Раздел 7. Основы электроснабжения

Энергетическая система (ЭС) – совокупность электростанций, линий электропередач, подстанций, тепловых сетей и приемников, объединенных общим и непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой и электрической энергии.

Единая энергетическая система (ЕЭС) – объединяет ЭС отдельных районов, соединяя их линиями электропередач.

Электроэнергетическая система – часть энергетической системы, состоящая из генераторов, распределительных устройств, повышающих и понижающих подстанций, линий электрической сети, приемников электроэнергии (без тепловых сетей и потребителей теплоты).

Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии на определенной территории, состоящая из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи, токопроводов, аппаратуры присоединения, защиты и управления.

Электростанция – предприятие, на котором вырабатывается электроэнергия. На этих станциях различные виды энергии с помощью электрических машин называемых генераторами, преобразуются в электроэнергию.

Воздушная линия электропередач (ВЛ или ВЛЭП) – устройство для передачи электроэнергии по проводам. ВЛ состоит из 3-х элементов: проводов, изоляторов, опор.

Подстанция – электроустановка, состоящая из трансформаторов или иных преобразователей электроэнергии, распределительных устройств, устройств управления, защиты, измерения и вспомогательных устройств (прием, преобразование, распределение).

Распределительный пункт – распределительное устройство, предназначенное для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации, не входящее в состав подстанции.

Приемник электроэнергии – аппарат, агрегат, механизм, предназначенный

для преобразования электроэнергии в другой вид энергии (электродвигатель – крутящий момент, прожектор – свет и т.д.).

Электропотребитель – совокупность электроприемников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электросетей к общему пункту электропитания.

Электроустановка (ЭУ) – совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, трансформации, передачи, распределения электроэнергии и преобразования ее в другой вид энергии, изменения рода тока, напряжения, частоты и числа фаз.

В системе электроснабжения объектов можно выделить 3 вида электроустановок:

1) по производству электроэнергии – электростанции;

2) по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии – электрические сети и подстанции;

3) по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах – приемники электроэнергии.

Назначение и типы электростанций

В зависимости от рода первичного двигателя и способа преобразования различных видов энергии электростанции могут быть тепловыми (в том числе и атомные) и гидравлическими.

Тепловые станции (ТЭС) в свою очередь делятся на станции с паровыми турбинами, двигателями внутреннего сгорания, газовыми турбинами. Наибольшее применение нашли паровые ТЭС.

В настоящее время около 80% электроэнергии производится на ТЭС. Они используют органические виды топлива: уголь, нефть, газ, торф, относящиеся к невозобновляемым источникам энергии. Энергией перегретого пара приводится во вращение турбина, соединенная с генератором. Если весь пар, за исключением небольших отборов для подогрева питательной воды, используется для вращения турбины, то такие

станции называются конденсационными (КЭС) (или ГРЭС – государственная районная ЭС), их располагают вблизи районов добычи топлива и водоемов.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) – предназначены для централизованного снабжения городов и предприятий электрической и тепловой энергией.

Атомные электрические станции (АЭС) приводят к значительной экономии органического топлива.

Основной частью АЭС является ядерный реактор, в которой энергия ядерных реакций превращается в тепловую энергию.

Ядерное топливо обеспечивает значительную экономию органического топлива: 1 кг урана U235 заменяет 2900 т угля.

Гидравлические электростанции (ГЭС) сооружают на реках и водопадах и используют энергию водного потока. Этот источник энергии возобновляемый. Перед плотиной ГЭС образуется водохранилище, вода которого используется по мере необходимости для выработки электроэнергии. Пуск агрегата ГЭС занимает не более 30 с, КПД- 85 – 90%.

Приливная гидроэлектростанция (ПЭС) на Кольском полуострове работает с 1968 г. Мощность ее невелика, но позволяет проводить эксперименты по использованию обратимых гидроагрегатов. Трудности, связанные со строительством ПЭС – высокая стоимость и пульсирующий характер выдачи мощности.

Нетрадиционные возобновляемые источники энергии.

Солнечная энергия. Современные фотопреобразователи позволяют преобразовать солнечную энергию в электрическую с КПД 12 – 20 %.

В Крыму сооружена 1 солнечная установка мощностью 5 МВт. Широкое использование солнечные батареи получили в космонавтике.

Разработаны ветроэлектродвигатели серии «Циклон» и ведутся работы по их совершенствованию.

Геотермальная энергия. Термальные воды и пар из скважин широко используется для отопления и горячего водоснабжения. Буровая скважина ,

дающая 100 т пара в час, обеспечивает ежегодную экономию 20 т м3 нефти. С помощью буровых скважин в раскаленные недра направляются речные воды; превратившись в пар, они приводят в действие мощные турбоагрегаты.

Электрические сети

Для того чтобы передать электроэнергию на расстояние, ее предварительно преобразовывают, повышая напряжения трансформаторами. У мест потребления электроэнергии напряжение понижают до нужной величины.

Электрические сети подразделяются по следующим признакам:

1. Напряжение сети. Сети могут быть напряжением до 1 кВ – низковольтными, или низкого напряжения (НН), и выше 1 кВ – высоковольтными, или высокого напряжения (ВН).

2. Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока. Электрические сети выполняются в основном по системе трехфазного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом электроэнергия может трансформироваться. При большом числе однофазных приемников от трехфазных сетей делают однофазные ответвления. Принятая частота переменного тока в ЕЭС России – 50 Гц.

3. Назначение. По характеру потребителей и в зависимости от назначения территории, на которой они находятся, различают сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности и др.

4. Конструктивное выполнение сетей. Линии могут быть воздушными . кабельными и токопроводами. Подстанции могут быть открытыми и закрытыми.

Приемники электроэнергии

Приемником электроэнергии (электроприемником) является электрическая часть технологической установки или механизма получающая энергию из сети и расходующая ее на выполнение технологических процессов.

Электроприемники классифицируются по следующим признакам: напряжению, роду силы тока, его частоте, единичной мощности, степени надежности электроснабжения, режиму работы, технологическому назначению.

По напряжению электроприемники подразделяются на 2 группы, до 1000 В и свыше 1000 В.

По роду силы тока электроприемники подразделяются: на приемники переменного тока промышленной частоты (50Гц), постоянного тока и переменного тока частотой, отличной от 50 Гц (повышенной или пониженной).

Единичные мощности отдельных электроприемников и электропотребителей различны – от десятых долей киловатта до нескольких десятков мегаватт.

По степени надежности электроснабжения правила устройства электроустановок (ПУЭ) предусматривают 3 категории:

1. Электроприемники 1 категории – электроприемник, перерыв снабжения которых электроэнергией связан с опасностью для людей или влечет за собой большой материальный ущерб (доменные цехи, котельные производственного пара, подъемные и вентиляционные установки шахт, аварийное освещение и др.) Они должны работать непрерывно.

Они должны обеспечиваться электроэнергией от 2 независимых

взаимно резервирующих источников питания. Допустимый интервал не более 1 мин.

2. Электроприемники 2 категории – электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простою технологических механизмов, рабочих, промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности городских и сельских жителей. Интервал не более 30 мин.

3. Электроприемники 3 категории – все остальные. Перерыв не более суток.

Электроснабжение зданий

В сельской местности, как правило, электроснабжение зданий осуществляется от ВЛ, т. е. от воздушных линий изолированными вводами в здания на щиток учета электроэнергии и от него по внутренней электропроводке к местам потребления.

В городских условиях электроснабжение многоэтажных и других ответственных зданий осуществляется путем прокладки подземных кабельных линий КЛ от двух различных трансформаторных подстанций ТП для обеспечения большей надежности в электроснабжении. Эти питающие сети отходят от источников питания (ТП) к распределительным шкафам (РШ), от которых по стоякам (по подъездно) и поэтажно через щитки учета электроэнергии по внутренней электропроводке к местам потребления.

Внутренняя электропроводка выполняется алюминиевым (реже медным) изолированным проводом, как правило, скрытой (под штукатуркой, в трубах и т. д.) и открытой.

Для защиты внутренней электропроводки и сетей от токов КЗ служат плавкие предохранители. Это простейшие аппараты токовой защиты, действие которых основано на перегорании плавкой вставки. .Предохранитель включают последовательно в фазу защищаемой цепи.

Электроснабжение зданий и сооружений осуществляется, как правило, по сетям напряжением до 1 кВ. Исключение составляют крупные уникальные сооружения со встроенным ТП, к которым подводятся линии 6—10 кВ.

Распределение электрической энергии осуществляется по сетям, имеющим различные схемы. Построение схемы зависит от ряда факторов, основными из которых являются: напряжение сети, уровня электрических нагрузок, требования к надежности электроснабжения, экономичность, простота и удобство обслуживания, конструктивные и планировочные особенности здания.

Кроме того, схема электроснабжения должна обеспечивать применение индустриальных методов монтажа. Необходимость рационального построения схемы распределения энергии помимо вышеуказанного определяется еще высоким удельным весом капитальных вложений на строительство внутренних сетей.

Напряжение сети, как правило, принимается равным 380/220 В при глухом заземлении нейтрали трансформаторов на питающей подстанции (ТП). Это напряжение является наиболее экономичным для жилых и общественных зданий.

Простота и удобство обслуживания. 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 ВРУ здания, обеспечивающего наиболее простой 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, например, когда в жилое здание встраиваются различные предприятия или учреждения, схема сети усложняется в связи с необходимостью комплексного питания потребителей собственно здания и встроенных помещений. При этом схема должна отвечать требованиям надежности электроснабжения всех потребителей. При построении схемы внутренних сетей очень важно учитывать решения стро­ительных конструкций зданий для экономичного и индустриального осуществления электромонтажных работ.

Таким образом, рационально построенная схема электрической сети является синтезом комплекса факторов, определяющих ее параметры. Оценка и выбор схемы могут производиться только по совокупности всех показателей применительно к конкретным условиям сооружаемой электроустановки.

Электрические машины и аппараты

Трансформатор – электромагнитный аппарат, посредством которого переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. Трансформаторы используются в схемах электроснабжения и радиофикации гражданских зданий. В измерительных цепях приборов учета электроэнергии и в других случаях, когда необходимо измерить напряжение.

Асинхронный двигатель – машина, преобразующая электрическую энергию переменного тока в механическую, у которой скорость вращения ротора зависит от нагрузки. Асинхронные двигатели бывают трехфазные, двухфазные и однофазные.

Плавкие предохранители – служат для отключения цепей при токах короткого замыкания и перегрузках. Принцип действия – при превышении током нормы и интенсивном выделении теплоты плавкая вставка предохранителя, представляющая собой проволоку или пластину из легкоплавкого металла, должна расплавиться и прервать цепь, прежде чем ток сможет повредить защищаемый участок электрической цепи.

Автоматические выключатели обычно помещают в пластмассовый корпус с выведенной рукояткой или кнопками, с помощью которых возможно отключение и включение цепи вручную.

Счетчики электроэнергии – предназначены для определения расхода электроэнергии.

Выключатели различного рода для скрытой и открытой проводки, тумблерного и барабанного типа – рассчитанные на коммутацию цепей с током до 6А. При больших токах используют пакетные выключатели.

Путевые и конечные выключатели. Они служат для коммутации цепей при механическом воздействии перемещающего механизма или его части, например кабины лифта. При этом поворотный рычаг аппарата включает или выключает цепь управления механизмом.

Электросиловое оборудование зданий.

Лифт. Лифтом называют стационарный подъемник прерывного действия с вертикальным движением кабины по жестким направляющим, установленный в огражденной шахте и предназначенный для транспорта грузов и пассажиров в зданиях. Лифт должен быть общедоступным, безопасным и комфортабельным. Передвижение, ускорение, замедление, точная остановка кабины, а также открывание и закрывание дверей как правило, осуществляются с помощью электропривода. Электропривод — это совокупность электромеханических устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов. Чаще всего перемещение лифта происходит вертикально, однако существуют и наклонные и горизонтально-вертикальные установки. Лифты оснащаются электроприводом с асинхронным короткозамкнутым двигателем, управление которым осуществляется контакторами.

Вентиляционные устройства. Вентиляционные устройства зданий служат для принудительной вентиляции помещений. Они располагаются в специальных вентиляционных камерах на чердаках или технических этажах зданий.

Вентиляционные системы оснащаются асинхронными короткозамкнутыми двигателями и управляются с помощью контакторов с дублированными кнопками управления, один комплект которых устанавливается в центральном пункте управления, а второй в вентиляционной камере непосредственно у вентилятора.

Насосные установки. Насосные установки предназначаются для создания дополнительного напора при водоснабжении высотных, а иногда и многоэтажных домов. Они оснащаются асинхронными короткозамкнутыми двигателями и располагаются в технических этажах зданий или в специальных помещениях.

Особенностями пожарных насосных установок, предназначенных для создания дополнительного напора воды при тушении пожара, является наличие двух взаимно резервирующих насосов, световой и звуковой сигнализации во время работы насосов. Автоматическое управление пожарными насосами производится от противопожарных датчиков температуры и дымовых извещателей, устанавливаемых в помещениях. Кнопочные посты ручного управления устанавливаются в нишах пожарных кранов на лестничных площадках или в других местах. Если в системе пожаротушения предусмотрено дымоудаление, то в нее кроме пожарных насосов входят вентиляционные устройства. В этом случае кнопочные посты имеют по две пары замыкающих контактов, одна из которых включает контактор пожарного насоса, а вторая управляет системой дымоудаления: открывает задвижки вытяжной шахты, запускает двигатели вентиляторов дымоудаления.

Устройства кондиционирования воздуха. Устройства кондиционирования воздуха предназначены для поддержания в помещениях постоянной температуры, влажности, чистоты, состава, скорости движения воздуха — наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологических процессов, работы оборудования и приборов. В гражданских зданиях в настоящее время получили большое распространение кондиционеры — агрегаты для обработки и перемещения воздуха. Кондиционеры бывают автономными со встроенными холодильными и нагревательными устройствами и неавтономными, снабжаемыми холодом и теплом от внешних источников. Электрическое оборудование кондиционеров состоит из электрических вентиляторов, насосов, компрессоров и электронагревателей.

Калорифер— это устройство для нагрева воздуха в помещениях, не имеющих стационарного отопления. Он представляет собой комбинацию вентилятора, оснащенного асинхронным короткозамкнутым электродвигателем, и трубчатого электронагревателя или спирального электронагревателя. Калорифер выполняет одну из функций кондиционера. Устройство калорифера позволяет менять температуру и скорость воздушного потока переключением ступеней нагрева и скорости электродвигателя, а в летнее время использовать его в качестве вентилятора.

Тепловая завеса. Тепловая завеса предназначена для разграничения холодного наружного воздуха (в зимнее время) и теплого воздуха внутри помещений у дверей или ворот, которые в связи с интенсивностью движения людей большое время находятся в открытом положении. Тепловая завеса является разновидностью калорифера и состоит из тех же частей, но в отличие от калорифера является, как правило, стационарной системой, расположенной непосредственно возле дверей магазинов, метрополитена, театров крупных учреждений. При этом струя воздуха направляется перпен­дикулярно направлению людских потоков.

Электроплиты. Электроплитами называются электротермические устройства для приготовления пищи.. Электроплиты имеют существенное преимущество перед газовыми, так как не выделяют вредных продуктов неполного сгорания газов.

В пищеблоках гражданских зданий применяют более мощные электрические устройства для приготовления и подогревания пищи: электрокотлы, электрожаровни, электромармиты — все они работают на принципе теплового действия тока в нагревательных элементах.

Нагревательный кабель. Тепловые полы с нагревательными кабелями применяют для отопления помещений. Здесь используется теплота, выделяемая током в токопроводящей жиле кабеля, уложенного в полу. Срок службы кабеля 50 лет.

Отопление нагревательными кабелями имеет преимущество в гигиеничности и экономичности по сравнению с другими системами электроотопления. Недостатком является высокая стоимость электроэнергии. Электрическое отопление по этой причине экономически менее выгодно, чем централизованное теплоснабжение от теплоцентралей. Однако при питании в часы малой нагрузки электростанций (ночное время) для некоторых районов страны оно может быть конкурентоспособным

Слаботочные устройства

К слаботочным устройствам гражданских зданий относятся электрические устройства малой мощности, а, следовательно, работающие при сравнительно низких уровнях напряжения и тока. В связи с этим в слаботочных устройствах можно использовать электроматериалы, не применимые в обычных электросетях. Для прокладки слаботочных распределительных сетей в зданиях предусматривают вертикальные и горизонтальные специальные каналы, отделенные от каналов других электротехнических устройств. На этажах зданий устанавливают слаботочные шкафы, в которых располагают распределительные и отпаечные коробки различных слаботочных сетей (рис. 1)

Радиофикация. Сигнал радиовещательной сети формируется на центральной станции проводного вещания, затем усиливается и передается на распределительные пункты по магистральным фидерным линиям, работающим на напряжении 960 В. От распределительных пунктов сигнал при напряжении 120 или 240 В передается по распределительным линиям ко всем зданиям прилегающего района. И магистральные, и распределительные линии представляют собой биметаллические (медь — сталь) или стальные провода, укрепленные на изоляторах радиостоек, которые устанавливают на крышах зданий. На радиостойках обычно устанавливают стоечный трансформатор, понижающий напряжение сигнала до 30 В для разводки внутри зданий.

Внутреннюю разводку выполняют изолированным двухжильным кабелем с железными (реже медными) жилами диаметром до 2,5 мм, поливинилхлоридной изоляцией. В поэтажных шкафах устанавливают ответвительные плинты — карболитовые клеммные коробки (см. рис.1). Разводка по помещениям производится скрыто или открыто двухжильным кабелем и заканчивается особой формы штепсельными розетками. Все радиоточки соединяют параллельно.

Телефонизация. Телефонизация предусматривается в зданиях, где потребность в телефонных номерах составляет более трех. Телефонная связь осуществляется через автоматические телефонные станции (АТС) по многожильным кабелям с медными проводниками в свинцовой или пластмассовой оболочке, которые прокладывают под землей в асбестоцементных трубах. Ввод в здание осуществляют, как правило, одним кабелем. Расстояние от колодца до места ввода не должно превышать 30 м. Труба вывода на поверхность должна иметь высоту 0,7 м. Кабель вводится в шкаф или отдельную коробку, представляющие собой набор клеммников в металлическом корпусе с крышкой и устанавливаемые в местах, доступных лишь для специального персонала (см. рис. 1).

Рис.1. Совмещенный слаботочный поэтажный шкаф:

1 — телефонная коробка; 2 — телевизионная коробка; 3 — ответвительные радиоплинты; 4 — стояки телефона, телевидения и радио (ответвительные сети не показаны)

По стенам здания кабель прокладывают открыто, но в особо опасных местах закрывают защитными кожухами высотой до 2,3 м от пола.

Пожарная сигнализация предназначена для обнаружения очага загорания и оповещения пожарных служб о возникновении пожара. Система пожарной сигнализации состоит из извещателей, сети пожарной сигнализации, приемной станции с источником питания и выносными пультами звуковой и световой сигнализации. Извещатели реагируют на сопутствующие возгоранию физические изменения параметров окружающей среды и преобразуют их в электрические сигналы, поступающие на приемную станцию, где они воспринимаются как сигналы тревоги. Тепловые извещатели работают на принципах термопар, биметаллической пластины, терморезисторов (резко меняющих сопротивление при изменении температуры), легкоплавкого замка. Они обычно реагируют на температуру 72 или 93 °С и защищают площадь в 15 м². Дымоизвещатели реагируют на дым с помощью чувствительных фотоэлементов или ионизационных камер. Ручные (кнопочные) извещатели служат для подачи сигнала тревоги вручную, некоторые из них обеспечивают двустороннюю связь с помощью микротелефонных трубок. Приемные станции принимают электрические сигналы от извещателей по соединительным проводам и передают их на выносные световые и звуковые сигнальные посты, а также позволяют включать автоматические средства пожаротушения и дымоудаления. Питание станций производится обычно от сети переменного тока 220 В от двух независимых источников, кроме того, станция должна иметь резервную аккумуляторную батарею. Звуковой сигнал о пожаре должен отличаться тональностью (ревуны, сирены) от звукового сигнала о неисправности (звонок).

Телевидение. Телевизионная сеть для приема телепередач в зданиях состоит из приемных антенн и распределительной сети.

Наружную антенну — общую для всего здания или его части

(например, секции жилого дома) — устанавливают на крыше здания, на стальной стойке высотой 5...10 м. В зависимости от числа принимаемых каналов антенны могут быть одноканальными, многоканальными и широкополосными — их форма различна. Они имеют антенные коробки для размещения согласующих устройств и защиты места присоединения кабеля распределительной сети от осадков и механических повреждений. Металлическая мачта антенны должна быть заземлена, обычно соединение с заземлителем осуществляется с помощью стальной оцинкованной проволоки диаметром не менее 4 мм.

Магистральный кабель прокладывают в вертикальных слаботочных каналах здания. Он имеет центральный медный проводник, изолированный от внешнего цилиндрического экранирующего проводника, выполненного в виде медной оплетки.

Внешний проводник имеет пластмассовую наружную изоляцию и заземляется. Абонентское распределительное устройство на 2, 4 или 6 ответвлений устанавливают в поэтажном слаботочном шкафу в металлической коробке. К нему присоединяют абонентские кабели, передающие сигнал к телевизионным приемникам. Устройство кабеля аналогично магистральному, но абонентский кабель обычно имеет меньшее сечение.

Диспетчерская связь. Ее применяют в жилых массивах для связи и оперативного управления техническими устройствами зданий, в первую очередь лифтами. В диспетчерском пункте устанавливают пульт, имеющий сигнальные и переговорные устройства. В подъездах, на площадках первого этажа и в кабинах лифтов располагают вторичные пульты, оборудованные кнопками вызова и переговорными устройствами. Связь между диспетчерским и вторичным пультами осуществляется с помощью многожильных кабелей. На пульте диспетчера имеется набор световых табло и переключателей. При неисправности на них появляется световой и звуковой сигнал. Диспетчер принимает его, дает соответствующее распоряжение и выключает сигнал, переводя переключатель в новое положение до устранения неисправности.

Электроакустическая система. Эта система предназначена для усиления звука во время конференций, концертов и т. п. Основная аппаратура состоит из блоков питания, усиления и управления. На сцене или в других местах зала устанавливают переносные микрофоны, снабженные гибким экранированным кабелем для подключения. В различных точках зала в соответствии с акустическим расчетом устанавливают громкоговорители. Электрическая связь между аппаратной, сценой и громкоговорителями осуществляется экранированным кабелем, проложенным скрыто в пластмассовых трубах.

Аппаратура системы синхронного перевода. Эта система состоит из блоков питания, усиления и коммутации и помещается в аппаратном помещении. Аппаратная и кабины-студии переводчиков должны быть отделены звукопоглощающими материалами, иметь хорошую звукоизоляцию, иметь окна в зал и между кабинами переводчиков. Кресла зрительного зала снабжаются головными телефонами, переключателями каналов (для выбора нужного языка) и регуляторами громкости. Электрическая связь между аппаратной, студиями переводчиков и кресельными устройствами осуществляется экранированным кабелем, прокладываемым в пластмассовых трубах скрыто в полу отдельно от других коммуникаций.

Система внутреннего телевидения. Эту систему часто выполняют совместно с системой синхронного перевода либо применяют автономно для учебных целей, для облегчения охраны складских и торговых помещений и т. д. Аппаратуру, состоящую из блоков питания, усиления, коммутации и видеоконтроля, устанавливают в аппаратном помещении. В зале или других помещениях устанавливают телекамеры, а в студиях переводчиков — видеоконтрольные устройства. Телекамеры могут быть неподвижными, а также иметь ручное или дистанционное наведение. Питание и управление телекамерами осуществляется через многожильный электрический кабель. Видеосигнал от телекамеры передается по коаксиальному кабелю, проложенному скрыто в пластмассовых трубах. Аппаратура блоков питания всех перечисленных систем питается от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 220 В. Потребляемая мощность, как правило, не превышает 5 кВт, а уровень напряжения около 30 В.

Катодная защита. Использование поверхности Земли в качестве проводника во многих электрических системах и сравнительно большое удельное сопротивление грунта приводит к возникновению точек с весьма различными потенциалами и в самом грунте и в конструкциях зданий, электрически с ним связанных, что является причиной возникновения блуждающих токов. Если железобетонные конструкции находятся в зоне действия блуждающих токов, то в анодных зонах стальной арматуры конструкция подвергается коррозийному разрушению: арматура ржавеет, смежные слои бетона из-за этого растрескиваются. Защитой конструкций от этих повреждений может служить изоляция конструкций от оборудования, находящегося под напряжением, которая должна осуществляться не только изоляционными прокладками, но и конструктивными решениями, например разделением конструкций здания швами и воздушными прослойками; изоляция подземных частей здания от грунта; изоляция конструкций от источников увлажнения. Следует также избегать введения в бетон добавок (например, хлорида кальция), увеличивающих электропроводность бетона.

Поскольку полная изоляция конструкций от блуждающих токов практически невозможна, в ряде случаев применяется катодная защита, которая представляет собой электрическую цепь, предназначенную для уменьшения возможного возникновения разности потенциалов в различных точках конструкций здания. Для этой цели в ожидаемых местах появления повышенного потенциала прикладывается напряжение, встречное предполагаемому. Величина этого напряжения обычно не превышает 1,1 В.

Вводно-распределительное устройство (ВРУ)

Служит для:

• присоединения внутренних электросетей электроустановок к внешним питающим кабельным линиям;

• распределения электроэнергии;

• защиты от перегрузок и короткого замыкания отходящих линий;

• разграничения ответственности за эксплуатацию электросетей между персоналом городской сети и персоналом потребителя (за ВРУ электросети находятся в ведении потребителя).

В них смонтированы:

• вводные 2^х позиционные рубильники, позволяющие осуществлять резервирование при выходе из строя одной из питающих линий;

• аппараты защиты – предохранители или автоматические выключатели;

• счетчики электроэнергии;

• трансформаторы тока;

• амперметры и вольтметры;

• сигнальные лампы;

• конденсаторное устройство для подавления радиопомех.

ВРУ выполняют в виде щитов, смонтированных в металлических шкафах.

Электроснабжение зданий

В сельской местности электроснабжение зданий осуществляется от ВЛ изолированными вводами в здания на щиток учета электроэнергии и от него по внутренней электропроводки к местам потребления.

В городских условиях электроснабжение зданий осуществляется путем прокладки подземных кабельных линий (КЛ) от 2-х различных трансформаторных подстанций для обеспечения большей надежности в электроснабжении. Эти питающие сети отходят от источников питания к распределительным шкафам (РШ), от которых по стоякам и поэтажно через щитки учета электроэнергии по внутренней электропроводке к местам потребления.

Распределение электроэнергии осуществляется по сетям, имеющим различные схемы. Построение схемы зависит от:

- напряжения сети;

-уровня электронагрузок;

- требования к надежности электроснабжения;

- экономичности

- простоты и удобства обслуживания;

- конструктивных и планировочных особенностей здания.

Напряжение сети: 380/220 В – наиболее экономично для жилых и общественных зданий.

Простота и удобство обслуживания:

-удобство эксплуатации;

- наглядность схемы;

- простота схемы.

Отсюда вытекает, необходимость удобного расположения ВРУ здания, обеспечивающего наиболее простой 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. Если в жилое здание встраиваются различные предприятия и учреждения, схема сети усложняется в связи с необходимостью комплексного питания потребителей собственно здания и встроенных помещений. Схема должна отвечать требованиям надежности для всех потребителей.

Оценка и выбор схемы могут производиться только по совокупности всех показателей применительно к конкретным условиям сооружаемой электроустановки.

Электрические сети.

Для выполнения электросетей применяются неизолированные (голые) и изолированные провода, кабели, токопроводы.

Голые провода не имеют изолирующего покрова. Их можно прокладывать только в условиях, исключающих случайные прикосновения к ним людей, что может привести к замыканию. Их подвешивают к опорам при помощи изоляторов и арматуры на открытом воздухе.

Внутри помещений сети выполняют изолированными проводами, т.е. проводами, имеющими изолирующие, а иногда и защитные покровы.

Кабель – многопроволочный провод или несколько скрученных вместе изолированных проводов при помещении их в общую герметическую оболочку. Силовые кабели предназначены для прокладки в земле, под водой, на открытом воздухе и внутри помещения.

Токопровод – устройство, предназначенное для канализации электрической энергии при открытой прокладке в производственных и электротехнических помещениях, по опорным конструкциях, колоннам и фермам зданий. К токопроводам относятся шинные магистрали различного исполнения, которые называются шинопроводами.

Материалы для токоведущих частей проводов и кабелей – медь, алюминий, их сплавы и сталь.

Классификация сетей.

По назначению электрические сети жилых и общественных зданий делятся на питающие и распределительные.

Питающей сетью называют линии, идущие от трансформаторной подстанции до ВРУ и от ВРУ до силовых распределительных пунктов силовой сети и до групповых щитков в осветительной сети.

Распределительная сеть – это линии, идущие от распределительных пунктов в силовой сети до силовых электроприемников.

Групповой сетью называют линии, идущие от групповых щитков освещения до светильников в осветительной сети. Линии от этажных групповых щитков к электроприемникам квартир жилых домов тоже называют групповыми.

По принципу построения схем сети разделяются на разомкнутые и замкнутые.

Разомкнутая сеть состоит из разветвленных линий к электроприемникам или их группам и получает питание с одной стороны.

Рис. . Схема разомкнутой питающей сети секции здания:

1 — автоматический выключатель; 2 —стояк; 3 — ввод в квартиру

Недостатки – при аварии в любой точке сети питание всех потребителей за аварийным участком прекращается.

В разомкнутой сети поддержание необходимого уровня напряжения на зажимах электроприемников в различное время суток без специальных устройств затруднительно. По этим причинам, несмотря на свою простоту, разомкнутые сети не всегда являются оптимальными, что особенно сказывается при высоком уровне нагрузок и большом числе присоединенных электроприемников.

Замкнутая сеть может иметь 1, 2 и более источников питания, действующих одновременно.

Рис. Схема замкнутой питающей сети жилого дома:

1,2 — автоматические выключатели; 3 — автоматический выключатель (слабая связь); 4 — стояк; 5 — ввод в квартиру.

При аварии в любой точке сети в первую очередь должен отключиться автоматический выключатель 3, затем автоматический выключатель в той линии, где произошло КЗ. При этом половина сети остается в работе, установка тока трогания автоматического выключателя 3 или номинальный ток плавкой вставки предохранителя, выбирается существенно ниже, чем у автоматического выключателя (предохранителя) 1 и 2.

Замкнутые сети используются в крупных жилых комплексах со встроенными предприятиями обслуживания, магазинами и зрелищными предприятиями.

Сети могут выполняться по радиальной, магистральной и смешанной схемам.

По радиальной схеме от ВРУ отходят питающие линии без разветвлений к отдельным электроприемникам или отдельным распределительным пунктам (щитам), от которых в свою очередь питаются электроприемники

Достоинство- надежность, т.к. при выходе из строя одной питающей линии отключается только 1 электроприемник или группа электроприемников, присоединенных к одному распределительному пункту.

Рис. Радиальная схема силовой сети:

1 — распределительный щит; 2 — автоматический выключатель;

3 — пусковой аппарат; 4 — линия; 5 — распределительный пункт;

6 — электроприемник.

Недостатки:

- большое число питающих линий;

-увеличение протяженности сети, следовательно, увеличение расхода цветного металла;

- увеличение количества коммутационных аппаратов.

Рис. Магистральная схема силовой сети:

1 — распределительный щит; 2 — автоматический выключатель; 3 — питающая линия; 4 — силовой распределительный пункт;

5 — электроприемник; 6, 7, 8— электроприемники, включенные в «цепочку»

В жилых домах к одной питающей горизонтальной линии могут быть присоединены один или несколько стояков, от которых отходят ответвления к этажным щиткам.

При питании зданий с относительно небольшими нагрузками, например жилых домов высотой до 5 этажей, небольших бытовых мастерских и магазинов, большей частью применяют магистральные схемы с питанием нескольких зданий одной линией. Магистральные схемы широко используются в воздушных сетях при питании мелких зданий в небольших городах и поселках.

Магистральные схемы дешевле радиальных, но менее надежны.

Электробезопасность.

Эксплуатация электрооборудования пред­ставляет собой опасность для людей. В результате прикосновения к частям оборудования, которые находятся под напряжением, в теле человека возникает электрический ток, поражающий кожу, мышцы, нервную систему, органы кровообращения и дыхания.

Тело человека обладает электрическим сопротивлением, величина которого изменяется в широких пределах (500…100 000 Ом) и зависит от многих причин: толщины и состояния кожного покрова и его влажности, условий окружающей среды, душевного состояния и др. Наибольшее сопротивление току оказывает верхний слой кожи. Степень поражения организма человека током существенно зависит от длительности его воздействия. Кожный покров подвергается воздействию тока, нагревается, затем обугливается и резко снижает сопротивление. При этом ток в организме увеличивается, вызывая тепловое разрушение внутренних органов. Ток в 0,1 А считается смертельным, ток в 0,05 А — опасным. Человек начинает ощущать ток в 0,005 А. Для разных людей эти величины неодинаковы. Тяжесть электротравмы зависит от пути тока, т. е. от того, какими местами тела человек прикоснулся к точкам с разными потенциа­лами.

Для исключения возможности электротравматизма необходимы следующие мероприятия:

1) части электрооборудования, находящиеся под напряжением, ограждают для предотвращения случайного к ним прикосновения;

2) следует обеспечить надлежащую изоляцию токоведущих частей; в некоторых случаях электрооборудование делают с двойной изоляцией. Неукоснительно должен проводиться контроль сопротивления изоляции;

3) в помещениях с повышенной опасностью или в особо опасных применяют пониженное напряжение;

4) все металлические нетоковедущие части электрооборудования заземляют;

5) применяют систему защитного отключения;

6) приборы освещения подключают так, чтобы винтовые токоведущие гильзы патронов были присоединены к нейтральному, а не фазному проводу; 7) корпуса чугунных или стальных ванн соединяют с помощью стальных полос с трубами водопровода для выравнивания потенциала, который может появиться на корпусе ванны при повреждении скрытой проводки в конструкциях зданий.

Молниезащита зданий.

Молниезащита — это комплекс сооружений, позволяющих снизить последствия попадания молнии в защищаемый объект. Воздействие молнии может быть прямым — тепловое, динамическое и электрическое действие тока, а также вторичным — появлением э. д. с. на различных частях здания и связанных с этим явлений. Пои ударах молнии на крышах зданий даже в 100 м от удара кратковременно может держаться потенциал в десятки тысяч вольт.

Здания защищают молниеотводами, которые состоят из молние-приемника, токоотвода и заземлителя. Молниеприемники могут быть стержневыми и тросовыми, они принимают на себя удар молнии и должны быть расположены на самых высоких точках зданий. Молниеприемники выполняют из стали, ими могут быть металлические конструкции сооружений: трубы, кровля, сетка и т. д. Длина стержней, выступающих над кровлей, составляет 0,2. . .1,5 м, сечение должно быть не менее 100 мм². Одиночный стержневой молниеотвод высотой до 60 м защищает площадь радиусом, равным полторы высоты; при высоте 60 м и более — с радиусом 90 м. Тросовые молниеприемники выполняют в виде стального оцинкованного многопроволочного троса сечением не менее 35 мм². При неметаллической кровле применяют металлическую сетку с размером ячейки не более 20 м, укладываемую на поверхности кровли. Металлическая кровля соединяется с токоотводами с помощью болтов с шайбами.

Токоотводы соединяют молниеприемники с заземлителями и представляют собой стальные провода, проложенные по стенам и крыше зданий по наикратчайшему пути. В качестве токоотводов применяют круглую, прямую, угловую и трубчатую сталь сечением около 25 мм² внутри зданий и около 50 мм² вне зданий и в земле. Возможно также использование металлических конструкций зданий, если они надежно соединены с землей. Заземлителями называют совокупность проводников, непосредственно соприкасающихся с почвой. Сопротивление заземления не должно превышать 30 Ом.

Высотные здания в 150 м и выше обыкновенно имеют стальной каркас, соединенный с землей, поэтому нет необходимости устанавливать молниеприемники и токоотводы, роль которых выполняет каркас здания. В этом случае общее сопротивление молниезащиты не должно превышать 1 Ом. Для защиты людей и оборудования в высотных зданиях необходимы следующие мероприятия: всю электропроводку выполняют в стальных трубах; металлические части оборудования, нейтрали трансформаторов, трубы электропроводки соединяют со стальным каркасом здания.

Эксплуатация ремонт и реконструкция

Особая опасность в отношении возникновения пожаров и электро­травматизма требует при обращении с электрооборудованием строгого и обязательного выполнения соответствующих правил и норм, опубликованных в следующих нормативных документах: «Правила устройства электроустановок», «Правила технической эксплуатации и техники безопасности при эксплуатации электроустановок», «Система стандартов безопасности труда».

Все работы, связанные с эксплуатацией, ремонтом, монтажом и наладкой электрооборудования, должны выполняться только специально обученными лицами — электромонтерами и электромонтажниками, имеющими соответствующие удостоверения. Все эти работы должны оформляться документально и производиться, как правило, при полностью снятом напряжении.

В процессе эксплуатации, текущего ремонта и планово-преду­предительного ремонта возможна частичная замена осветительной, коммутационной, защитной, слаботочной аппаратуры, проводов групповых (силовых и осветительных) абонентских слаботочных линий и т. п. При переводе электрооборудования зданий на другое напряжение заменяют силовые трансформаторы и другое электрооборудование. При капитальных ремонтах и реконструкциях зданий его электрооборудование подлежит полной замене. При ремонтах лифтов, систем вентиляции, кондиционирования, пожаротушения и т. п. работы производят совместно со специалистами, обслуживающими эти системы.

Электрические сети строительных площадок

На строительных площадках для питания электроэнергией строительных механизмах и электроосветительных установок сооружаются в основном временные электросети, состоящие преимущественно из воздушных линий, как более дешевых и легко выполнимых. Внутри строящихся зданий выполняются временные электропроводки.

Электросети на строительных площадках имеют специфические особенности, связанные с питанием электроэнергией строительных машин и механизмов. При изменении типа этих машин, их расположения и количества меняется и местоположение центров электронагрузки на территории строительства.

Особенность – они должны быть мобильны (подвижны), способны быстро следовать за изменениями электронагрузки.

В связи с этим на строительстве играют большую роль переносные участки электросетей, выполняемые преимущественно шланговыми кабелями, так называемые инвентарные электротехнические устройства разного рода, легко перемещаемые.

К таким устройствам относятся:

- передвижные трансформаторные подстанции;

- передвижные и переносные распределительные шкафы;

- подключательные пункты;

- осветительные вышки;

- пусковые ящики для электродвигателей.

Переносные участки электросетей и инвентарные устройства в сочетании с временными воздушными линиями обеспечивают подачу электроэнергии в различные точки строительной площадки в короткие сроки и с минимальными затратами. Все электросети сооружают в соответствии с требованиями «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ). К временным электросетям предъявляются те же требования, что и к постоянным. Строгое соблюдение этих требований при сооружении временных электросетей является необходимым условием обеспечения электробезопасности работающих на строительной площадке.

Электроприводом называют электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение рабочих органов машины или исполнительного механизма. Электрическая часть электропривода состоит из электродвигателя, преобразующего электрическую энергию в механическую, и электроаппаратуры, служащей для управления электродвигателем. Вращающий момент, создаваемый на валу электродвигателя, передается через него и рабочие органы машины на вал рабочей машины с помощью передаточных устройств: муфт сцепления, шестерен, редукторов, цепей, ремней, называемых передачей и представляющих собой механическую часть электропривода.

По структуре схемы передачи энергии от электросети к рабочим органам машин различают три основных типа электропривода: групповой, одиночный, многодвигательный.

Групповым называют электропривод, у которого от одного электродвигателя с помощью трансмиссии приводится в действие несколько (группа) рабочих машин.

Одиночный привод, наиболее распространенный, применяется для приведения в действие одним электродвигателем одной какой-либо рабочей машины: конвейера (транспортера), насоса, компрессора и др. При применении одиночного привода можно выбрать для рабочей машины электродвигатель, соответствующий требованиям различных производственных процессов. В известных случаях необходимы электродвигатели со строго постоянной скоростью вращения, в других — требуется автоматическое снижение скорости вращения электродвигателя при увеличении нагрузки на валу рабочей машины (тяговые устройства, бу­ровые установки). Некоторые установки не требуют регулирования скорости или изменения направления вращения (центробежные насосы, компрессоры), другие, наоборот, нуждаются в этом (крановые установки).

Примером многодвигательного привода может служить экскаватор ЭКГ-4, имеющий четыре электродвигателя: первый — для подъема груза, второй — для напора на грунт, третий — для поворота и четвертый — для передвижения. Многодвигательный привод позволяет выбрать электродвигатель для каждого рабочего органа машины с необходимыми механическими характеристиками. При этом создаются наиболее благоприятные условия для автоматизации производственных процессов.

По степени автоматизации привод можно разделить на: авто­матизированный, полуавтоматизированный, ручной.

Электродвигатели характеризуются номинальными данными, к числу которых относятся следующие величины: мощность; напряжение; скорость вращения; коэффициент полезного действия; коэффициент мощности.

При эксплуатации электропривода электродвигатель должен быть немедленно отключен:

- при несчастном случае с человеком;

- появлении дыма или огня из электродвигателя;

- сильной вибрации электродвигателя;

- поломке приводимого механизма;

-недопустимом нагреве подшипников;

- чрезмерном снижении скорости электродвигателя, сопровождающимся сильным его нагревом;

- неожиданном непреодолимом стопорении двигателя.