Тематическое содержание

Тема 4. Принципы построения схем распределения электроэнергии

М-1. Ключевые слова и понятия.

8.1. Схема электроснабжения.

8.2. Категории электроприемников.

8.3. Независимый источник электроснабжения.

8.4. Разомкнутая сеть.

8.5. Замкнутая сеть.

8.6. Питающая линия.

Тематическое содержание

§ 1. Общие положения о построении схем распределения электроэнергии (8.1).

8.1. Схемой распределения электроэнергии (или схемой электроснабжения) называется схема изображенная на чертеже или реализованная на территории города (микрорайона или квартала), состоящая из источников электроэнергии, распределительных устройств и линий электропередач.

Построение схемы распределения электроэнергии в здании зависит от комплекса факторов, основными из которых являются: а) напряжение сети; б) уровни электрических нагрузок; в) требования к надежности электроснабжения; г) экономичность; д) простота и удобство обслуживания; е) конструктивные и планировочные особенности здания; ж)наличие встроенных предприятий и учреждений. Необходимость рационального построения схемы распределения электроэнергии, помимо вышеуказанного, определяется значительным удельным весом капитальных вложений во внутренние сети зданий в общей стоимости всего комплекса сетевых сооружений. На основе многочисленных расчетов установлено, что затраты на внутридомовые сети составляют 50-60% общих капитальных затрат на строительство городских электрических сетей. В общем случае выбор оптимальной схемы сети является многовариантной задачей и требует трудоемких расчетов.

Схема сети должна обеспечивать правильное функционирование как сети в целом, так и отдельных ее звеньев в нормальном и аварийном режимах и, в частности, гарантировать надлежащий уровень напряжения на зажимах электроприемников. При этом, конечно, имеется в виду, что качественные параметры электроэнергии, зависящие от энергосистемы, поддерживаются последней в должных пределах.

Напряжение сети. В настоящее время вопрос о выборе напряжения внутренней сети решается практически однозначно. Для сетей зданий применяется система 380/220 В при глухом заземлении нейтралей питающих трансформаторов, которая является наиболее экономичной и распространена повсеместно. В некоторых городах, в районах старой сложившейся застройки еще существует система 220/127 В, которая не соответствует новым уровням электрических нагрузок и постепенно заменяется системой 380/220 В. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривается, что в новых городах и районах новой сплошной застройки существующих городов распределительные сети должны выполняться трехфазными четырехпроводными с глухозаземленной нейтралью при напряжении 380/220 В.

Основной причиной перехода на более высокое напряжение является непрерывный рост электрических нагрузок, требующий резкого увеличения пропускной способности сетей. Можно предположить, что рекомендуемое напряжение 380/220 В, вполне оправданное в настоящее время и на ближайшую перспективу, может оказаться неэкономичным для питающих сетей в более отдаленном будущем при переходе на полную электрификацию быта, включая применение электроэнергии для отопления, кондиционирования воздуха и приготовления горячей воды. Так, например, в практике строительства крупных зданий с встроенными магазинами, зрелищными и другими предприятиями за рубежом в настоящее время получают некоторое распространение схемы с вводами высокого напряжения.

§ 2. Надежность электроснабжения.

Большое влияние на схему распределения энергии в здании оказывают требования к надежности электроснабжения. Эти требования регламентированы ПУЭ, согласно которым все электроприемники подразделяются в отношении обеспечения надежности электроснабжения на три категории (8.2).

8.2. Категорией электроприемников называется условный качественный уровень надежности (бесперебойности) их электроснабжения от высшего к низшему, т.е. от первой к третьей.

Применительно к жилым зданиям к первой категории относятся лифты, противопожарные устройства (пожарные насосы, средства автоматического дымоудаления и т.д.), аварийное освещение коридоров, вестибюлей, холлов и лестничных клеток жилых домов высотой выше 16 этажей. К первой категории следует также отнести независимо от этажности зданий электроприемники специального назначения, в частности встроенные автоматические телефонные станции, опорно-усилительные пункты и блокстанции радиотрансляционной сети, станции перекачки фекальных вод и т.п. Кроме того, в зданиях высотой 50 м и более следует отнести к первой категории заградительные огни, устанавливаемые на кровлях жилых домов, расположенных в районах, определяемых аэродромной службой Гражданского воздушного флота.

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников (8.3), и перерыв в их электроснабжении может быть допущен лишь на время действия устройств автоматического ввода резерва.

8.3. Независимым источником электроснабжения называется источник питания данного объекта, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках.

К таким источникам питания относятся распределительные устройства двух электростанций или центров питания, а также две секции сборных шин электростанции или подстанции при условии, что каждая секция в свою очередь имеет питание от независимого источника, причем эти секции не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключаемую при нарушении работы одной из секций. Например, две секции шин двухтрансформаторной подстанции, включенной на стороне высшего напряжения по двухлучевой схеме, могут считаться независимыми источниками. Это же относится к питанию от двух однотрансформаторных подстанций, если они присоединены к независимым источникам.

Ко второй категории относятся электроприемники жилых зданий высотой от 6 до 16 этажей включительно, а также здания меньшей этажности, оборудованные стационарными кухонными электроплитами. К этой же категории относятся электроприемники встроенных и пристроенных к жилым домам магазинов, предприятий общественного питания, детских учреждений и т.п. Для электроприемников второй категории допускаются перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания выездной оперативной бригадой энергосистемы или дежурным персоналом. Однако и для электроснабжения потребителей второй категории рекомендуется устройство автоматического ввода резерва (АВР), если применение этого устройства увеличивает капитальные вложения в сеть не более чем на 15% или если эти затраты окупаются за 5 – 8 лет.

Воздушные линии напряжением до 1000 В для питания электроприемников жилых и общественных зданий рекомендуется осуществлять нерезервируемыми.

Допускается резервирование питания электроприемников второй категории при аварии путем устройства перемычек на стороне низшего напряжения шланговым кабелем длиной до 50м. Электроприемники второй категории могут питаться от однотрансформаторной подстанции при наличии складского резерва трансформаторов.

К третьей категории относятся все прочие электроприемники, не подпадающие под определения электроприемников первой и второй категорий. К таким объектам следует отнести жилые дома высотой до пяти этажей включительно (за исключением домов, оборудованных стационарными электроплитами). Эти потребители допускают перерывы в электроснабжении для выполнения ремонта или замены поврежденного элемента сети на срок не более одних суток.

Изложенные выше требования к надежности электроснабжения должны учитываться в первую очередь при построении схемы электрической сети.

Решения схем, выбранных по условиям надежности и другим факторам, могут быть неоднозначны и, более того, как правило, они многовариантны. Поэтому важным критерием выбора той или иной схемы является ее экономичность как по затратам денежных средств на сооружение и эксплуатацию, так и по расходу цветного металла.

Удобство эксплуатации: Помимо экономичности, должно уделяться достаточное внимание удобствам эксплуатации, наглядности схемы и ее простоте. Иногда эти требования превалируют над требованиями экономичности. Отсюда вытекает необходимость удобного расположения вводно-распределительного устройства здания, обеспечивающего наиболее простые ввод питающих линий и прокладку распределительной сети, а также безопасность обслуживания. Схема сети должна строиться таким образом, чтобы поврежденный участок сети легко обнаруживался и заменялся и чтобы при этом отключалось по возможности небольшое количество потребителей.

Конструктивные особенности здания оказывают известное влияние на построение схемы. В тех случаях, когда в здание встраиваются различные предприятия и учреждения, схема сети усложняется в связи с необходимостью комплексного питания потребителей как собственно жилой части здания, так и встроенных помещений. При этом схема должна отвечать требованиям надежности электроснабжения всех потребителей.

Таким образом, рационально построенная схема электрической сети жилого здания является синтезом комплекса факторов, определяющих ее параметры. Многолетняя практика проектирования и строительства выработала некоторые типичные решения элементов схем, которые излагаются ниже. Целесообразно рассмотреть вначале отдельные элементы схемы, а затем перейти к комплексным схемам сетей зданий, различной этажности.

§ 3. Принципы построения схем питающих электросетей.

Современная, относительно сложная схема распределения энергии в жилом доме, который имеет большое число квартир, насыщенных разнообразными бытовыми приборами и электроосвещением, развитые силовые установки (лифты, насосы, вентиляторы и т.д.), сохранила ряд типичных элементов, характерных для жилых домов прошлого в начальный период их электрификации. Сохранилось вводное устройство. Однако существовавший ранее кабельный ящик ввода, в котором устанавливались рубильник и комплект плавких предохранителей, превратился в развитое вводно-распределительное устройство (главный распределительный щит) с автоматически действующей аппаратурой защиты и управления. Питающие линии горизонтальные и вертикальные (стояки) в принципе сохранились, но число этих линий и их пропускная способность резко возросли, возникли новые линии, которых ранее не было (аварийное освещение, системы автоматики и т.д.), резко изменилось конструктивное выполнение сети. Квартирные групповые сети серьезных изменений не претерпели, однако их монтаж стал выполняться индустриальными методами. Вместе с тем в домах с высокими уровнями нагрузок появились и новые системы внутриквартирных сетей, характеризующиеся главным образом большим числом радиальных групп и гибкой системой управления.