М – 1. Ключевые слова и понятия

Тема 5. Схемы наружных (внутриквартальных) питающих линий

Электроснабжения городов

М – 1. Ключевые слова и понятия.

9.1. Петлевая схема электроснабжения.

9.2. Радиальная схема электроснабжения.

9.3. Магистральная схема электроснабжения.

9.4. Вводно-распределительное устройство.

9.5. Схема ввода электроэнергии.

§ 1. Питание жилых домов высотой до пяти этажей.

Выбор и построение схемы электроснабжения в значительной степени зависят от взаимосвязи между всеми элементами сети, включая местоположение трансформаторной подстанции, длину и сечение наружных питающих линий. Для питания жилых домов высотой до пяти этажей включительно без электроплит применяются магистральные петлевые схемы (9.1) с резервной перемычкой или без нее.

1. Петлевой схемой называется схема электроснабжения, при которой питающая линия обходит последовательно все здания и возвращается к источнику питания (трансформатору), образуя петлю.

Простейшая петлевая схема кабельной сети показана на рис.9.1. Резервная перемычка (показана на рисунке штриховой линией) подключается при выходе из строя любой из питающих линий. Таким образом, все нагрузки оказываются присоединенными к линии, оставшейся в работе. Естественно, что обе питающие линии 1 и 2 должны быть рассчитаны как на нагрев током аварийного режима, так и по допустимым потерям напряжения. При этом следует учитывать, что ПУЭ допускают для кабелей в аварийном режиме перегрузки на 30% в течение 5 суток на период максимума не более чем по 6ч. ежесуточно при условии, что в нормальном режиме загрузка кабелей не превышает 80%. В аварийном режиме допускаются также повышенные потери напряжения (до 12%).

Как отмечалось ранее, электроприемники жилых домов без электроплит высотой до пяти этажей включительно относятся к третьей категории надежности. Поэтому применение резервной перемычки не является обязательным. Однако во многих крупных городах, даже при хорошей постановке ремонтной службы, могут возникать затруднения с устранением повреждений в кабельных линиях в течение одних суток. Поэтому применение резервных перемычек оправдано.

Недостатком схемы является то, что резервная перемычка в нормальном режиме не используется.

Рис.1. Петлевая схема питания жилых домов высотой до пяти этажей

(кабельная сеть) 1, 2 – питающие линии; 3 – резервная перемычка;

4- вводно-распределительное устройство.

Модификацией описанной схемы является схема, приведенная на рис.9.2. При повреждении любой из питающих линий все потребители домов при помощи переключателей 3 подключаются к линии, оставшейся в работе, рассчитанной с учетом допустимых перегрузок при аварийном режиме.

Рис.2. Схема питания жилых домов высотой до пяти этажей (кабельная сеть)

с переключателями на вводах.

1, 2 – питающие линии; 3 – вводно-распределительное устройство с переключателем

Схема на рис.9.2 с переключателями на вводах в некоторых случаях более экономична, поскольку питание в аварийном режиме осуществляется одной из линий кратчайшим путем. Недостатком ее является усложнение вводного устройства. Кроме того, в каждый дом приходится заводить по четыре кабеля несколько большей длины, учитывая «заходы» в дом. Схема удобна при застройке в линию; при других планировочных решениях она менее экономична.

В небольших городах при устройстве воздушных вводов для зданий до пяти этажей включительно вполне допустимо устройство вводов без резервирования, поскольку устранить повреждения в этих условиях можно за несколько часов.

§ 2. Питание жилых домов высотой 9 – 16 этажей.

Для домов в 9 – 16 этажей применяется как радиальная (9.2), так и магистральная схемы (9.3) с переключателями 3 и 4 на вводах (рис.9.3).

9.2. Радиальной схемой называется схема электроснабжения, при которой каждое здание питается по отдельной линии, т.е. по радиусу от центра питания или трансформаторной подстанции.

9.3. Магистральной схемой называется схема электроснабжения, при которой питающая линия обходит последовательно все здания. Магистральной схемой, по существу, является и петлевая схема.

Рис.3. Схема питания жилых домов высотой 9 – 16 этажей.

1, 2 – питающие линии; 3, 4 – переключатели.

При этом одна из питающих линий 1 используется для питания электроприемников квартир и общего освещения общедомовых помещений (подвал, лестничные клетки, чердаки, наружное освещение и т.д.); другая питающая линия 2 питает лифты, противопожарные устройства и аварийное освещение. При выходе из строя одной из питающих линий все электроприемники дома подключаются к линии, оставшейся в работе, которая на это рассчитана с учетом допустимых перегрузок при аварийном режиме. Таким образом, перебой в питании потребителей дома электроэнергией продолжается обычно не более 1ч. т.е. времени, необходимого на вызов электромонтера ЖЭК и выполнения необходимых переключений. Эта же схема может быть использована для зданий высотой до пяти этажей включительно, оборудованных электроплитами.

Для зданий с электроплитами высотой 9 – 16 этажей, имеющих лифты, а также для многосекционных газифицированных зданий с большим числом квартир число питающих линий (и вводов) приходится увеличивать до трех, а иногда и более. На рис.9.4 показана схема питания здания высотой 9 – 16 этажей с тремя вводами. Первый ввод резервирует второй, второй – третий, и, наконец, третий ввод резервирует первый.

Рис.4. Схема питания зданий высотой 9 – 16 этажей с тремя вводами.

1, 2, 3 – питающие линии; 4, 5, 6 – переключатели.

При питании зданий по схеме на рис. 9.3 или 9.4 следует учитывать важную особенность сетей, построенных по так называемой двухлучевой схеме с аварийным включением резерва (АВР) на стороне низшего напряжения трансформаторных подстанций, заключающуюся в следующем. Применяемые для АВР контакторные станции оборудованы контакторами, рассчитанными на длительный ток 630 А. При аварийных переключениях питающих линий нельзя допускать перегрузки контакторов, что может вывести из строя подстанции и лишить электроэнергии присоединенные здания. В таких случаях прибегают либо к присоединению обеих питающих линий к одному трансформатору, что, конечно, несколько снижает надежность электроснабжения [например, при ремонте сборки низкого напряжения в трансформаторной подстанции (ТП)], либо к устройству АВР на стороне высшего напряжения. Первый прием следует считать предпочтительным, так как ремонты сборок в городских ТП обычно планируются и жильцы могут быть своевременно предупреждены; кроме того, такие ремонты производятся редко.

§ 3. Питание жилых домов высотой 17 – 30 этажей.

При построении схемы питания жилых домов высотой 17 – 30 этажей следует считаться с тем, что лифты, аварийное освещение, заградительные огни и противопожарные устройства являются электроприемниками первой категории надежности. Для таких зданий применяются радиальные схемы с АВР на силовых вводах; к последним присоединяют и светильники аварийного освещения и заградительные огни. Из схемы на рис 9.5 видно, что при выходе из строя линии 2 электроприемники, присоединенные к ней, автоматически подключаются при помощи контакторов 8, 9 к линии 1. При выходе из строя линии 1 электроприемники, подключенные к этой линии (квартиры, рабочее освещение общедомовых помещений), переключаются на ввод 2 вручную при помощи переключателя 3.

Рис.5. Схема питания жилого дома высотой 17 – 30 этажей.

1, 2– питающие линии; 3 – переключатель; 4 – 5 – рубильники;

6 – нагрузка (квартиры, общедомовые помещения);

7 – лифты, аварийное освещение, заградительные огни, противопожарные

устройства; 8, 9 – главные контакты контакторов устройства АВР.

§ 4. Размещение трансформаторных подстанций.

Говоря о наружных внутриквартальных сетях до 1000 В (сети от трансформаторных подстанций до зажимов выключателей вводных устройств в домах), необходимо рассмотреть вопрос о размещении трансформаторных подстанций. Как известно, подстанции, питающие жилой район, целесообразно располагать примерно в центре нагрузок. Однако архитектурно-планировочные решения района застройки не всегда допускают такое размещение подстанций, с чем приходится считаться при проектировании.

В ряде случаев, особенно при многоэтажной застройке, наличии встроенных энергоемких торговых и других предприятий, а также при установке в зданиях кухонных электрических плит, экономически наиболее оправданы подстанции, встроенные в здания.

Однако вследствие шума от работающих трансформаторов, встроенные подстанции вызывали массовые жалобы жильцов. Все же отказ от встроенных подстанций не может быть оправдан. Когда встраивание подстанций экономически выгодно, могут быть осуществлены технические решения строительных конструкций, исключающие проникание шума в квартиры. Примером может служить расположение подстанции в первом этаже, когда жилые этажи отделены от подстанций техническим этажом.

Возможно сооружение подземных подстанций в непосредственной близости к зданиям, что соответствовало бы современным тенденциям в строительстве крупных городов. По-видимому, могут оправдать себя и специальные строительные меры (отделение опорных конструкций трансформаторов, дополнительные или утолщенные перекрытия и стены и т.д.), а также применение трансформаторов с пониженным уровнем шума.

§ 5. Схемы вводно-распределительных устройств (ВРУ).

В современных жилых зданиях вводы внешних сетей и коммутационно-защитная аппаратура распределительных линий внутренних сетей объединяются в единое комплексное вводно-распределительное устройство (ВРУ) (9.4), которое является и главным распределительным щитом.

4. Вводно-распределительным устройством называется устройство, устанавливаемое на вводе электроэнергии в здание и состоящее из выключателей (переключателей) и средств защиты от токов короткого замыкания: плавких предохранителей, автоматических выключателей и др.

Схема ввода (9.5) зависит от схемы наружных питающих линий; этажности здания и требований к надежности; наличия лифтов и других силовых электроприемников; наличия встроенных предприятий и учреждений; величин электрических нагрузок. В зависимости от перечисленных условий здание получает питание по одному, двум, а иногда и большему числу вводов.

5. Схемой ввода называется изображенная на чертеже или реализованная на входе в здание схема подвода электроэнергии, составленная из опорно-изолирующих устройств, разъединителей или выключателей и предохранителей или других устройств защиты от токов короткого замыкания. Схема ввода может реализовываться в виде вводно-распределительного устройства.

Рис.9.7. Схема вводов.

1 – вентиляторы дымоудаления и приводы клапанов;

2 – аварийное освещение по путям эвакуации;

3 – цепи пожарной сигнализации.

Типичные схемы вводов. На рис.9.7 показаны типичные схемы вводов: одиночный с рубильником и предохранителями (рис.9.7, ; одиночный с автоматическим выключателем (рис.9.7, ; одиночный с переключателем и предохранителями (рис.9.7, ; двойной с переключателями и предохранителями (рис.9.7, ; двойной с АВР для электроприемников первой категории надежности (рис.9.7, .

В настоящее время для повышения надежности электроснабжения противопожарных устройств и полного отключения электроприемников дома при пожаре начинает применяться установка специального щита, присоединяемого к кабельным вводам до вводных переключателей. Такая схема применяется для домов высотой 16 этажей и более и показана на рис.9.7, .

Вводы, показанные на рис.9.7, и применяются для зданий до пяти этажей включительно без лифтов и других силовых потребителей. Ввод, показанный на рис.9.7, может быть использован для домов до пяти этажей включительно при применении схемы наружной сети по рис.9.2. Эта схема, как объяснено выше, обеспечивает возможность резервирования, однако при тупиковом вводе резервный кабель нормально не работает (холодный резерв), что является ее недостатком.

На рис.9.7, представлена схема двойного ввода в здание высотой от 6 до 16 этажей включительно со взаимным резервированием вводов. Для зданий выше 16 этажей применяется схема рис.9.7, в которой питание лифтов, аварийного освещения и противопожарных устройств резервируется автоматически. Кабели, показанные штриховыми линиями, предназначены для питания смежных зданий при магистральной схеме электроснабжения. При тупиковых вводах эти кабели не нужны.

В некоторых городах сохранилась система устройства вводов в жилые дома с установкой снаружи здания на стене так называемого разделительного пункта, к которому подводятся питающие кабели от подстанции. На разделительном пункте устанавливается несколько комплектов предохранителей. Вводно-распределительное устройство внутри дома получает питание от разделительного пункта.

Разделительный пункт находится в эксплуатации энергоснабжающей организации и служит границей эксплуатационной принадлежности сетей энергоснабжающей организации и жилищно-эксплуатационных контор.

§ 6. Установка аппаратов защиты.

При радиальной схеме питания (кабель питает один дом) ПУЭ разрешает не устанавливать на вводе аппараты защиты. Однако их установка целесообразна, так как защитный аппарат на вводе страхует защиту на отходящих от ВРУ линиях (несрабатывание которых приводит к отключению на подстанции и, следовательно, к вызову аварийной службы энергосистемы), а токоограничивающие предохранители на вводах дают возможность применять на отходящих линиях облегченную аппаратуру.

При питании одной линией двух или нескольких зданий установка на вводах аппаратов защиты является обязательной.

Распределительная часть ВРУ. К распределительной части ВРУ, относятся линии питания квартир, силовых потребителей и аварийного освещения, сети освещения лестничных клеток и других общедомовых помещений, встроенных предприятий и учреждений.

На всех отходящих линиях устанавливаются аппараты защиты: предохранители или автоматические выключатели. Применение автоматических выключателей следует считать предпочтительным, поскольку они надежнее предохранителей, плавкие вставки которых после первого же расплавления часто заменяют кустарными некалиброванными вставками. Автоматические выключатели создают дополнительное удобство в эксплуатации, выполняя, кроме защитных, также функции коммутационных аппаратов. Это тем более важно, что при применении плавких предохранителей для экономии средств и сокращения габаритов ВРУ коммутационные аппараты в них не устанавливают, что является серьезным недостатком таких вводно-распределительных устройств.

Характерной особенностью построения схемы ВРУ дома, является раздельное питание нагрузок квартир и рабочего освещения общедомовых помещений от одного ввода и силовых потребителей от другого. Необходимость такого разделения объясняется различными тарифами на электроэнергию для силовых и осветительных потребителей в жилых зданиях, а также влиянием частых пусков электродвигателей лифтов на работу осветительных установок, радиоприемников и телевизоров. Как показывают расчеты, в большинстве случаев снижение напряжения при включении лифтов превышает допустимое.

В соответствии с изложенным выше группировка отходящих линий по вводам обычно осуществляется следующим образом.

Первый ввод: 1) линии питания квартир; 2) питающие и групповые линии освещения общедомовых помещений (лестницы, коридоры, вестибюли, холлы, технические подполья, чердаки), освещение входов в дом, номерного фонаря и т.д.; 3) линия питания электроприемников встроенных предприятий и учреждений, не вызывающих колебаний напряжения сверх допустимых пределов.

Второй ввод: 1) линия питания лифтов; 2) питающие и групповые линии аварийного освещения (для аварийного освещения колебания напряжения не нормируется); 3) линии питания противопожарных устройств; 4) линии питания силовых электроприемников хозяйственного назначения (насосы холодного и горячего водоснабжения), в случае если эти электроприемники размещаются в здании; 5) линии питания силовых электроприемников, встроенных предприятий и учреждений.

В отдельных случаях, когда это целесообразно по условиям распределения нагрузок на вводах, может быть допущено питание осветительных установок арендаторов от силового ввода, однако возможность их присоединения проверяется расчетом. Обычно это вызывает увеличение сечения питающего кабеля, особенно при удалении от подстанции на 150м и более. При этом следует иметь в виду, что токовые нагрузки на каждом вводе не должны превышать 400 А, а в исключительных случаях 600 А во избежание необходимости прокладки пучка параллельных кабелей и установки на вводах тяжелых аппаратов. Применение мощных вводов должно быть увязано со схемой питающей подстанции, в частности с выбором аппаратуры АВР. Как упоминалось выше, для крупных протяженных зданий число вводов может быть увеличено.

Измерения и учет. Учет активной электроэнергии, расходуемой общедомовыми потребителями, осуществляется трехфазными счетчиками прямого включения (до 50 А) или через трансформаторы тока, которые устанавливаются на ответвлениях к соответствующим секциям шин ВРУ. При этом также соблюдается разделение приборов учета для силовых и осветительных установок. Аварийное освещение, присоединяемое, как правило, к силовому вводу, учитывается счетчиком силовых потребителей. Для возможности замены счетчика без снятия напряжения с ВРУ перед счетчиком на ВРУ, устанавливается отключающий аппарат.

По сложившейся практике на ВРУ жилых зданий измерительные приборы не устанавливают. Однако в крупных зданиях, особенно в зданиях с электроплитами, контроль токовых нагрузок и величины напряжения желателен. При этом важно иметь амперметры во всех трех фазах для фиксации асимметрии нагрузок и принятия мер по ее возможному выравниванию. Измерительные приборы (три амперметра с трансформаторами тока и один вольтметр с переключателем) должны устанавливаться на каждом вводе.

Подавление помех радиоприему. Для подавления помех радиоприему непосредственно на вводах устанавливаются емкостные фильтры в виде трех помехозащитных конденсаторов типа КЗ-0,5, емкостью 0,5 мкФ по одному на каждую фазу. Конденсаторы снабжены встроенными предохранителями, включаются в звезду и заземляются.