3640

УДК 628.95

М.А. Герасименко, А.А. Герасименко, Д.Г. Козлов

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ ИСТОЧНИКОВ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ

Данная статья рассматривает виды светодиодных источников и способы их использования в защищенном грунте. Доказана целесообразность применения LED источников в тепличных хозяйствах, позволяющая снизить энергопотребление на досвечивание растений в процессе стимулирования роста и тем самым снизить себестоимость продукции

Ключевые слова: светодиод, излучение, урожай, энергоэффективность

Современный рынок модернизируется ежедневно. Кардинальные изменения осуществляются и в тепличном освещении. Знакомые нам лампы накалывания и люминесцентная подсветка постепенно уходят в далекое прошлое, подходящими им последователями становится светодиодные источники. Сегодня большое количество садоводов используют их для повышения показателей урожая. Кроме теплиц данная технология используется также в оранжереях, зимних садах, травяных аквариумах, практически везде, где нужно создать максимальный эффект роста растений.

Используя такие усовершенствованные осветительные приборы в теплице можно получить определенные преимущества, а также сделать все необходимые работы по установке и сборке оборудования собственноручно [9].

Светодиодные лампы обеспечивают растения незаменимый для их роста свет, который преобразовывается в волны различной длины. Таким образом, флора теплиц поглощает только тот спектр излучения, который ему необходим. Кроме того, излучения ламп максимально приближено к естественным солнечным лучам. В их гамму входят только наиболее благоприятные для роста растений волны [1, 3-6].

Отличительной чертой светодиодов является направленность их светового потока преимущественно в одном направлении. Поэтому светодиодные лампы для теплиц упорядочены под определенными углами (обычно 60, 90, 120 градусов), их выбор зависит от культур, выращиваемых в парнике [2, 7, 10].

201

Вреализации давно имеются десятки моделей разнообразных светодиодных осветительных элементов для сельскохозяйственных нужд. Можно приобрести как отдельные части, так и готовые приборы, способные освещать большие площади. Все светодиодные лампы – это LED-лампы, их корпус обладает повышенной защищенностью от проникновения пыли и воды. Они создаются под различные типы цоколей, специальное покрытие предотвращает развитие коррозии, предусмотрены также разные варианты креплений.

Светодиоды делятся на 2 вида: фотопериодические и постоянные. Фотопериодические устанавливаются при потребности продления светового дня на несколько часов, а постоянные для круглосуточного освещения теплицы. Выбор зависит от вида выращиваемых растений, их потребности в освещении, наиболее используемыми считаются фотопериодические.

Основными достоинствами светодиодных ламп являются прочность, направленность излучения, минимальное энергопотребление, простота монтажа, экологическая чистота.

Недостаток, на данный момент, у них только один – стоимость. Но так как цены на коммунальные услуги регулярно повышаются, а использование LED освещения позволяет платить

в10 раз меньше, то первоначальные высокие затраты быстро окупаются. Важную роль при выборе лампы играет световой пучок, длина волны определяет принадлежность к тому или иному цветовому спектру. Существует шесть типов светодиодных ламп (красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие) отличия их заключаются в длине волны и цвете. В сельском хозяйстве не используется ультрафиолет, но применяется обычный фиолет и инфракрасное излучение, так как длина их волн оказывают положительное влияние на развитие культур.

Втеплицах с длинными рядами стеллажей вместо светодиодных светильников экономичнее использовать светодиодную ленту. Она представляет собой мягкую полосу с вкрапленными в нее источниками света. Обратная сторона снабжена клейкой основой, что облегчает крепление. Такие полосы выпускают двух типов: декоративные, которые не дадут культурам требуемой мощности светопотока и тепличные с более мощными диодами [11, 12].

202

Освещение для теплиц особенно актуально весной и осенью, когда световой день заметно сокращается. Кроме того, свет для теплиц необходим в зимнее время для правильного развития и полноценного роста растений. Длительность светлого периода не должна быть менее 12 ч, лучше 16, необходимый промежуток времени для покоя – 6 ч. Монохромное искусственное освещение теплиц создает стрессовые условия для выращивания тепличных культур: овощи, фрукты меняют вкус, теряют многие полезные свойства, порой могут быть непригодны в пищу. Цветы же растут быстрее, монохром способствует более яркой, насыщенной окраске. Одно из важных условий хорошего урожая – обеспечение в теплице полноценного солнечного освещения:

-фиолетовые, синие лучи благоприятно влияют на фотосинтез, растения крепнут, быстро растут;

-желтый, зеленый сегмент – угнетают фотосинтез, растения неестественно вытягиваются, болеют;

-оранжево-красный – обеспечивает благоприятные условия для цветения, развития плодов, но избыток лучей приводит к гибели урожая.

Ультрафиолет создает условия, способствующие накоплению витаминов, повышает устойчивость к холодам.

Светодиодные светильники для теплиц (LED) по одиночке создают монохромное освещение, но огромный спектр изделий позволяет подобрать комбинацию из светодиодов и составить благоприятный спектр индивидуально под каждый вид растений. Светодиоды для теплиц экономичны, долговечны, работают исправно при низком напряжении. Интенсивность света можно регулировать их количеством и размещением ламп на разной высоте. При росте саженцев лучше освещение теплицы светодиодными лампами синего спектра, для созревания плодов следует использовать оранжевый и красный сегмент лучей.

Все осветительные приборы, которые планируется использовать в теплицах, оранжереях или парниках, должны соответствовать основным требованиям: водонепроницаемость, пылезащищенность, безопасность для здоровья человека.

На практике существует два метода искусственного освещения в теплицах: досвечивание и полное освещение. В большинстве случаев используют первый вариант. Освещение включают на несколько часов в вечернее и утреннее время, пока

203

световой день не будет достаточно продолжительным. Этот метод экономичный и осуществляется в автоматическом режиме. Полное освещение применяется, если парник расположен в глубокой тени.

Многих так же интересует информация, связанная с расчётом искусственного освещения теплиц. Для расчёта искусственного освещения теплицы, необходимо учесть следующие параметры:

-высота размещения источников света над первым листом;

-тип ламп, их мощность

-какую культуру следует осветить, растения разных видов требуют разную интенсивность лучей;

-общая площадь освещения;

-в какой сезон планируется досвечивание.

Уровень освещения, необходимый для качественного выращивания растений регламентируется агрономическими нормами, минимально допустимый 6…7 кЛк. Исходя из нормативного показателя рассчитывается интенсивность и продолжительность досвечивания теплицы. Осенью, весной меньше, зимой, соответственно, требуется более продолжительный период.

Для достижения минимума освещенности подходят светильники для теплиц, удельная мощность которых 50…100 Вт/м2. Количество ламп определяется при проектировании осветительной системы на основе расчета для индивидуального проекта. Гарантированно хороший урожай получается при среднем уровне освещенности 10…12 кЛк, до 20 кЛк.

Приведем примерный расчет применим формулу:

F E S ,

Ки

где F – необходимый световой поток, лм; Е – уровень освещенности, лк; S – площадь, м2; Ки – коэффициент, определяющий использования потока (для ламп с внешним отражателем – 0,4, встроенным – 0,8).

Допустим, требуется осветить теплицу площадью 18 м2, уровень освещенности 10000 люкс.

F 10000 18 450000люмен. 0,4

Выбираем из каталога LED-светильник на 180 Вт (18000 лм), такой поток может обеспечить: 450000/18000, что примерно равно 25 лампам. Далее подбираем высоту, на которой будут

204

располагаться лампы. Для точного вычисления высоты подвеса, следует провести эксперимент, замерить интенсивность люксметром.

Таким образом, из выше всего сказанного, можно сделать вывод, что освещение теплицы именно светодиодными лампами считается наиболее оптимальным и имеет огромное количество преимуществ, за счет которых обеспечивается высокая эффективность. Применение светодиодных ламп допускает в разы снижать затраты на электроэнергию, такие светильники отличаются простым монтажом и эксплуатацией. Высокая стоимость окупается не только за счет экономии на электроэнергии, но и при помощи увеличения урожайности. На сегодняшний день рынок светодиодных технологий предлагает большой выбор осветительных приборов, при этом необходимо принимать во внимание цену приобретаемых светильников, чтобы их применение оказалось наиболее разумным.

Литература

1.Бушлякова, Л.В. Светодиодные светильники как источник устойчивого развития растений защищенного грунта / Л.В. Бушлякова, Д.Г. Козлов // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники, инженерные идеи XXI века: Труды Всерос. студ. научн.-техн. конф. 19-20 мая 2015. – Воронеж: ФГБОУ ВО ВГТУ.

–С. 81-84.

2.Бушлякова, Л.В. Реальность и перспективы применения светодиодных светильников в тепличных хозяйствах / Л.В. Бушлякова, Д.Г. Козлов // Молодежный вектор развития аграрной науки: Материалы 66-й научной студенческой конференции. – Ч. 1. – Воронеж:

ФГБОУ ВО ВГАУ, 2015. – С. 35-38.

3.Гужов, С. Концепция применения светильников со светодиодами совместно с традиционными источниками света / С. Гужов, А. Полищук, А. Туркин // Современные технологии автоматизации. – 2009. – № 4. – С. 80-84.

4.Козлов, Д.Г. Общие тенденции развития светового дизайна средствами LED-технологий / Д.Г. Козлов // Вестник Воронежского государственного аграрного университета, № 2 (49), 2016. – С. 146-154.

5.Козлов, Д.Г. Светотехника и электротехнологии: учебное пособие / Д.Г. Козлов, Р.К. Савицкас. – Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2014. – 363 с.

205

6.Козлов, Д.Г. Энергосберегающее светодиодное освещение в условиях защищенного грунта / Д.Г. Козлов // Агропромышленный комплекс на рубеже веков: Материалы международной научнопрактической конференции, посвященной 85-летию агроинженерного факультета. – Воронеж: Воронежский ГАУ. – 2015. – С. 73-79.

7.Кузьмина, С.В. Исследование светотехнических характеристик системы общего искусственного освещения / С.В. Кузьмина, Л.Н. Титова. // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи ХХI века: труды Всероссийской студенческой науч.-техн. конф. – Воронеж: ФГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» – 2016. – С. 125-127.

8.Кузьмина, С.В. Энергосбережение в системах освещения с использованием светодиодов / С.В. Кузьмина, Л.Н. Титова // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники. Инженерные идеи ХХI века: труды Всероссийской студенческой науч.- техн. конф. Воронеж: ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015. – С. 85-87.

9.Освещение теплицы светодиодными лампами: особенности и преимущества, виды и способы монтажа своими руками –

[Электронный ресурс] – Режим доступа: http://sadruogorod.ru/ svoimi- rukami/7309-osveshhenie-teplicy-svetodiodnymi-lampami.html

10.Павленко, М.С. Светодиодный источник как альтернатива люминесцентным лампам и лампам накаливания / М.С. Павленко, Д.Г. Козлов // Молодежный вектор развития аграрной науки: Материалы 67-

йнаучной студенческой конференции. – Ч. 2. –Воронеж: ФГБОУ ВО ВГАУ, 2016. – С. 109-114.

11.Панченко, А.А. Применение и характеристики LEDосвещения / А.А. Панченко, Д.Г. Козлов // Молодежный вектор развития аграрной науки: Материалы 67-й научной студенческой конференции. – Ч. 2. – Воронеж: ФГБОУ ВО ВГАУ, 2016. – С. 124-130.

12.Прищеп, Л.Г Эффективная электрификация защищенного грунта / Л.Г. Прищеп. – М.: Колос, 1980. – 208 с.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I»

206

УДК 621.311.1

Н.А. Радченко, С.А. Горемыкин, Н.В. Ситников

ПОЯСНЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ В СИСТЕМАХ TN

В данной статье рассмотрены противоречия в действующих нормативно-технических документах и часто возникающие вопросы практического характера, связанные с выполнением заземления. Выявлена и обоснована необходимость в реализации единой и взаимосвязанной нормативно-технической базы с целью унификации имеющихся на данный момент требования к выполнению заземления

Ключевые слова: заземление, повторное заземление, сопротивление заземлителя, противоречие в стандартах, система заземления ТN, ПУЭ

В настоящее время с увеличением разнообразия электроустановок зданий и сооружений возросла номенклатура потребителей электрической энергии, и как следствие, повысилась вероятность поражения электрическим током. Для обеспечения правильного функционирования электрооборудования, а вместе с тем и электробезопасности человека необходимо применять технически правильно выполненное заземление. До настоящего момента основные требования к его выполнению были оговорены в правилах устройств электроустановок (ПУЭ), правилах технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП), действующих стандартах ГОСТ Р 50571.5.54-2013, ГОСТ 30339-95 и ГОСТ 30331.1-2013. В настоящий момент вступил

всилу новый нормативный документ СП 76.13330.2016 (далее по тексту СП), требования которого необходимо также учитывать. При подробном рассмотрении каждого из выше отмеченных нормативных документов возникает множество вопросов и противоречий, о которых и пойдет речь в данной статье.

Следует начать с того, что требования ПУЭ в соответствии со статьей 46 ФЗ от 27.12.2002 N 184-ФЗ (ред. от 29.07.2017) "О

техническом регулировании" подлежат обязательному исполнению

вчасти защиты и здоровья граждан, следовательно, требования к выполнению заземления являются обязательными для выполнения. В то же время, в соответствии с п. 6.12.2 СП, при монтаже

207

защитного заземления и системы уравнивания потенциалов электроустановок следует соблюдать требования, изложенные в ГОСТ 30331.1, ГОСТ Р 50571.3, ГОСТ Р 50571.5.54 [1].

Все выше сказанное дает основания полагать, что все перечисленные нормативные документы носят не рекомендательный, а обязательный характер, однако из сказанного в п. 6.12.2 СП не ясно издательством какого года следует руководствоваться.

На практике часто возникают вопросы, на которые сложно найти однозначный ответ, поэтому приходится рассматривать все выше отмеченные нормативные документы в совокупности. К примеру, рассмотрим ситуацию, когда в системе заземления типа ТN необходимо выполнить повторное заземление нулевого проводника в жилом доме. Возникает вопрос: «Где конкретно должно быть выполнено повторное заземление, на вводе в здание или в месте ответвления от воздушной линии (ВЛ) к вводу (т.е. на опоре) и какое значение параметра сопротивления заземлителя должно быть?»

В п. 1.7.61 ПУЭ 7-го издания отмечено, что сопротивление заземлителя повторного заземления не нормируется [2]. В тоже время, в соответствии с п. 1.7.103 ПУЭ того же издания при напряжении 380 В сопротивление заземлителя каждого из повторных заземлителей должно быть не более 30 Ом [2]. Таким образом, два выше отмеченных пункта противоречат друг другу. В тоже время, в таблице 36 ПТЭЭП есть информация о том, что в электроустановках сетей напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтралью, наибольшее допустимое значение сопротивления заземляющего устройства электроустановки составляет 30 Ом [3], но понять для какого типа заземления (повторного, рабочего или защитного) приведено данное значение сопротивления заземляющего устройства, не представляется возможным.

Далее, при подробном анализе упоминаемых выше нормативных документов было выяснено, что повторное заземление PEN-проводника должно быть выполнено на концах ВЛ или ответвлений от них длинной более 200 м, а также на вводах ВЛ к электроустановкам, в которых в качестве защитной меры при косвенном прикосновении применено автоматическое отключение питания (п. 1.7.102 ПУЭ 7-е издание) [2].

208

В тоже время, референт Ростехнадзора Виктор Шатров оставляет следующий комментарий по данному вопросу: «Воздушные линии электропередачи используются во многих случаях для электроснабжения небольших потребителей, наибольшая мощность каждого из которых редко превышает 10 кВт. В этом случае достаточным является наличие заземлителя повторного заземления ВЛ, если расстояние до него не превышает 100 м. Выполнение повторного заземления непосредственно на вводе в здание не обязательно», не ссылаясь при этом на нормативные документы.

Таким образом, п.1.7.61 носит рекомендательный, а п. 1.7.102 предписывающий характер, причем рекомендательный характер отменяется введением в действие предписывающего характера.

Исключением из выше сказанного являются мобильные (инвентарные) здания из металла или с металлическим каркасом для уличной торговли и бытового обслуживания населения, для которых в п.4.3.3 ГОСТ 30339-95 допускается не выполнять повторное заземление на вводе в здание, если сеть выполнена проложенным в земле кабелем или является воздушной линией длиной менее 200 м (при условии хотя бы одного повторного заземления при длине ВЛ более 200 м) [4]. В соответствии с тем же пунктом ГОСТ 30339-95 сопротивление повторного заземления нулевого рабочего проводника (для системы ТТ) или нулевого защитного проводника (для системы ТN-S) не должно превышать 30 Ом [4].

В свою очередь, на сегодняшний день электроснабжающая организация в технических условиях на присоединение объекта электроснабжения к своей сети требует от заявителя выполнить комплектацию вводно-распределительного устройства (ВРУ) устройством контура заземления, параметры которого не оговаривают.

Таким образом, на основе анализа выше отмеченных нормативных и технических документов, выяснили, что при получении электроснабжения по системе TN, потребитель обязан обеспечить повторное заземление на вводе в здание по требованию энергоснабжающей организации и п. 1.7.102 ПУЭ, хотя нормативные документы при определенных условиях, рассмотренных выше (например, п. 1.7.61 ПУЭ 7-го издания, п.4.3.3 ГОСТ 30339-95) допускают его отсутствие.

Также, в определенных случаях анализ отмеченных выше нормативных документов не дает однозначных ответов на

209

поставленные вопросы. Так в п. 6.7.10.2 СП сказано: «На двух трансформаторных подстанциях, работающих в режиме с глухозаземленной нейтралью, для исключения протекания токов нулевой последовательности по элементам защитного заземления трансформаторной подстанции не допускается заземление нейтральной точки трансформатора. Общая PEN-шина должна быть изолирована. Присоединение заземляющего проводника, соединяющего PEN-шину с заземлителем подстанции, должно осуществляться в нейтральной зоне PEN-шины, преимущественно в

еесредней части» [1].

Втоже время в п. 1.7.98 ПУЭ сказано: «Для подстанций напряжением 6-10/0,4 кВ должно быть выполнено одно общее заземляющее устройство, к которому должны быть присоединены:

1) нейтраль трансформатора на стороне напряжением до 1 кВ, 2) корпус трансформатора и т.д.» [2]. Кроме того, в п. 1.7.101 ПУЭ указано числовое значение данного сопротивления заземляющего устройства (при линейном напряжении 380 В, не более 4 Ом с учетом повторных заземлений PEN-проводника) [2]. В тоже время, согласно п. 1.7.100 ПУЭ нейтраль трансформатора не подлежит непосредственному соединению с контуром заземления, только в том случае, если в PEN-проводнике, соединяющем нейтраль трансформатора (генератора) с шиной PEN распределительного устройства, установлен трансформатор тока. Заземляющий проводник в таком случае должен быть присоединен не к нейтрали трансформатора (генератора), а к PEN-проводнику за трансформатором тока, при этом трансформатор тока необходимо располагать как можно ближе к нейтрали трансформатора (генератора) [2].

Таким образом, данное толкование (п. 1.7.101 ПУЭ) «в корне» не совпадает с п. 6.7.10.2 СП, в связи с чем, в процессе выполнения проектных и электромонтажных работ возникает вопрос: «Каким требованием из перечисленных выше руководствоваться?». Помимо этого, термина «нейтральной зоны PEN-шины» нет ни в одном нормативно-техническом документе, что вносит еще больше неясности при рассмотрении данного вопроса.

Также следует отметить, что в действующих нормативных документах не оговорены четкие указания по выполнению повторного заземления у потребителя, получающего питание по воздушным изолированным линиям (ВЛИ).

210