Система электропитания

Одним из главных документов для начала рабочего проектирования системы электропитания в целом и питающей сети являются технические условия на подключение, выдаваемые органами государственного надзора в ответ на обращение к ним проектирующей организации. Для того, чтобы подготовить это обращение, необходимо выбрать схему питающей сети и определить установленную и расчетную нагрузку на вводах в здание. Ниже последовательно излагается этапы, которые необходимо для этого выполнить.

Все электроприемники здания разбиваются на категории по степени надежности электроснабжения. Надежность электроснабжения электроприемников определяется качеством электроснабжения. Наиболее употребительный параметры, характеризующие качество электроснабжения - это допустимый процент отклонения напряжения в питающей сети от номинального и оценка возможности прерывания электропитания. Существующими нормативными документами выделяются три категории электроприемников. К первой категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, нарушение функционирования особо важных элементов хозяйственной деятельности элементов городского хозяйства, предприятия, здания. Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может приводить к нарушению нормальной деятельности значительного количества жителей. И, наконец, к третьей категории относятся все остальные электроприемники. В нормативных материалах приводится обязательный перечень категорий электроприемников. Жилые и общественные здания (за исключением некоторых из них, например, музеев и выставок федерального значения) относят к электроприемниками второй категории. В табл. 1 приводится типичный пример разбиения электроприемников здания по I и II категориям.

В частных жилых зданиях среднего и высшего класса отнесение электроустановок ко второй или третьей категориям часто делается по желанию заказчика. Например, в табл. 1 ко второй категории отнесена сауна, которую, в принципе, можно было бы отнести и к третьей категории. Решение об отнесении подобных электроустановок ко второй категории часто принимается на основе субъективных предпочтений заказчика.

После разбиения всех электроприемников на категории по электроснабжению следует в соответствии с этим разбиением выбрать схему питающей сети. Для зданий высшего и среднего класса этот выбор осуществляется на основе следующих соображений.

Электроприемники первой категории обеспечиваются электроэнергией от двух независимых источников. Этими источниками могут быть распределительные пункты двух независимых подстанций или распределительный пункт и автономный источник питания (источник бесперебойного питания, газовый, дизельный или бензиновый электрогенератор и др.). При этом должен быть проведен анализ надежности электроснабжения по допустимому времени восстановления питания и допустимому отклонению напряжения питания от номинального. Если время восстановления при выбранных независимых источниках питания, например, подстанции и электрогенераторе, для отдельных электроприемников недостаточно, то принимаются меры по их дополнительному питанию от источников бесперебойного питания на время восстановления. Если отклонение напряжения от номинального может быть слишком велико, то принимаются меры по стабилизации напряжения.

Электроприемники второй категории также обычно обеспечиваются электроэнергией от двух независимых источников. Как правило, для одного и того же здания это те же самые источники, что и для приемников первой категории. Для приемников второй категории требования к надежности электроснабжения по допустимому времени восстановления питания и допустимому отклонению напряжения питания от номинального не столь существенны, как для электроприемников первой категории. Поэтому для них меры по дополнительному питанию от источников бесперебойного питания на время восстановления и меры по стабилизации напряжения не проводятся.

Электроприемников третьей категории в зданиях среднего и высшего класса может и не быть, если мощности каждого из питающих источников достаточно для питания всех электроприемников здания. Однако, часто ситуация такова, что мощности одного или обоих источников недостаточно, для того чтобы снабжать все электроприемники по перовой и второй категориям, или электропитание всех электроприемников по второй категории получается слишком дорогостоящим. Тогда часть электроприемников относят к третьей категории. Электроприемники при этом могут питаться от различных источников, в зависимости от их мощности.

После выбора схемы питающей сети можно перейти к определению установленной (заявленной) и расчетной мощностей. С одной стороны, определение этих мощностей необходимо для заявки на выделение этих мощностей соответствующими органами, с другой стороны - для определения расчетных токов кабелей (питающих линий) питающей сети на вводе здания, по которым определяются сечения этих кабелей.

После определения номинальной мощности всех электроприемников здания может быть рассчитана установленная или заявленная мощность, являющаяся суммой всех номинальных мощностей электроприемников. Обычно все электроприемники делятся на группы, для каждой из которых устанавливаются свои значения коэффициентов спроса и участия в максимуме нагрузки, используемые при определении расчетной нагрузки.

Расчетные нагрузки определяются согласно инструкции [3] после определения установленной (номинальной) мощности электроприемников как сумма установленных нагрузок отдельных групп электроприемников помноженная на коэффициенты спроса и участия в максимуме нагрузки. Если к моменту формирования заявки на технические условия подключения точный перечень электроприемников здания еще не определен, то расчетная нагрузка может быть определена по удельным расчетным мощностям [3]. Следует, однако, помнить, что чем выше класс здания, тем больше может быть погрешность в определении расчетной нагрузки при использовании удельных нагрузок. В самом простом случае расчетная нагрузка зданий, не имеющих лифтов, может быть определена по формуле K¹_cP₁ + K²_cP₂, где P₁ - установленная мощность электробытовых и осветительных приборов, а также розеточных сетей, P₂ - суммарная мощность двигателей сантехнического оборудования, K¹_c, K²_c - коэффициенты спроса.

Например, если P₁= 100 кВт, P₂ = 100 кВт и является суммой установленных мощностей 10 электродвигателей сантехнических устройств, то установленная мощность здания P_уст = P₁+ P₂ = 200 кВт и согласно [2] K¹_c= 0,45, K²_c = 0,4.5. Тогда P_расч = 95 квт.

Сечение жил четырехжильного бронированного кабеля марки ВБбШв питающей сети, прокладываемого в земле и выбираемого по расчетному току не должно быть менее, чем 35 кв. мм, а с учетом падения напряжения и запаса на случай неучтенных нагрузок - 50 кв.мм и более. При выполнении рабочего проекта, для того, чтобы как можно более точно рассчитать сечение кабелей на вводе, следует тщательно учитывать паспортные данные всех электроустановок.

Система электропитания обычно включает следующие части, подлежащие проектированию: вводное устройство (ВУ), распределительное устройство (РУ), устройство автоматического ввода резерва (АВР), резервный электрогенератор (РЭ), источник бесперебойного питания (ИБП), стабилизатор напряжения (СН) и ряд других. Часть из этих устройств, например ИБП, РЭ, АВР, как правило, поставляются комплектно и не требуют разработки принципиальных электрических схем. Разработка таких схем для других устройств является необходимой и трудоемкой частью процесса проектирования системы электропитания.