальные опасности поражения электрическим током.

 

Электротравматизм вызывается следующими основными причи­нами: несоблюдением ПУЭ, неудовлетворительной эксплуатацией и качеством электрооборудования с точки зрения безопасности, прене­брежением требованиями ПТБ, а также случайными причинами.

Поражения электрическим током можно разделить на три вида:

а)       поражения вследствие непосредственного прикосновения или не­допустимого приближения к частям, находящимся под напряжением;

б)      поражения, вызванные прикосновением к металлическим час­тям электроустановок или корпусам электроприемников, оказав­шимся под напряжением в результате повреждения изоляции;

в)      поражения, вызванные так называемым напряжением шага, возникающим вблизи мест повреждения электрической изоляции или мест замыкания токоведущих частей на землю.

Опасность прикосновения оценивается, как известно, током, проходящим через тело человека, Ih (или напряжением, под которым он оказывается, т.е. напряжением прикосновения Unp:

 

Uпр = Ih Rh ,

 

где Rh — сопротивление тела человека, Ом.

Предельно допустимые значения напряжения и тока через тело человека в нормальном режиме работы электроустановки составляют: U= 2 В, Ih = 0,3 мА для сети частотой 50 Гц и продолжитель­ности воздействия тока на человека не более 10 мин в сутки. Со­противление тела человека принимается равным 1000 Ом при U ≥ 50 В и 6000 Ом при Uпp = 36 В.

На степень поражения электрическим током влияют различные факторы:

а)   длительность прохождения и величина электрического тока че­рез тело человека;

б)  напряжение при сочетании особо неблагоприятных условий и обстоятельств;

в)   путь прохождения тока через тело человека;

г)   род тока (постоянный, переменный, выпрямленный, пульсирующий);

д)  частота;

е)   климатические условия (особенно атмосферное давление).

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов через тело человека при аварийном режиме электроустановок переменного тока частотой 50 Гц напряжением до 1000 В в зависи­мости от продолжительности воздействия в секундах.

Если при прикосновении человека к корпусу поврежденного оборудования или к фазе сети Unp или Ih превысят предельно допус­тимые значения для нормального или аварийного режима работы электроустановки, указанные выше, то возникнет угроза поражения человека электрическим током.

Эксплуатация всех видов электроустановок в жилых и обще­ственных зданиях представляет определенную опасность для чело­века. Действующие электроустановки представляют не только опасность поражения человека электрическим током при прикос­новении, но и пожарную опасность при КЗ, перегрузке проводов, кабелей и электронриемников, искрении и повышенном нагреве контактных соединений.

Воздействия электрического тока на организм человека можно разделить на три вида:

-           тепловые (ожоги);

-           механические (электролиз крови, разрыв тканей);

-           биологические (поражение нервной системы).

 

Для человека опасен как переменный, так и постоянный ток, наибольшую опасность представляет переменный ток частоты 50 Гц. Причем с повышением частоты переменного тока опасность поражения уменьшается.

Опасность поражения человека электрическим током возникает и при эксплуатации распределительных трансформаторных под­станций (РТП), которые питают, например, жилой микрорайон. В состав РТП обычно входят следующие устройства:

-           распределительное устройство высокого напряжения (10 кВ) РУ ВН;

-           распределительное устройство низкого напряжения (0,4 кВ) РУНН;

-           силовые трансформаторы мощностью 630 кВ А, напряжением 10/0,4 кВ.

     

Таблица 1 - Предельно допустимые значения U и Ih

 

Нормируемая

величина

 

Наибольшие допустимые значения при продолжительности взаимодействия, с

0,01 - 0,08

0,1

0,2

0,3

0,4

0.5

0,6

0,7

0.8

0,9

1,0

свыше

1,0

U, В

220

200

100

70

55

50

40

35

30

27

25

12

Ih,мА

220

200

100

70

55

50

40

35

30

27

25

2

Считают, что ток 0,1А представляет смертельную опасность для человека.

 

В зависимости от опасности поражения человека электрическим током согласно ПУЭ принята следующая классификация помещений, в которых размещаются электрооборудование и электроустановки:

а)   помещения без повышенной опасности — сухие нежаркие с то- конепроводяшими полами, без металлоконструкций, токопроводя­щей пыли; например, жилые, административные и другие обществен­ные здания с деревянными, линолеумными и подобными полами;

б)  помещения с повышенной опасностью — влажные (относите­льная влажность более 75 %), жаркие (температура выше 30 °С), с токопроводящими полами (железобетонными, металлическими, земляными), помещения, в которых имеется опасность одновре­менного прикосновения к металлическим конструкциям зданий и металлическим корпусам электрооборудования;

в)   помещения особо опасные — особо сырые помещения, в кото­рых полы, стены и потолок покрыты влагой (бани, прачечные и др.), в которых относительная влажность воздуха близка к 100 %; поме­щения с химически активной средой, воздействующей на изоля­цию. Кроме того, к особо опасным относятся и такие помещения, в которых существуют одновременно два и более признаков повы­шенной опасности.

Распределительное устройство ВН включает в себя следующее электрооборудование:

- шинные конструкции, которые представляют собой неизоли­рованные провода — шины с большой площадью поперечного сече­ния, для крепления которых используют фарфоровые опорные изоляторы;

- выключатели ВН, например, малообъемные масляные выклю­чатели типа ВМП-Юсэлектромагнитным приводом типа ПЭ-11 (на выкатных тележках);

- измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Распределительное устройство НН включает в себя следующее электрооборудование:

-  рубильники, пакетные выключатели и переключатели, кнопки и ключи управления;

- контакторы, магнитные пускатели, воздушные выключатели (автоматы) и предохранители.

В качестве РУНН применяют силовые пункты (шкафы) различ­ных серий, в которые встраивается все необходимое оборудование на 0,4 кВ.

В РТП используют силовые понижающие трансформаторы, скомпонованные в комплектные трансформаторные подстанции.

Потенциальную опасность поражения электрическим током в электроустановках РТП могут представлять:

- неизолированные шинные конструкции и высоковольтные вы­ключатели, находящиеся под напряжением;

- измерительные ТТ, первичная обмотка которых включена в вы­соковольтную сеть, а к вторичной обмотке не подключена нагрузка: в этом случае на вторичной обмотке ТТ имеет место большое напря­жение (до десятков киловольт);

- переносное электрооборудование (электроинструмент, испыта­тели напряжения, лампы и др.);

- силовые трансформаторы 10/0,4 кВ.

Кроме опасности от работающего электрооборудования имеет место опасность напряжения шага, которая увеличивается, если че­ловек, подвергшийся его воздействию, падает, так как при этом на­пряжение шага возрастает вследствие того, что путь тока проходит уже не через ноги, а через все тело. Наиболее опасны напряжения шага при ударе молнии.

Другой величиной, характеризующей степень опасности, возни­кающей при однофазных замыканиях, служит напряжение прикос­новения (это та часть напряжения, которая приходится на тело чело­века в цепи замыкания). Для человека опасно только значение на­пряжения прикосновения, а не полное напряжение по отношению к земле.

В сетях 6—10 кВ, которые относятся к сетям с изолированной нейтралью, наиболее частыми повреждениями являются однофаз­ные замыкания на землю. В этих сетях преобладает емкостная про­водимость по отношению к земле.

Ток замыкания на землю Iз., зависит от системы сети, ее мощно­сти, протяженности, места замыкания и сопротивления цепи замы­кания. Ток однофазного замыкания на землю, А:

 

Iз = 3Iс = 3UфωС10-6 .

Емкостной ток замыкания на землю, А, для кабельных линий 6-10 кВ:

 

Iз= Ulk /10,

 

где U— линейное напряжение, кВ: lк—длина кабельных линий, км.

Как показывает статистика, наиболее часты поражения электри­ческим током, вызванные непосредственным прикосновением к ча­стям, находящимся под напряжением.

 

Лекция 11. Выбор и обоснование основных и дополнительных защит от поражения электрическим током

 

Содержание лекции:

- выбор основных и дополнительных защит от поражения электрическим током.

 Цель лекции:     

- обоснование основных и дополнительных защит от поражения электрическим током.

 

Современная система электробезопасности должна обеспечивать защиту человека в жилых и общественных зданиях в следующих слу­чаях:

-       при прямом прикосновении к токоведущим частям электро­оборудования (1 на рисунке 17);

-       при косвенном прикосновении (2 на рисунке 17).

В качестве основной зашиты от прямого прикосновения применяют

-       изоляцию токоведущих частей;

-       ограждения, оболочки, барьеры;

-       расположение вне зоны досягаемости.

Дополнительная защита — устройства защитного отключения (УЗО).

Для защиты от косвенного прикосновения применяют: УЗО; нулевые защитные проводники в электроустановках зданий с системой заземления в комплексе с устройствами защиты от сверхтока (предохранителями, автоматическими выключателями).

Главное правило защиты от поражения электрическим током: основные токоведущие части не должны быть доступными, а до­ступные проводящие части не должны быть опасными:

-         в нормальных условиях;

-         при наличии неисправности.

Требования к защитным мерам в отношении обеспечения безо­пасности в значительной мере зависят от режима нейтрали сети и свя­занных с этим условий, возникающих при однофазных замыканиях.

Наиболее распространенными являются сети и оборудование на ^ — 10 и 0,4 кВ. В первом случае нейтраль изолируется от земли, во втором — имеет место глухое заземление нейтрали.

 


 

Рисунок 17 - Прямое ( 1) и косвенное (2 ) прикосновения

 

Глухое заземле­ние нейтрали устраняет опасные последствия перехода ВН на сторону НН. которые могут возникнуть из-за повреждения изоляции между обмотками силового трансформатора или вследствие паде­ния провода ВН на провод НН. Кроме того, глухое заземление ней­трали предотвращает повышение напряжения проводов по отноше­нию к земле сверх 250 В, что необходимо для осуществления пита­ния от этих сетей осветительных электроприемников.

В сетях с изолированной нейтралью напряжением 6—10 кВ обес­печение безопасности при однофазных замыканиях возлагается в основном на заземление. Устройство защитного заземления являет­ся основной защитной мерой и представляет собой преднамеренное соединение с землей металлических частей электроустановки, кото­рые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции сетей или электроприемников. Заземление осуществляется посред­ством металлических электродов (труб, стержней, уголков, полос), располагаемых в земле и имеющих назначение создать электриче­ское соединение с землей. Эти электроды называют заземлителями. их соединение с заземляемыми частями электроустановки осущест­вляется с помощью заземляющих защитных проводников. Совокуп­ность заземлителей и заземляющих проводников представляет со­бой заземляющее устройство.

Исключительно важной защитной мерой служит выравнивание потенциалов в пределах установки или ее отдельных частей. В ряде случаев без выравнивания потенциалов обеспечить безопасность персонала вообще невозможно. Выравнивание потенциалов применяется совместно с системами заземления, зануления и другими за­щитными мерами.

Заземлитель, предназначенный для выравнивания потенциалов, состоит из стальных вертикальных стержней, соединенных гори­зонтальными стальными полосами. Чем меньше расстояния между отдельными элементами заземлителя, тем лучше выравниваются потенциалы земли на занимаемой им площади при однофазных за­мыканиях и тем ниже напряжения шага Uш   и прикосновения Unp.

Опыт эксплуатации показывает, что для обеспечения безопасной и безаварийной работы электроустановок наряду с совершенным их исполнением и оснащением средствами защиты необходимо так ор­ганизовать их эксплуатацию, чтобы исключить возможность оши­бок со стороны обслуживающего персонала. Электрооборудование, токоведущие части, изоляторы, крепления, ограждения, несушие конструкции, изоляционные и другие устройства должны быть вы­браны и установлены таким образом, чтобы вызываемые нормаль­ными режимами работы электроустановки усилия, нагрев, электри­ческая дуга или другие сопутствующие ее работе явления не могли привести к повреждению оборудования и возникновению КЗ или замыканий на землю, а также причинить вред обслуживающему персоналу.

Часто встречающимися на практике вариантами включения че­ловека в цепь переменного тока являются следующие:

а)       между двумя фазами сети — двухфазное прикосновение, которое относится к наиболее опасным для человека, так как к нему прикла­дывается линейное напряжение Uл, а ток Ih ; оказывается не завися­щим от схемы сети, режима ее нейтрали и других факторов, т.е.

 

,

 

где Rh — электрическое сопротивление человека;

б)      между фазой и землей — однофазное прикосновение, которое хотя и менее опасно, но возникает наиболее часто; при этом в трех­фазной четырехпроводной сети с глухим заземлением нейтрали и ее модификацией (для зданий  - это системы TN -C, TN-S, TN-C-S, ТТ)

 


 

Сопротивление изоляции проводов относительно земли прини­мается равным нулю.

В сетях с изолированной нейтралью приходится считаться с воз­никновением неотключаемых замыканий на землю. Сами по себе однофазные замыкания в этих сетях опасности поражения не вызы­вают (если соблюдать требования Правил в отношении заземления). Однако за время, которое может пройти до момента их устранения, увеличивается опасность поражения при прикосновении к токове­дущим частям, а также не исключается возможность возникновения второго замыкания на землю в другой фазе той же сети, чему способ­ствует увеличение напряжения неповрежденных фаз по отношению к земле в √3 раз. При двойных замыканиях на заземленных частях могут возникнуть опасные напряжения, являющиеся причиной тя­желых повреждений.

Для своевременного обнаружения однофазных замыканий и предотвращения перехода в двухфазное необходим эффективный контроль изоляции. В сетях с изолированной нейтралью примене­ние зануления не допускается из-за возможности появления недо­пустимых потенциалов на корпусах электроприемников при эксплуатации.

В сетях напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью в ка­честве основной защитной меры применяется зануление корпусов электрооборудования. Наличие заземленной нейтрали дает возмож­ность обеспечить безопасность путем отключения аварийного уча­стка. Это достигается путем соединения корпусов электроприемни­ков с заземленной нейтралью трансформатора. Такое соединение (зануление) создает при всяком замыкании на заземленные части замкнутую металлическую цепь КЗ, отключаемую защитой. В этих сетях нельзя применять заземление электроприемников без соеди­нения их корпусов с нейтралью.

Система зануления может выполнять свои функции только при соблюдении следующих условий:

-                     необходимо иметь достаточно большое значение тока КЗ для надежного отключения аварийного участка;

-                     необходимо обеспечить безопасность в течение времени от мо­мента замыкания до срабатывания защиты, а также при обрыве ну­левого провода;

-                     нельзя допускать установку или замену сгоревших плавких вставок и термореле автоматических выключателей на токи, боль­шие, чем требуется по условиям защиты и пусковым токам;

-                     защита автоматическими выключателями и предохранителями должна устанавливаться во всех трех фазах.

Следует подчеркнуть, что в сетях до и выше 1 кВ заземления практически не разделяются.

Статистика показывает, что подавляющее число случаев электро­травматизма вызывается нарушениями требований Правил техники безопасности, а не недостатками защитных мер. Во всех случаях основными должны быть мероприятия, предупреждающие опас­ность поражения электрическим током: применение надежного электрооборудования, контроль, поддержание на требуемом уровне изоляции, дисциплина персонала и знание ПТЭ, ПТБ, ПУЭ.

 

Лекция 12. Расчет заземляющих устройств защитного отключения. Обеспечение селективности при применении УЗО

 

Содержание лекции:

- расчет заземляющих устройств защитного отключения.

 Цель лекции:     

- обеспечение селективности при применении УЗО.

 

Устройства защитного отключения.

Обычно защита человека от поражения электрическим током при косвенном прикосновении к поврежденной установке осуществля­ется путем отключения ее предохранителями или автоматическими выключателями. Но эти защиты не реагируют на малые токи утечки, возникающие в начале развития повреждения в сети, а также при обрыве нулевого проводника. В этих случаях единственным средст­вом защиты человека от косвенного прикосновения является УЗО, обеспечивающее быстрое (за долю секунды) отключение установки от сети.

Одним из действенных способов повышения электробезопасно­сти при эксплуатации электроустановок и приборов в жилых и об­щественных зданиях является применение устройств защитного от­ключения, управляемых дифференциальным током (УЗО-Д). Это устройство представляет собой коммутационный аппарат, который при достижении (превышении) дифференциальным током задан­ного значения, при определенных условиях эксплуатации должен вызвать размыкание контактов. УЗО-Д нашли широкое примене­ние в европейских странах, где в эксплуатации находятся около шестисот миллионов УЗО, установленных в жилых и общественных зданиях. Опыт эксплуатации УЗО доказал их высокую эффектив­ность как средства защиты от токов при повреждениях.

Из всех известных электрозащитных средств УЗО является:

-           единственным, обеспечивающим защиту человека от пораже­ния электрическим током в случае прямого прикосновения к токо­ведущим частям;

-           способным осуществлять защиту от возгораний и пожаров, воз­никающих вследствие неисправности электрооборудования или электропроводки и приводящих к КЗ.

 

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а так­же при обрыве нулевого защитного проводника зануление недоста­точно эффективно, поэтому в этих условиях УЗО является единственным средством защиты человека от поражения электрическим током.

Кроме того. УЗО заблаговременно, до возникновения КЗ, отклю­чает электроустановку от источника питания (УЗО противопожар­ного назначения с уставкой 30 мА).

В рекламных проспектах некоторых российских фирм, а также зарубежных фирм УЗО со встроенной защитой от сверхтоков часто называют “дифференциальным автоматом" или “дифференциаль­ным выключателем” Это название ошибочное, оно не соответствует стандартам и появилось в результате неправильного перевода иностранного термина.

По данным Министерства энергетики, за последнее десятилетие электротравматизм в быту удвоил­ся. В настоящее время частота смертельного электро­травматизма в жилых зданиях примерно в 30 — 100 раз превышает ее среднее значение в 20 странах, правила, нормы и стандарты ко­торых соответствуют комплексу стандартов МЭК “Электроуста­новки зданий”.

В настоящее время идет увеличение нагрузок в электроустанов­ках зданий в связи с широким применением электробытовой техни­ки, а электроустановки зданий стареют вместе с жилым фондом.

Кроме своего основного назначения, указанного выше. УЗО мо­жет использоваться для защиты от скачков напряжения в сети. Принцип действия состоит в том, что при увеличении на­пряжения свыше 270В возникает дифференциальный ток, протека­ющий через нелинейное сопротивление  Rнел, что приводит к отклю­чению УЗО.

На рисунках 18 и 19  приведены различные схемы электроустановок зданий с применением УЗО.

Обеспечение селективности при применении УЗО

По условиям функционирования УЗО подразделяют на следую­щие типы:

АС — устройство защитного отключения, реагирующее на пе­ременный синусоидальный дифференциальный ток, возникающий внезапно либо медленно возрастающий;

А — устройство защитного отключения, реагирующее на пере­менный синусоидальный и пульсирующий постоянный дифференци­альные токи, возникающие внезапно либо медленно возрастающие;

В — устройство защитного отключения, реагирующее на пере­менный, постоянный и выпрямленный дифференциальные токи;

S — устройство защитного отключения, селективное (с выдер­жкой времени отключения);

G — то же, что и тип S, но с меньшей выдержкой времени.

 

Источником пульсирующего тока являются, например, стираль­ные машины с регуляторами скорости, регулируемые источники света, телевизоры, видеомагнитофоны, персональные компьютеры и др.

В жилых зданиях, как правило, должны применяться УЗО типа А, реагирующие не только на переменные, но и на пульсирующие токи повреждений.

Практически все персональные компьютеры, телевизоры, видео­магнитофоны имеют импульсные блоки питания; все последние модели электроинструмента, стиральных и швейных машин, быто­вых кухонных электроприборов снабжены тиристорными регулято­рами без разделительного трансформатора. Широко применяются различные светильники — торшеры, бра с тиристорными светорегу­ляторами. Следовательно, вероятность возникновения утечки пуль­сирующего постоянного тока, а значит, и поражения человека зна­чительно возросла, что явилось причиной для внедрения УЗО типа А.

 

 

 1 — УЗО; 2 — цепь освещения; 3 — розеточная цепь.

Рисунок 19 - Принципиальная схема электроснабжения мобильного здания с системой заземления ТТ


Подпись:  


1 - УЗО; 2 - цепь освещения;
3 - розеточная цепь; 
4 - электроплита; 5 - сантехкабина.
 Рисунок 18 - Принципиальная схема электроснабжения квартиры с систе¬мой TN-S

 -

 

УЗО устанавливают:

-                     во ВРУ, расположенных в помещениях без повышенной опас­ности поражения током, в местах, доступных для обслуживания;

-                     в групповых цепях электроустановок зданий, где имеет место наибольшая вероятность электропоражения людей при прикосно­вении к токоведущим или открытым проводящим частям электро­оборудования. которые могут из-за повреждения изоляции оказать­ся под напряжением (розеточные группы, ванные, душевые комна­ты, стиральные машины и др.);

-                     на главном вводе объекта для осуществления противопожар­ной защиты;

-                     в многоквартирных жилых домах в групповых, в том числе в квартирных щитках; допускается их установка в этажных распреде­лительных щитках; в индивидуальных домах — во ВРУ и этажных распределительных щитках.

В схемах электроснабжения радиального типа со значительным количеством отходящих групп рекомендуется установка общего на вводе и отдельного УЗО на каждую группу при условии соответству­ющего выбора параметров УЗО, обеспечивающих селективность их действия.

Для обеспечения селективной работы нескольких УЗО в радиаль­ных схемах электроснабжения необходимо учитывать следующие факторы [12]:

а)       в силу очень высокого быстродействия УЗО практически не­возможно обеспечить селективность действия УЗО по току утечки при значениях уставок на соседних ступенях зашиты, например, 10 и 30 мА или 30 и 300 мА;

б)      на практике утечка тока в электроустановке вовсе необязатель­но плавно увеличивается по мере старения изоляции, появления мелких дефектов и т.п. Возможны пробои изоляции или ее серьез­ное повреждение, когда ток утечки мгновенно достигает значения, превышающего уставки устройств на обеих ступенях зашиты. При этом возможно срабатывание любого из УЗО, установленных после­довательно в цепи;

в)      селективность работы УЗО может быть обеспечена примене­нием УЗО с задержкой срабатывания (УЗО с индексами “S” и “G”).

УЗО с индексом “S” имеют выдержку времени от 0,13 до 0,5 с, с индексом “G” — меньшую выдержку времени.

Важно учесть, что УЗО, работающие с выдержкой времени, доль­ше находятся под воздействием экстремальных токов, поэтому к ним предъявляются повышенные требования по условному току ко­роткого замыкания Iпс. термической и динамической стойкости, коммутационной способности и т.п.

 


А — характеристика УЗО типа “S”, п = 300 мА; Б — характеристика УЗО об­щего применения, п = 30 мА.

 

Рисунок 20 - Времятоковые характеристики УЗО

 

На рисунке 20 приведены времятоковые характеристики УЗО без выдержки времени с номинальным о тключающим дифференциаль­ным током п = 30 мА и УЗО с выдержкой времени (характеристика “S”) с номинальным отключающим дифференциальным током п = 300 мА.

Времятоковые характеристики УЗО показывают принцип селек­тивности действия УЗО обычного типа и УЗО типа “S”.

 

Лекция 13. Энергосбережение в жилых и общественных зданиях. Экономия тепловой энергии в объектах жилищно-коммунального хозяйства

 

Содержание лекции:

- энергосбережение в жилых и общественных зданиях.

 Цель лекции:     

- экономия тепловой энергии в объектах жилищно-коммунального хозяйства.

 

- Обеспечение  комфортных  тепловых  условий  в  помещениях   жилых   и общественных зданий  в холодное  время года  необходимо  для высокопроизводительного  труда,  укрепления  здоровья  и  улучшения   отдыха людей. Но ускорение темпов развития народного  хозяйства  сегодня  не  может быть достигнуто без проведения в жизнь мероприятий по экономии  материальных и трудовых ресурсов. Развитию электроэнергетики  как  основополагающей  отрасли  народного хозяйства   уделяют большое внимание.

Вместе  с тем возможности электроэнергетической промышленности  ограничены  как  добычей  и  доставкой топлива, так и развитием генерирующих систем и линий электропередач. Жилые и общественные здания являются одним  из  крупных потребителей электрической и тепловой  энергии,  причём  удельный  вес  электроэнергии  в общем  энергетическом   балансе   коммунально-бытового   сектора   неуклонно возрастает. Это  связано  в  первую  очередь  с  решением  социальных  задач обеспечения труда в  домашнем  хозяйстве  и  на  предприятиях  коммунального хозяйства,  снижения  времени  на  ведение  домашнего  хозяйства,  сближения условий жизни городского и сельского населения. 

Экономия тепловой энергии.

Успешное применение энергосберегающей технологии в нашей республике в  значительной мере  предопределяет  нормы  технологического  и  строительного проектирования зданий и, в частности, требования  к  параметрам  внутреннего воздуха, удельного тепло-, влаго-, паро-, газовыделения. Значительные  резервы  экономии  топлива  заключены  в   рациональном архитектурно-строительном   проектировании   новых   общественных  зданий.

Экономия может быть достигнута: соответствующим выбором формы  и  ориентации зданий;  объёмно-планировочными  решениями;  выбором  теплозащитных качеств наружных ограждений; выбором дифференцированных по  сторонам  света  стен  и размеров окон; применением в жилых домах моторизованных утеплённых  ставней; применением ветроограждающих устройств; рациональным    расположением, охлаждением и управлением приборами искусственного освещения.   Определённую экономию может принести применение  центрального,  зонального,  пофасадного, поэтажного,   местного   индивидуального,   программного   и    прерывистого автоматического регулирования и использование  управляющих  ЭВМ,  оснащённых блоками программного и оптимального регулирования энергопотребления.

Тщательный  монтаж  систем,  теплоизоляция,  своевременная   наладка, соблюдение сроков и  состава  работ  по  обслуживанию  и  ремонту  систем  и отдельных элементов – важные резервы экономии ТЭР.

Перерасход теплоты в зданиях происходит, в основном, из-за:

- пониженного по сравнению с расчётным сопротивлением  теплопередачи ограждающих конструкций;

- перегрева помещений, особенно в переходные периоды года;

- потери теплоты через неизолированные трубопроводы;

- незаинтересованности  теплоснабжающих  организаций  в  сокращении расхода теплоты;

- повышенного воздухообмена в помещениях нижних этажей.

Для коренного изменения  положения  дел  с  использованием  тепла  на отопление и горячее водоснабжение зданий у нас необходимо осуществить  целый комплекс законодательных мероприятий, определяющих  порядок  проектирования, строительства и эксплуатации сооружений различного назначения.  Должны быть чётко  сформулированы  требования  к  проектным  решениям зданий, обеспечивающих  пониженное  энергопотребление;  пересмотрены  методы нормирования использования энергоресурсов. Задачи  по  экономии  теплоты  на теплоснабжение зданий должны  также  находить  отражение  в  соответствующих планах социального и экономического развития республики. В числе  важнейших  направлений  экономии  энергии  на  перспективный период необходимо выделить следующие:

- развитие  систем  управления  энергоустановками  с  использованием современных средств АСУ на базе микро-ЭВМ;

- использование сборного тепла, всех видов вторичных  энергетических ресурсов;

- увеличение  доли  ТЭЦ,  обеспечивающих  комбинированную  выработку электрической и тепловой энергии;

- улучшение теплотехнических характеристик  ограждающих  конструкций жилых, административных и промышленных зданий;

-    совершенствование    конструкций    источников    теплоты     и теплопотребляющих систем.

Оснащение потребителей  тепла  средствами  контроля  и  регулирования расхода позволяет сократить затраты энергоресурсов  не  менее,  чем  на  10– 14%. А при учёте изменения скорости ветра - до 20%. Кроме  того,  применение систем  пофасадного  регулирования  отпуска  теплоты   на   отопление   даёт возможность  снизить  расход  теплоты  на  5-7%.  За  счёт   автоматического регулирования  работы  центральных  и  индивидуальных  тепловых  пунктов   и сокращения или ликвидации потерь сетевой воды достигается экономия до 10%. С помощью регуляторов и средств оперативного контроля  температуры  в отапливаемых помещениях  можно  стабильно  выдержать  комфортный  режим  при одновременном снижении температуры на 1-2ОС. Это даёт возможность  сокращать до  10%  топлива,  расходуемого  на  отопление.   За   счёт   интенсификации

Теплоотдачи  нагревательных  приборов  с  помощью  вентиляторов  достигается сокращение расхода тепловой энергии до 20%. Известно, что недостаточная теплоизоляция ограждающих  конструкций  и других  элементов  зданий  приводит  к  теплопотерям.  Интересные  испытания эффективности применения теплоизоляции  проведены  в  Канаде.  В  результате теплоизоляции наружных стен полистиролом  толщиной  5  см.  тепловые  потери были  снижены  на  65%.  Теплоизоляция  потолка  матами   из   стекловолокна позволила снизить потери тепла на 69%. Окупаемость затрат на  дополнительное устройство теплоизоляции – менее  3  лет.  В  течение  отопительного  сезона достигалась экономия по сравнению с нормативными решениями – в интервале 14-71%. Разработаны  ограждающие  строительные  конструкции  со встроенными аккумуляторами на основе фазового  перехода гидратных солей. Теплоёмкость аккумулирующего вещества в зоне температуры фазового перехода  увеличивается в 4-10 раз.  Теплоаккумулирующий  материал  создан  из  набора  компонентов, которые позволяют иметь температуру плавления от 5О до 70О С.

В  Германии  получили  распространение   аккумулирование  теплоты   в наружных ограждениях зданий с помощью замоноличенных  пластмассовых  труб  с водногликогелевым раствором. Разработаны также  мобильные  теплоаккумуляторы ёмкостью до 90 м2 с заполнением их жидкостью с высокой температурой  кипения (до 320ОС). Потери  тепла  в  наших  аккумуляторах  относительно  невелики.

Снижение  температуры  теплоносителя  не  превышает  8О С  в   сутки.   Эти аккумуляторы  могут  быть  использованы  для   утилизации   сборного   тепла промышленных предприятий и подключения к системам теплоснабжения зданий.

Использование бетона низкой плотности  с наполнителями  типа  перлита или  других  лёгких  материалов  для  изготовления  ограждающих  конструкций зданий позволяет в 4-8 раз повысить термическое сопротивление организаций.

Одним из перспективных направлений является создание  комбинированных теплоаккумуляторных  систем отопления на базе электроэнергии, вырабатываемой в энергосистеме  в ночное   время.  Такие  системы  позволяют более полно использовать установленную  мощность  генерирующих  установок  и максимально  вытеснять  органическое  топливо  из   топливно-энергетического баланса экономического  района.  Комбинированная  система  даёт  возможность покрывать базовую нагрузку за счёт провальной электроэнергии,  а  пиковую  – котельной на органическом топливе, используемой в качестве доводчика.

Преимуществами   электроотопления   по   сравнению   с    традиционно применяемыми системами водного отопления являются:

- относительная простота и  надёжность  обеспечения  автоматического регулирования;

-  возможность  использования  электроэнергии  в  периоды   нагрузок электросистемы;

- меньшие капитальные вложения.

Но такой вид теплоэнергоснабжения жилых домов не всегда  экономически целесообразен,  так  как  следует  анализировать  и  учитывать   потребности теплоты не только на нужды  отопления  и  горячего  водоснабжения,  а и на  пищеприготовление.  Значительные  сложности  возникали   при  выборе схем теплоэнергосбережения новых посёлков, темпы развития которых  неясны.  Схемы теплоснабжения новых посёлков или микрорайонов  городов  в  первые  годы  их существования могут существенно отличаться  от  новых  в  последующие  годы. Причём имеющая место частая  смена  видов  топлива  для  источников  теплоты вносит известную неопределённость и  затрудняет  выбор  оптимальной  системы теплоснабжения.

Основными направлениями работ по экономии  тепловой  и  электрической энергии в системах теплоснабжения зданий является:

-  разработка  и  применение  при  планировании   в   производстве технически и экономически обоснованных прогрессивных норм  расхода  тепловой и электрической энергии для осуществления режима экономии и наиболее эффективного их использования;

- организация действенного учёта отпуска и потребления тепла;

- оптимизация эксплуатационных режимов тепловых сетей с  разработкой и внедрением наладочных мероприятий;

- разработка и внедрение организационно-технических  мероприятий  по ликвидации непроизводительных тепловых потерь и утечек в сетях;

При  разработке  планов  организационных  мероприятий   по   экономии тепловой энергии в зданиях необходимо  предусматривать  выполнение  работ  в следующих направлениях:

- повышение теплозащитных свойств зданий;

-  повышение  надёжности  и  автоматизация  систем   отопления   при централизованном теплоснабжении;

- разработка конструкции и  методики  расчётов  систем  прерывистого отопления зданий с переменным тепловым режимом;

- разработка методов реконструкции существующих систем отопления при изменении технологического процесса эксплуатации зданий;

- совершенствование систем отопления. 

 

Лекция 14. Энергосбережение в жилых и общественных зданиях. Экономия электрической энергии в объектах жилищно-коммунального хозяйства

 

Содержание лекции:

- энергосбережение в жилых и общественных зданиях.

 Цель лекции:   

- экономия электрической энергии в объектах жилищно-коммунального хозяйства.

 

Функционирование  указанных зданий   и   предприятий   сегодня   немыслимо без электрификации: на электроэнергии  работают  осветительные   приборы, аппаратура приёма и  воспроизведения   информации,   практически   все    приводные    механизмы. Электроэнергия применяется для получения холода в домашних  холодильниках  и крупных холодильных установках, для приготовления пищи, а в ряде  случаев  – для нагрева воды и отопления помещений. С помощью электроприборов  создаются установки  искусственного  климата,  обеспечивается   гибкое   регулирование теплового и воздушного режимов. Электроэнергия позволяет обеспечить  теплоту воздуха в домах и  населённых пунктах.

Использование  электроэнергии  в  качестве  энергоносителя  позволяет создать экономичные приборы  и  установки  практически  любой  мощности:  от электробритв мощностью 10-25 Вт до отопительных установок мощностью в сотни киловатт. Электроэнергия позволяет максимально     автоматизировать производственные процессы  в  коммунальном  хозяйстве,  обеспечивает  работу многих бытовых приборов в домашнем хозяйстве. Возможность лёгкой автоматизации процессов, работа без обслуживающего персонала,  сравнительная  простота  электротехнологического   оборудования приводят к повышению роли электроэнергии  в  энергообеспечении  общественных зданий. Широко применяются  электроплиты.  Электроэнергия  используется  для вентиляции  и  кондиционирования.  При  этом  иногда  приточная вентиляция совмещается с электрическим подогревом поступающего  воздуха. Требования  к созданию светового комфорта  вызвали  увеличение  норм  освещённости  зданий общественного  назначения.  Однако  применение  люминесцентных  светильников позволило в большинстве случаев избежать увеличения расхода электроэнергии. Коммунальная  энергетика   характеризуется   относительно   невысоким уровнем топливо потребления.

Однако в силу  сложившихся  условий  её  работы резервы  по  улучшению  использования  топлива,  тепловой  и   электрической энергии  здесь чрезвычайно  велики. Современные источники теплоты в коммунальной энергетике имеют низкую экономичность,  значительно  уступающую таковой  для  котельных  установок  промышленной  энергетики  и   тепловых электростанций. Для теплоснабжения жилищного  фонда  коммунальное  хозяйство Беларуси  большую  часть  тепловой  энергии  получает  от  других  отраслей. Эффективность использования этой  энергии  остаётся  невысокой. 

Отсюда  видно, что  дальнейшее  успешное  развитие народного   хозяйства республики будет тормозиться   без реализации энергосберегающих мероприятий. 

Экономия электрической энергии.

В процессе эксплуатации  электрических  сетей  и  электрооборудования жилых   зданий   имеются   определённые   возможности    снижения    расхода электроэнергии.  Часть  мероприятий   по   экономии   требует   замены   или модернизации  установленного  электрооборудования,  а  некоторые  –   только проведения организационных мер или  несложных  реконструкций,  не  требующих затрат материальных и трудовых ресурсов.

Электрическое освещение квартир осуществляется с помощью светильников общего  и  местного  освещения,  как  правило,  с  лампами  накаливания.   В настоящее время всё шире внедряется  люминесцентное  освещение,  позволяющее без  дополнительного  расхода   энергии   создать   более   высокие   уровни освещённости. Кроме того, люминесцентные  лампы  имеют  значительно  больший срок  службы  и  менее  чувствительны  к   колебаниям   напряжения.   Расход электроэнергии на освещение,  благодаря  переходу  на  эти  лампы,  снизился вдвое.

Исследования,   проведённые  рядом  фирм   США,   показывают,  что люминесцентная  лампа  мощностью  7Вт  заменяет  лампу  накаливания  40Вт  и экономит 30Вт мощности в течение  номинального  срока  службы,  который  для новой лампы превышает 10 000 часов. Люминесцентные лампы мощностью 5Вт  дают световой поток 250лм, что эквивалентно 25Вт. Люминесцентные  лампы  наиболее массового спроса 10 и 13 Вт эквивалентны по своему световому  потоку  лампам накаливания 60 и 75 Вт.

Несмотря на высокую световую  отдачу  и  срок  службы  люминесцентных ламп, их применение в  установках  общедомовых  помещений  требует  технико- экономического обоснования. Это связано с существенно большими  капитальными затратами в осветительные   установки. Сложность схемы включения люминесцентных ламп и их  большая  длина  обусловили  высокую   стоимость светильников. Сами лампы и работы по их замене в 6-8 раз дороже,  чем  лампы накаливания.

Приведём  основные   рекомендации   по   экономичному   использованию осветительных приборов. Цифры в  скобках  обозначают  процентный  показатель экономии энергии.

При пользовании осветительными приборами:

- выключайте свет, когда он не нужен. Действуйте по  принципу;  «Кто уходит последним, гасит свет!» (15%);

-  используйте  одну  мощную  лампу  вместо  немногих  ламп  меньшей мощности, например, лампу 100 Вт вместо двух по 60 Вт (1%);

- заменяйте люминесцентные лампы, как  только  они  начинают  мигать (1%);

- используйте  или  переделайте  схему  электропроводки  так,  чтобы осветительные приборы можно  было  включать  не  все  сразу,  а  в отдельности (2%);

- содержите в чистоте лампы, плафоны и другую осветительную арматуру (1%);

- окрашивайте потолки и стены в светлые тона с таким расчётом, чтобы они имели высокую отражательную способность (2%).

Основные факторы, определяющие эффективность расхода электроэнергии в быту, различны в каждом конкретном случае,  однако  между  ними  есть  много общего, в  частности  рациональная  конструкция  приборов  и  их  правильная эксплуатация.

При   эксплуатации   зданий,    во-первых,    очевидно    обеспечение своевременного ремонта технологического оборудования и организация  строгого оперативного контроля за его работой. Экономия  от  этих  мероприятий  может составить  10%.  Во-вторых,  можно  рекомендовать   следующие   мероприятия: ограничение  интенсивности  освещения   в   холлах,   подъездах,   складских помещениях и т.п., контроль за выключением света перед  уходом  персонала  и ночью  (5-10%);  использование,  где  возможно,  естественной  вентиляции  и зашторивания окон для  предотвращения  потерь  тепла  или  перегрева  (20%); включение  силового   электрооборудования   в   часы   низких   нагрузок   в электросети.

Рациональное использование электроэнергии и затрат на нужды освещения может  быть  обеспечено  за   счёт:   оптимизации   светотехнической   части осветительных  установок,  осветительных  сетей  и   систем   управления   и регулирования освещения, рациональной организации эксплуатации освещения. Экономию  материальных  и  энергетических  ресурсов,  расходуемых  на освещение, можно получить за счёт применения эффективных  источников  света, в частности, источников с высокой световой отдачей:  люминесцентных  ламп  и газоразрядных  ламп  высокого   давления, дуговых  ртутных типа   ДРЛ, металлогалогенных ДРЦ, натриевых типа ДНаТ.

Важным шагом в направлении  создания  новых  осветительных  установок являются  комплексные  осветительные  устройства  (КОУ)  на  основе  щелевых светильников  –  световодов.  Их  преимущества:  большая   световая   отдача источников света и уменьшение количества  осветительных  приборов  ввиду  их большой единичной мощности, высокий КПД вводных устройств, уменьшение  длины сетей и, следовательно, потерь электроэнергии в них. Применение КОУ даёт 15- 25%  экономии  электроэнергии,   снижает   трудоёмкость   монтажных   работ, уменьшает  расход  материалов.  Одна  система  КОУ  может   заменить   30-50 светильников для тяжёлых  условий  среды  или  во  взрыво-  и  пожароопасных зонах.

Централизованное автоматическое или ручное  управление  искусственным освещением  позволяет  своевременно  включать  или  отключать  частично  или полностью осветительные установки в начале и конце работы с учётом  графиков работы  производств,  в  обеденный  перерыв,  оставляя   включённым   только дежурное освещение. Такое управление обеспечивает при  некотором  увеличении капитальных  затрат  экономию  энергии  около  10-15%,    а в установках совмещённого освещения –  до  10-20%  и  более  в  зависимости  от  сезонной длительности  светового  времени  суток   и   графика   работы   конкретного предприятия.

Повышение эффективности  использования  электроэнергии  на  освещение может  быть  достигнуто  только  при  условии  правильной  организации   его эксплуатации. Без чётко действующей службы  эксплуатации  любые  современные осветительные  установки  быстро  приходят  в  негодность  и   теряют   свою эффективность.

Основные  функции  службы эксплуатации освещения:   периодическое обследование  осветительных  установок  и  выявление   необходимости   их реконструкции;  приёмка  в   эксплуатацию   новых   или   реконструированных осветительных установок; своевременное и  качественное  проведение  планово- предупредительного ремонта; установление  режимов  выключения  и  отключения искусственного  освещения  с  учётом  изменения   естественного   освещения; организация мастерских для ремонта и текущей  эксплуатации  осветительного оборудования.

Приведённые  выше   материалы   показывают,   насколько   сложной   и многогранной является работа по повышению уровня экономичности систем тепло-  и энергоснабжения.

Необходимо отметить, что экономия всех видов энергии не  должна  быть самоцелью. Целесообразность реализации энергосберегающих  мероприятий  нужно всегда  проверять  на   основе   технико-экономического   анализа. Следует учитывать экономический эффект, достигаемый непосредственно  на  предприятии и в масштабах  народного  хозяйства.  В  первую  очередь  должны  внедряться малозатратные мероприятия или вообще не требующие затрат. Для получения  реальной  экономии  в  системе  потребителей  топлива, тепловой и электрической энергии необходимо упорядочить оплату  коммунальных услуг, разработать научно  обоснованные  нормы  потребления  энергоресурсов.  Нужно незамедлительно приступить  к  разработке  дешёвых  приборов  контроля расхода потребляемых населением видов энергии. Наряду  с  техническими  мероприятиями   предстоит   решить   большое количество организационных вопросов. Нужно воспитывать у населения  сознание бережного отношения к энергоресурсам.

 

Лекция 15. Электроснабжение промышленных предприятий: проблемы и перспективы развития. Применение новейшего оборудования при проектировании промышленных предприятий

 

Содержание лекции:

- электроснабжение промышленных предприятий: проблемы и перспективы развития.

Цель лекции:    

- применение новейшего оборудования при проектировании промышленных предприятий.

 

Основная задача проектирования производственных зданий состоит в том, чтобы проектируемый объект получился надежным, долговечным и максимально экономичным, а также полностью соответствовать своему назначению.

Современное проектирование производственных зданий характеризуется, как правило, большими пролетами и высотой помещений, а также немалыми нагрузками от подвесного и технологического оборудования. Существенное влияние на здание оказывает вибрационное и грузоподъемное оборудование, поэтому при проектировании производственных зданий обязательно учитывается режим работы такого оборудования.

Кроме этого при проектировании производственных зданий учитываются другие различные параметры, такие как взрывоопасность производства, пожароопасность, степень агрессивности производственной среды и др. Промышленное проектирование также призвано создавать комфортную рабочую среды внутри производственного здания для сотрудников с обязательным соблюдением всех санитарных норм, эстетических и других требований.

Строительство здания из металлоконструкций требует наличия проекта будущего сооружения. Грамотные проектировщики способны разработать металлический каркас для любого объекта даже с самой сложной архитектурой.

Как правило, проектирование металлоконструкций проходит в несколько этапов:

1) Проработка эскиза проекта металлоконструкций с учетом назначение, размеров, количества помещений, внешнего вида вид будущего сооружения. На этом этапе происходит согласование проекта металлоконструкций с заказчиком.

2) Подготовка документации по проектированию металлоконструкций, по необходимости в проект вносятся небольшие корректировки и изменения. На этом этапе происходит итоговый расчет равномерного распределения нагрузки на конструкцию.

3) До самого окончания строительства объекта потребуется авторский надзор с регулярными проверками точности инженерных и технологических расчетов, проведенных при проектировании металлоконструкций.

Необходимо помнить, что проектирование металлоконструкций является важнейшим элементом строительства, а малейшие ошибки на любом этапе проектирования могут привести к довольно серьезным последствиям.

Проектирование предприятий общественного питания (кафе, столовых, ресторанов и т.д.) включает в себя ряд различных мероприятий. При разработке технологического проекта предприятий общественного питания отдельное внимание уделяется плану размещения технологического оборудования, чтобы обслуживающему персоналу было комфортно работать со всем оборудованием, участвующим в технологическом процессе. Кроме этого при проектировании предприятий общественного питания должны соблюдаться нормативы техники пожарной безопасности, охраны труда и т.п.

Проектирование предприятий общественного питания включает в себя привязку оборудования к электротехническим системам, водоснабжению, к системам канализации и вентиляции. Кроме этого, проектирование предприятий общественного питания предусматривает помимо разработки проекта его обязательное согласование на соответствие установленным нормам с пожарным надзором, санитарно-эпидемиологической станцией, администрацией района и иными

Расчет и проектирование электроснабжения выполняется за счет владельца объекта. Главной целью проектной работы является рациональная организация электроснабжения здания заказчика. Расчет проекта электроснабжения не должен ограничивать владельца в задуманном им функционировании объекта, но при этом должны быть оптимизированы все материальные затраты.

Проектирование электроснабжения должно быть рассчитано с перспективой развития объекта. Сам проектировщик не может знать о планах заказчика на покупку и установку того или иного оборудования в будущем, поэтому главная задача заказчика проекта электроснабжения – как можно точнее определиться в своих планах и сообщить о них проектировщику.

Многие заказчики проектов электроснабжения допускают следующую ошибку: обращаются к проектировщику с уже выданными техническими условиями. Когда же заказчик делится своими планами на будущее объекта, выясняется, что после установки всего оборудования разрешенная мощность не будет соответствовать фактической. В таком случае будет лучше получить новые технические условия с учетом перспективы развития объекта.

Проектирование предприятий считается одним из самых сложных и ответственных заданий, ведь от его выполнения зависит эффективность и функциональность возводимого объекта. Проектирование предприятий определяет, будет ли построенный объект в процессе эксплуатации обеспечивать выпуск качественной промышленной продукции в необходимых количествах. Правильно составленный проект предприятия позволяет минимизировать общие расходы на строительство планируемого объекта.

В ходе проектирования предприятий необходимо определить и обосновать необходимость строительства будущего объекта. При проектировании предприятий учитывается ассортимент выпускаемой продукции и технологическая схема ее производства, отдельное внимание уделяется механизмам и оборудованию, которое будет использоваться при эксплуатации объекта. Проектирование предприятий определяет мощность и производительность возводимого промышленного объекта, а также предусматривает разнообразные аварийные системы обеспечения работы предприятия в случае сбоев основных систем энергоснабжения.

Важнейшие современные отрасли, такие как авиастроение, машиностроение, металлургия и др. с каждым днем требуют все большего увеличения мощностей и производства. Несмотря на огромное количество существующих участков различных производств и цехов, постоянно требуется строительство новых более современных объектов.

Проект цеха необходимо разработать на самых ранних этапах строительства, чтобы возвести эффективный отвечающий всем предъявляемым требованиям производственный объект. Проектирование цехов включает в себя разработку всего технологического процесса производства, расчет потребление электроэнергии, соответствие нормам охраны труда и техники безопасности.

Рабочая документация любого проекта цеха состоит из:

- рабочих чертежей, предназначенных при проектировании цехов для проведения строительных и монтажных работ;

- документов на строительные изделия;

- эскизных чертежей общих видов не типовых изделий;

- сметной документации по установленным нормам (на проект цеха и строительство);

-юдругой прилагаемой документацией, предусмотренной соответствующими стандартами проектирования цехов.

Санитарные нормы проектирования предприятий предписывают установленные требования к территории предприятия, его канализации и водоснабжению, вспомогательным сооружениям. При проектировании предприятий необходимо предусмотреть технологические процессы, которые исключают выделение при производстве вредных веществ в атмосферу.

Территория предприятия должна быть ровной, освещенной и иметь достаточной величины проезды и проходы. При проектировании предприятий дороги и проходы на территории объекта должны соответствовать противопожарным нормам и технологическим требованиям. Для хранения материалов, изделий, различных деталей и прочих грузов при проектировании предприятий необходимо предусмотреть специально подготовленные для этого площадки. При проектировании предприятий со скользкими и холодными полами места с постоянным пребыванием рабочих требуется покрывать теплоизолирующими нескользкими настилами. Проектирование предприятий также должно предусмотреть наличие санитарно-бытовых помещений для работающих: для приема пищи и отдыха, душевые, здравпункты, гардеробные и др.

Правильное проектирование производственных зданий должно соответствовать определенным технологическим требованиям, а спроектированному зданию необходимо обладать высокими технико-экономическими показателями, быть надежным в эксплуатации и иметь перспективу дальнейшего расширения существующего производства.

Проектирование производственных зданий имеет ряд особенностей, отличающих его от других разновидностей проектов:

-          огромное разнообразие технологических и производственных процессов, которые требуется предусмотреть для полноценной работы требуемых зданий и сооружений;

-          размещение промышленно-коммерческих зон и промышленных узлов предприятия на больших стройплощадках;

-          необходимость присутствия на территории стройки большого количества специальных инженерных сооружений разных типов;

-          выделение в процессе производства опасных для здоровья и окружающей среды веществ;

-          в обязательном порядке должны соблюдаться нормы проектирования производственных зданий;

-          чаще всего проектирование производственных зданий не является типовым, т.к. требует различных технологических решений.

Одним из основных этапов на пути строительства производственных зданий является технологическое проектирование предприятий. Важнейшая составляющая любого технологического проекта - планирование инженерных систем предприятия и подключение к ним технологического оборудования. Технологическое проектирование предприятий основывается на техническом задании, которое содержит в себе исходные данные для планирования всех основных инженерных систем (водоснабжение, электрооборудование, канализация, вентиляция): номинальные значения величин, способ прокладки всех коммуникаций и требования к устройству инженерных систем.

Технологическое проектирование предприятий позволяет обеспечить требуемые энергетические и климатические параметры задания. Ошибки при технологическом проектировании предприятий приводят к появлению сквозняков, неприятных запахов, возгоранию проводки, забивке канализации и т.д. Все эти неприятные последствия приводят к ощутимым финансовым потерям владельцев предприятия, поэтому технологическое проектирование предприятий должно проводиться исключительно высококвали-фицированными специалистами.

Проектирование цехов - процесс сложный и трудоемкий, в том числе по причине разнообразного применения цеховских помещений в промышленности. Например, ни один машиностроительный завод не может обойтись без проектирования литейных цехов, которые являются базой машиностроительных предприятий.

Технологическое проектирование предприятий розничной торговли (супермаркеты, магазины, гипермаркеты и т.д.) проходит в несколько этапов:

1) первый этап проектирования предприятий розничной торговли включает в себя зонирование и планирование будущего объекта. Разрабатывается оптимальный план разбивки здания на торговые зоны: для приемки товара, хранения продукции, для подготовки и обработки продукции и т.д.

2) на следующем этапе проектирования предприятий розничной торговли производится разработка технологического проекта. Технологический проект должен отвечать всем установленным санитарным нормам и правилам, правил по охране труда и охраны окружающей среды.

3) на третьем этапе проектирования предприятий розничной торговли составляется спецификация оборудования для будущего объекта. Осуществляется подбор оборудования, который согласовывается с заказчиком.

4) последний этап проектирования предприятий включает в себя составление проектных чертежей проводки основных инженерных систем: канализации, водопровода, электрики и др.

Осознание необходимости создания проектов пришло к людям одновременно с повсеместным применением электроэнергии как в быту, так и на производстве. До возникновения проектной документации каждый специалист разрабатывал проект, руководствуясь «своим мерилом». В результате при строительстве возникала путаница: в изложенных схемах и чертежах понимали только сами проектировщики, а строители в них просто не могли разобраться. Поэтому позже были введены единые правила и стандарты, которые применяются при разработке проекта электроснабжения и понятны всем специалистам (строителям, монтерам, монтажникам).

 

Лекция 16. Оптимизация систем электроснабжения промышленных предприятий

 

Содержание лекции:

- оптимизация систем электроснабжения промышленных предприятий.

Цель лекции:    

- знакомство с методами оптимизация систем электроснабжения промышленных предприятий.

 

Повышение качества и снижение сроков проектирования реконструкции объектов является одним из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса. В процессе проектирования требуется учитывать большое количество конструктивно-планировочных, технических, социологических факторов и экономических показателей, что традиционными методами практически выполнить трудно, а в отдельных случаях невозможно. Поэтому становится актуальной задача найти возможные пути автоматизации этого специфического вида проектирования. Целесообразность и возможность решения отдельных задач или всего процесса проектирования реконструкции объекта должна быть тщательно обоснована и обеспечивать сокращение трудоемкости и продолжительности проектирования, получение более надежных и эффективных решений, выработку оптимальных для данных условий реконструкции объекта организационно-технологических и технических проектов.

В настоящее время автоматизация проектирования с применением ЭВМ идет в следующих основных направлениях:

- автоматизация отдельных процессов проектирования реконструкции объектов (разработка графиков производства работ, расчеты по эффективному формированию парка строительных машин; формирование численного и квалификационного состава бригад и определение их производственных возможностей при различных условиях работы; организационно-технологическое моделирование возведения и реконструкции объектов; расчет потребности в материально-технических ресурсах и др.).

- разработка и внедрение систем автоматизированного проектирования (САПР) возведения и реконструкции объектов, включая автоматизированный выпуск и обработку проектной документации.

- создание автоматизированных систем управления (АСУ) проектными организациями, в которых используются современные методы математического моделирования, оптимизации, человеко-машинного диалога и др. Основной базой таких систем являются вычислительные машины третьего и четвертого поколения и необходимое сопутствующее оборудование.

Следует отметить, что при использовании любого направления автоматизации проектирования последние рассматриваются как человеко-машинные системы и предполагают обязательное участие инженера-проектировщика, работа которого переводится на качественно более высокий уровень.

  Производство, передача и/или потребление энергетических ресурсов, как правило, требует весомых денежных затрат со стороны предприятия. Внедрение энергосберегающих технологий при осуществлении данных процессов открывает широкие возможности для экономии финансовых средств организации.

Понятие «энергосберегающая технология» как таковое, означает новый или усовершенствованный технологический процесс, характеризующийся более высоким коэффициентом полезного использования энергетических ресурсов.
       В качестве примера энергосберегающих технологий можно привести:

-          установку частотно-регулируемого привода;

-          установку устройств компенсации реактивной мощности;

-          внедрение системы планирования почасового потребления;

-          прочие энергосберегающие решения, в т.ч. разработанные индивидуально в ходе энергетического обследования.

Оптимизация электропотребления промышленных предприятий

Причины признанной высокой энергоемкости российской экономики кроются часто в высоком энергопотреблении в первую очередь промышленных предприятий, в себестоимости производства продукции которой велика дола затрат на энергоресурсы. Тому несколько причин:

1)     высокая энергоемкость основного оборудования;

2)     неэффективное расходование энергоресурсов;

3)     общее моральное устаревание оборудования и его физический износ.

Так, например, в химической промышленности доля энергетических затрат может достигать 40%, для машиностроения эта цифра как правило колеблется в пределах 6-15%.

Комплекс мероприятий обеспечивает оптимизацию схем питания предприятия, повышает надежность электроснабжения, снижает потери в сети. По данному направлению реализуются следующие мероприятия: 

- подбор оптимального решения электроснабжения объекта, поиск баланса между подключением к электрическим сетям и внедрением собственной генерации;

 - работы по подключению объекта к действующим электрическим сетям;

- работы по проектированию, поставке, монтажу и пуско-наладке мини ТЭЦ;

- проектирование, поставка монтаж и пуско-наладка трансформаторных подстанций до 110 кВ, включая установку оборудования КРМ и ФКУ;

 

- автоматизация создаваемой системы электроснабжения, включая разработку систем:

1)     АСУ ТП электрической части подстанций;

2)     АИИС КУЭ предприятия;

3)     регистрации аварийных событий подстанций;

4)     организации мониторинга качества электрической энергии по всей системе электроснабжения предприятия.

Одним из решений, направленным на сокращение энергозатрат является комплексный энергоаудит промышленных предприятий с целью определения источников неэффективного расходования энергоресурсов. Результатом работы энергоаудиторов служит программа мероприятий, рекомендованных к внедрению, и чья реализация как раз и позволит достичь рассчитанного в программе эффекта.

Следующий этап и комплекс решений, направлен непосредственно на оптимизацию работы компании производителя:

1) комплексный учет энергоресурсов. Позволяет снизить долю энергозатрат в себестоимости продукции, что значительно повышает экономическую эффективность предприятия;

2) АСУ электротехнического и теплотехнического оборудования

- автоматизированные системы учета электроэнергии предназначены для измерения количества потребленной или выработанной на предприятии электроэнергии;

- автоматизированная система учета тепловой энергии обеспечивает автоматизированный сбор, контроль и обработку информации о количестве выработанного тепла, расходе сетевой и подпиточной воды;

- автоматизированная система учёта газа предназначена для автоматизированного измерения расхода и количества природного газа в газопроводах и расчета его теплотворной способности по полному компонентному составу;

- автоматизированная система учёта воды предназначена для сбора, обработки, хранения и передачи коммерческих данных о количестве потребляемой объектом автоматизации питьевой, технической и сточной воды;

3) инженерные системы здания АСУ интеллектуального здания способны работать без участия человека, позволяют экономить энергоресурсы, повышают надёжность и долговечность систем;

4) релейная защита и противоаварийная автоматика;

5) энергетический аудит осуществляет в организациях, имеющих различные целевые задачи и механизмы финансирования. Когда программа повышения энергоэффективности и энергосбережения реализована, специалистами проводится контрольный аудит. Его результаты являются доказательством эффективности предложенных и реализованных мер;

6) расчет энергоэффективности осуществляется по определенной методике. Главная цель каждого расчета – составить на его основе проект повышения энергоэффективности предприятия.

 

Мероприятия по повышению энергоэффективности.

1. Энергоэффективность предприятия.

Чтобы провести энергосберегающие мероприятия и оценить их эффективность необходима автоматизированная система технологического учета энергоресурсов. АСТУЭ позволяет рационально использовать энергоресурсы предприятия, снизить их удельные затраты на единицу продукции. Создание комплексных систем учета воды, газа, тепла и электроэнергии позволяет снизить долю энергозатрат в себестоимости продукции путем функциональных и оперативных решений, тем самым значительно повысив экономическую эффективность предприятия. Снижение затрат становиться возможным благодаря использованию оптимальных для предприятия тарифов и регулирования графика нагрузки мощностей предприятия.

Автоматизированная система коммерческого учета производства и распределения энергоресурсов (АСКУЭПР) позволяет оптимизировать бизнес-процессы с учетом изменяющихся потребностей предприятия, принимать экономически обоснованные и эффективные решения, облегчить управление поставками ресурсов и упростить взаимодействие со сторонними организациями при принятии важных решений.

Преимущества решения:

- увеличение точности учета энергоресурсов за счет применения контроллеров (вычислителей) и специализированного ПО;

- доступность инструментально подтвержденных балансов электрической и тепловой энергии, потребляемой воды и энергоносителей предприятий энергосистемы;

- оперативный контроль и учет выработки и потребления электроэнергии и тепла по экономическим критериям;

- эффективный контроль и учет производства, поступления, распределения и потребления пара, воды, газа, тепловой и электрической энергии на базе автоматизации расчетного и технического учета.

2. Энергоэффективность зданий

Повысить энергоэффективность зданий или участков производства позволяет внедрение системы эффективного управления ресурсами. Повышение энергоэффективности зданий включает в себя:

-          энергоаудит здания;

-          определение потенциала энергосбережения;

-          разработка программы;

-          контроль выполнения;

-          оценка результатов.

3. Управление энергоэффективностью

Управление энергоэффективностью заключается в сокращении потребления ресурсов при равном объеме работ. Управление энергоэффективностью на предприятии осуществляется по новейшим технологиям. Используется современная система энергетического менеджмента.

4. Технологии энергоэффективности

Энергоэффективность и ресурсосбережение являются целевыми задачами при реализации  проектов в сфере повышения энергоэффективности. При этом специалисты оказывают следующие услуги:

-          осуществляют консультирование при внедрении АСТУЭ;

-          оказывают методологическую и техническую помощь в процессе

создания и внедрения систем энергоменеджмента;

-          разрабатывают регламент и структуру будущей службы;

-          проводят обучение персонала заказчика. 

 

 Список литературы 

1. Киреева Э.А., Цырук С.А. Электроснабжение жилых и общественных зданий. – М.: НТФ Энергопрогресс, 2005. – 96 с.

2. Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебник для студентов высших учебных заведений /Б.И. Кудрин. – М.: Интермет Инжиниринг, 2005. – 672 с.

3. Гужов Н. П., Ольховский В. Я., Павлюченко Д. А. Системы электроснабжения. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008.

4. Норинков И.П. Автоматизированное проектирование.- М.: Энергетик, 2002.

5. Киреева Э.А. и др. Электроснабжение цехов промышленных предприятий. – М.: НТФ Энергопрогресс, Энергетик, 2003. – 120 с.

6. Чунихин А. А. Электрические аппараты. Общий курс. Учебник для вузов. - М.: Энергия, 1975.- 648 с.

7. Правила устройства электроустановок республики Казахстан. Союз инженеров-энергетиков. - Астана, 2010.

8. Электрические аппараты. Справочник Автор: Алиев И. И., Абрамов М. Б. Издательство: РадиоСофт, 2004.

9. Киреева Э.А. Справочные материалы по электрооборудованию (цеховые электрические сети, электрические сети жилых и общественных зданий), 2004.

10. Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению. - М.: Форум: Инфра-М, 2006.

11. Маньков В.Д. Основы проектирования систем электроснабжения. Справочное пособие. - СПб: НОУ ДПО "УМИТЦ "Электро Сервис", 2010.

12. Анастасиев П.И., Бранзбург Е.З., Коляда А.В. Проектирование кабельных сетей и проводок. Под общ. ред. Хромченко Г. Е. - М.: "Энергия", 1980.

13. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. /Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. –  М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с.

14. Справочная книга электрика./ Под ред. В.И. Григорьева.- М.: Колос, 2004.

15. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов: Учебное пособие для сред. проф. образования. – М., 2001. – 320 с.

16. РД 153-34.0-20.527-98 Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования, Москва, «Издательство НЦ ЭНАС», 2002.

17. IEC 60364-5-523 Электрическое оборудование. Часть 5: Выбор и построение электрического оборудования. Глава 52: Выбор систем и конструкция проводки. Раздел 523: Допустимые токи. 

Свод. план  2011 г., поз. 326