86329

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДОВ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Конспект

Энергетика

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.

Русский

2015-04-05

352.68 KB

26 чел.

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


 -

 

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


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34656. Операторы организации циклов 57 KB
  Операторы ограничения и прерывания цикла Цикл с параметром Оператор цикла применяется при выполнении расчетов или других действий повторяющихся определенное количество раз. Оператор имеет вид: For i:= N1 To N2 Do оператор ; либо For i:= N1 DownTo N2 Do оператор ; Здесь i параметр цикла переменная порядкового типа N1 N2 начальное и конечное значения параметра цикла i. Напомним что оператор может иметь вид: Begin операторы end; Схема выполнения оператора цикла с параметром имеет вид: В случае связки To цикл...
34657. Стандартные процедуры и функции модуля CRT 54 KB
  Текстовый вывод на экран Процедура TextModeMode: Word;. Процедура TextColorColor: Byte Определяет цвет выводимых символов. Процедура TextBckgroundColor: Byte; Определяет цвет фона. Единственным параметром обращения к этим процедурам должно быть выражение типа Byte задающее код нужного цвета.
34658. Основы визуального программирования. Пустая форма и ее модификация. Компоненты страницы Standart 5.01 MB
  Если это свойство равно true то окно будет прозрачным. Степень прозрачности задаётся через свойство lphBlendVlue. nchors Это свойство есть и у формы и у компонентов. Это свойство раскрывающееся.
34659. Графические возможности Delphi, система координат 407.3 KB
  Методы вывода графических примитивов рассматривают свойство Cnvs как некоторую поверхность на которой можно рисовать. Координаты области вывода Метод построения графического примитива в общем случае имеет следующий синтаксис...
34660. Динамические структуры данных. Стеки, очереди. Списки. Бинарные деревья 178.5 KB
  При создании дерева вызывается рекурсивная процедура следующего вида: procedure Insertvr Root: TTree; X: T; { Дополнительная процедура создающая и инициализирующая новый узел } procedure CreteNodevr p: TTree; n: T; begin Newp; p^.Right := nil end; begin if Root = nil Then CreteNodeRoot X { создаем новый узел дерева } else with Root^ do begin if vlue X then InsertRight X else if vlue X Then InsertLeft X else { Действия производимые в случае повторного...
34661. Доступ к системным ресурсам. Определение переменной как Absolute. Предопределенные массивы MEM. Прерывания. Обработка прерываний 66 KB
  Прерывания. Прерывания Прерывание это особое состояние вычислительного процесса. В момент прерывания нарушается нормальный порядок выполнения команд программы и управление передается специальной процедуре которая входит в состав ДОС и называется процедурой обработки прерывания. В архитектуре центрального процессора ПК предусмотрены прерывания двух типов аппаратные и программные.
34662. Введение. История развития языков программирования 38.76 KB
  На занятиях по дисциплине АО мы будем изучать язык Паскаль. Паскаль язык программирования который относительно прост в изучении довольно ясен и логичен и будучи первым изучаемым языком программирования приучает к хорошему стилю. Паскаль стал наследником Алгола. Время рождения языка Паскаль начало 70х годов.
34663. Итерационные алгоритмы 41 KB
  Особенностью итерационного цикла является то что число повторений операторов тела цикла заранее неизвестно. Выход из итерационного цикла осуществляется в случае выполнения заданного условия. Особенностью же нашей конкретной задачи является то что число слагаемых а следовательно и число повторений тела цикла заранее неизвестно. Поэтому выполнение цикла должно завершиться в момент достижения требуемой точности.
34664. Основы комбинаторики 56 KB
  При выборе m элементов из n различных элементов принято говорить что они образуют соединение из n элементов по m. Перестановка Соединение каждое из которых содержит n различных элементов взятых в определенном порядке называются перестановками из n элементов n=m. Сочетание Соединения отличающиеся друг от друга каждое из которых содержит m элементов взятых из n элементов называется сочетанием из n элементов по m n m. Размещение с повторением Размещение из n элементов в каждое из которых входит m элементов причем один и тот же...