Электрическая сеть стройплощадки

Схемы электроснабжения (распределения электроэнергии на строительной площадке) представляют собой различные сочетания питающих, магистральных и радиальных линий.

Питающие линии предназначены для передачи электроэнергии от источника питания до ТП, или от ТП до распределительного пункта или отдельного электроприемника.

Магистральные линии предназначены для передачи электроэнергии одновременно к нескольким распределительным пунктам или к электроприемникам, присоединенным к линии в разных точках.

Радиальные линии предназначены для передачи электроэнергии отдельному электроприемнику или потребителю по отдельной питающей линии, идущей от трансформаторной подстанции или распределительного пункта.

В общем комплексе электроснабжения строительных площадок следует применять комбинированные схемы – магистральные и радиальные: распределение электроэнергии между участками объекта осуществляется магистральными линиями, каждая из которых питает ряд распределительных пунктов, а от этих пунктов к электроприемникам отходят радиальные линии. Другим вариантом комбинированной схемы электроснабжения строительных площадок является распределение электроэнергии среди крупных потребителей по радиальным линиям, а среди мелких потребителей – по магистральным.

Распределительными пунктами на стройплощадке являются распределительные щитки (ЩР), силовые щиты (ЩС), щиты освещения (ЩО) и пр., предназначенные для подключения электроприемников. Строительные краны подключаются к сети через ЩС, который устанавливается возле подкрановых путей. В ЩС имеются предохранители и рубильник для отключения крана по месту.

Например, на рисунке 3 показано: одна магистральная линия питает светильники, подключенные к ней в разных точках; другая магистральная линия питает приемники №3 и 4 через ЩР-2, третья – бытовки через ЩР-1. Питание мастерской, крана, сварочного аппарата №2 от ТП осуществляется отдельными радиальными линиями.

Размещение КТП. КТП по возможности должна находиться в центре электрических нагрузок (ЦЭН), что позволит уменьшить длину отходящих питающих кабелей.

Координаты ЦЭН:

,

где S_i, x_i, y_i - полная мощность в кВА и координаты i-го приемника. При этом, приемники мощностью менее 5 кВт не учитываются.

Следует отметить, что КТП должна быть смещена от расчетного центра нагрузок, если она попадает в опасную зону работы строительных машин, создает помехи их движению и технологическому процессу.

Освещение. Прожекторы устанавливаются от одного до нескольких прожекторов на мачте. Мачты общего освещения располагаются по контуру площадки у ограждения на расстоянии друг от друга, равном 4 – 7 кратной высоты установки прожектора. Мачты локализованного освещения устанавливаются вблизи соответствующих участков производства работ.

Необходимо стремиться к минимальному количеству мачт освещения, поэтому для установки прожекторов можно использовать имеющиеся опоры электросети, объекты ландшафта, строительные конструкции.

Прокладка ВКЛ и КЛ. Подключение потребителей осуществляется посредством изолированных проводов и кабелей, прокладка голых проводов запрещена. Прокладка кабелей к приемникам осуществляется по воздуху подвешиванием на опорах (ВКЛ воздушно-кабельная линия) или в траншее в земле (КЛ кабельная линия). На стройплощадках предпочтение отдается ВКЛ как наиболее мобильной. Для питания передвижных строительных машин применяются гибкие кабели.

Кабели ВКЛ подвешиваются на тросе по деревянным или металлическим опорам длиной 7-9м. Расстояние между опорами 25 – 40м. ВКЛ подвешиваются на высоте не менее: 2,5м – над рабочими местами, 3,5м – над проходами, 6,0м – над проездами. Самонесущие кабели подвешиваются на опорах без несущего троса.

Отводы кабелей к приемникам или распределительным пунктам от магистральных линий производится от ближайших опор.

ВКЛ удобно устраивать вдоль ограждений и проездов, прокладывать по мачтам освещения, опорам электросети или элементам сооружений.

Если ВКЛ могут мешать работе строительных машин, проходить через опасные зоны действия кранов, и проблематично провести кабель в обход, необходимо использовать КЛ прокладываемую в траншее. Для КЛ применяются специальные кабели допускающие прокладку в земле. Глубина залегания КЛ в земле на глубине 0,7 – 1м.

Установленные на строительной площадке ТП, распределительные, силовые щиты, опоры электросети и мачты освещения не должны мешать движению и работе строительных машин, проведению строительных работ, но тем не менее размещаться в местах наиболее удобных для подключения потребителей.

Условные изображение элементов электроснабжения стройплощадки на плане. При вычерчивании элементов электрических сетей на плане следует придерживаться условных изображений и их размеров согласно табл. 11.

Таблица – Условные изображения некоторых элементов изображаемых на планах

Изображение, обозначение	Наименование	Размеры, мм
	ограждение территории с воротами
	железобетонная опора
W2	электрическая сеть более 1 кВ
	ВЛ более 1кВ на железобетонных опорах

Таблица – Рекомендуемые размеры

Элементы плана	Толщина и вид линии, высота шрифта, мм
Рамка чертежа, строящееся здание	0,3
Основная надпись	0,15 и 0,3
Ограждение крана, опасная зона крана	0,15, штриховая
Текст	0,15, наклонный, 4мм
Надпись «Стройгенплан 1:500»	0,3, наклонный, 16мм
Остальные линии	0,15

Таблица 11 - Условные изображения и обозначения элементов и сетей электроснабжения на планах

Изображение, обозначение	Наименование	Размеры, мм
	трансформаторная подстанция	по фактическим размерам с учетом масштаба плана
	трансформаторная подстанция с двумя трансформаторами	то же
	дизель-генератор	то же
	вводно-распределительное устройство, распределительный щит, щит освещения, силовой щит
	деревянная опора
	железобетонная опора
W1	электрическая сеть до 1 кВ
	КЛ до 1кВ
	ВКЛ до 1кВ на деревянных опорах
W2	электрическая сеть более 1 кВ
	ВКЛ более 1кВ
	КЛ более 1кВ
	ВЛ более 1кВ на железобетонных опорах
	шнур, гибкий кабель
	прожектор рабочего освещения
	заземлители, линия заземления и зануления

Рисунок 3 – План электроснабжения строительной площадки

Задание.

1. Перечертить выданный строительный план на листе формата А3 придерживаясь масштаба 1:500, 1:200 или 1:400 и условных графических изображений (см. табл.).

2. В разделе 2 записки произвести расчет координат ЦЭН, для чего по плану стройплощадки определить координаты наиболее мощных ЭП (мощностью S_р более 5кВА, осветительные установки не принимать в расчет), обозначить на плане перекрестием и подписать «ЦЭН».

3. Разместить КТП на плане. Нанести питающую линию от ВЛ до КТП (КЛ или ВКЛ см. задание), сделав отвод от ближайшей опоры ВЛ.

4. Разместить мачты с прожекторами общего освещения по периметру стройплощадки и мачты локализованного освещения у открытого склада. Число прожекторов должно соответствовать расчету.

5. Разместить ЩС у подкрановых путей, ЩР-1 на стене бытовки, ЩР-2 на опоре с рядом расположенными приемниками.

6. Подключение приемников к КТП выполнить радиальными линиями. Провести отдельную магистральную линиею для подключения прожекторов. Провести отдельную магистральную линию от КТП до ЩР-2 для подключения двух рядом расположенных приемников. Провести отдельную магистральную линию от КТП до ЩР-1 для подключения бытовок.

Предусмотреть гибкие кабели: от ЩС до крана, от КТП до места подключения переносных электроинструментов и сварочных аппаратов/трансформаторов (если таковые есть).

7. В раздел плана «Условные обозначения» включить условные обозначения элементов. В разделе «Указания по организации стройплощадки» указать высоты установки на мачтах прожекторов общего и локализованного освещения.

Разработка однолинейной схемы электроснабжения строительной площадки. Электрическая схем показывает подключение приемников к электрической сети и предназначена также для проведения электротехнического расчета.

Исходными данными для разработки электрической схемы является конструктивное исполнение электрической сети на плане, способ прокладки кабелей, электрические характеристики приемников, что принимается из предыдущих разделов проекта.

Пример. Исходные данные о применяемых на стройплощадке распределительных пунктах, проложенных магистральных и радиальных линиях, способах прокладки электрических линий взяты из плана. На электрической схеме (рис. 4) изображены: ВЛ-10кВ, КТП, ЩР-1, ЩР-2 и ЩС. К КТП радиальными линиями через аппараты защиты подключаются силовые электроприемники: кран, сварочный аппарат №2, мастерская. Одна магистральная линия питает прожектора, распределенные по фазам для равномерности загрузки сети, другая виброрейку и сварочный трансформатор (от ЩР-2), а третья три бытовки (от ЩР-1). ЭП на 380/220В подключены 4-х жильными кабелями, на 380В – трехжильным, а на 220В двухжильными кабелями.

Устройство трехфазной сети 380/220В. На стороне низкого напряжения (НН) понижающей КТП 10/0,4 имеется 4 шины: линейные L1, L2, L3 и нулевая N. Напряжение между линейными шинами - 380В (линейное), между любой линейной и нулевой - 220В (фазное). К этим шинам подключаются приемники и распределительные пункты:

- 3-х фазных электроприемников на 380В - 3-х жильным кабелем (к L1, L2 и L3) или 4-х жильным кабелем при необходимости подключения к N для электроприемников на 380/220В;

- 1 фазных электроприемников на 220В – 2-х жильным кабелем (к одной из L и N).

Необходимое число проводников (жил кабеля) в линии на схемах указывается наклонными рисками.

Кроме того 1 фазные приемники для равномерности загрузки фаз должны подключаться к разным фазам по возможности равномерно (см. рисунок).

Задание. Для вычерчивания однолинейной электрической схемы (см. пример на рис.) использовать лист формата А3:

1. Вычертить схему, содержащую КТП и установленные распределительные пункты, учитывая конструктивное исполнение сетей принятое на плане, наличие радиальных и магистральных схем подключения и т.д.

Рисунок 4 – Однолинейная электрическая схема

Выбор проводов и кабелей. Для выбора сечения кабелей вначале определяется ток в жиле в зависимости от мощности приемника. Ток в жиле кабеля одиночного однофазного электроприемника на 220В и трехфазного на 380В соответственно:

Для магистральной линии, питающей 2 и более трехфазных приемника:

, где

где ΣP_р и ΣQ_р – суммарные мощности приемников, подключенных к одной линии.

При питании нескольких однофазных приемников от одной магистральной линии они подключаются на разные фазы. В этом случае ток в кабеле определяется для условной трехфазной нагрузки по утроенной мощности наиболее загруженной фазы:

, где

где и - максимальная из суммарных мощностей однофазных приемников по каждой фазе.

В общем случае, когда магистральная линия питает смешанную нагрузку из трехфазных и однофазных приемников, ток определяется:

, где

Сечение жилы кабеля или провода выбирается таким, чтобы допустимый ток кабеля превышал расчетный ток:

.

Допустимый ток I_доп проводов и кабелей приведен в специальных таблицах (см. приложение).

Наиболее применимые на строительной площадке марки электропроводки представлены в табл. 13.

Выбор марки кабеля или провода осуществляется по напряжению (до 1кВ, выше 1кВ) и условиям прокладки (в траншее, для стационарной прокладки, для питания передвижных механизмов).

Маркировка, например ВВГ 3×25 означает - трехжильный кабель с сечением жилы 25 мм² с медными жилами в изоляции и оболочке из ПВХ, или, например, ВВГ 3(1×25) означает - три одножильных кабеля ВВГ.

Таблица 13 – Марка и характеристики применяемых в строительстве кабелей, шнуров и проводов

Марка	Краткая характеристика	Кол-во жил	Назначение и условия прокладки
	Для питания стационарных и передвижных потребителей более 1 кВ
АСБ	кабель в пластмассовой изоляции в свинцовой оболочке бронированный	3, 4	в траншеях
КШВГ	гибкие высоковольтные шланговые кабели		для питания подвижных машин в строительстве
СИП-3	самонесущий изолированный провод		воздушное ответвление от линейных проводников высоковольтных ВЛ
	Для питания передвижных потребителей до 1 кВ
ШРПС	шланговый шнур с медными жилами в резиновой изоляции	2, 3	питание переносных электроинструментов, светильников, сварочных трансформаторов
КГ	гибкий кабель в резиновой изоляции и оболочке	1-5	питание передвижных механизмов
	Для питания стационарных потребителей до 1 кВ
ВВГ	кабель в ПВХ изоляции и оболочке	1-5	по опорам на тросе
АВВГ	кабель в ПВХ изоляции и оболочке	1-5	То же
ААБ	кабель в оболочке, бронированный	3, 4	в траншеях

Аппараты защиты. Для защиты кабелей, потребителей и работающего персонала в ВРУ, ШР и ЩО устанавливаются аппараты защиты: предохранители, автоматические выключатели (автоматы) и диффавтоматы.

Автомат срабатывает и отключает цепь при прохождении через него тока большего, чем его номинальный, например, в случае, перегрузки или короткого замыкания.

Диффавтомат срабатывает при возникновении дифференциального тока – тока утечки на землю, например, в результате прикосновения человека к линейному проводнику. На строительных площадках должны применяться диффавтоматы с током срабатывания не более 30мА. Кроме того диффавтомат – сочетает функции автомата.

Необходимое число полюсов аппаратов защиты (3р или 2р) выбирается с учетом того, что автоматы включаются только в линейные проводники, а диффавтоматы и диффвыключатели включаются в линейные и нейтральный проводники линии.

Номинальный ток выбираемого автомата, диффавтомата или предохранителя для предотвращения ложных срабатываний должен быть больше тока в линии на 25%:

С другой стороны ток срабатывания аппарата защиты должен быть меньше допустимого тока I_доп жилы защищаемого кабеля:

При несоблюдении последнего условия выбирается кабель большего сечения. Поэтому вначале целесообразно выбрать аппарат защиты, а затем сечение кабеля.

Пример. Выбрать кабели и аппараты защиты для потребителей стройплощадки. Расчетный ток башенного крана КБ-100:

,

Выбираем кабель АСБ 4×35 I_доп=135А, аппарат защиты ВА-3р 125А. Кабель гибкий от ЩС до вводного ящика на кране и предохранители в ЩС: КГ 4×35 I_доп=130А, ПН 125А.

Ток сварочного трансформатора:

Выбираем шнур ШРПС 3×4 I_доп=43А и автомат ВА-1р 32А.

Ток в магистральной линии к ШР-2:

Задание. В разделе 3:

1. Пользуясь схемой, определить токи в основных магистральных и радиальных линиях.

2. Выбрать марки и сечения кабелей: для ВКЛ кабели ВВГ или АВВГ, для КЛ кабель ААБ, для подключения переносных электроинструментов и сварочных установок выбрать шнур ШРПС, для подключения крана к ЩС – кабель КГ. Нечетные варианты выбирают кабели ВВГ, четные – АВВГ. Допустимые токи кабелей приведены в приложении.

3. Выбрать из приложения аппараты защиты. При этом:

- для защиты линий с током до 50А выбрать автоматические выключатели, а для защиты линий с током более 50А выбрать предохранители;

- выбрать диффавтомат защиты линии для подключения магистральной линии к бытовкам;

- в ЩС крана выбрать предохранители;

4. Оформить схему в соответствии с примером. Измерить по плану и нанести длину кабелей.

Таблица 19 – Размеры УГО на электрической схеме

Элемент	Размеры	Элемент	Размеры
ТП		Автоматический выключатель, диффавтомат
Высота надписей	3-4мм	Контур ВР, ШР, ЩС, ЩО	0,15, штриховая
Шины N, PE Шина линейные L1, L2, L3	0,3 0,6	Остальные линии	0,15