книги из ГПНТБ / Электрические сети жилых зданий

В 1968-1969 гг.ТѴіНИИТЭП [Л. 32] была разработана методика и выполнены расчеты на ЭВМ «Минск-22» по опре­ делению оптимальных схем питающих сетей напряжением 380/220 В жилых домов высотой от 9 до 30 этажей с газо­ выми и электрическими плитами *. Расчеты были выпол­ нены для прокладки питающих линий проводами марок АПВ и АГ1РТО в трубах и каналах электропанелей. Также были рассмотрены варианты сетей с применением токопро-

Рис. 4-11. Варианты питания жилого‘дома при различном разме­ щении ВРУ.

1—9 — номера секций.

водов с алюминиевыми шинами. Расчетами определялись следующие оптимальные параметры: число и сечение пи­ тающих кабелей; количество ВРУ в доме; место установки ВРУ; число и сечение горизонтальных линий, отходящих от ВРУ и питающих квартиры; число и сечения стояков.

Расчеты выполнены для следующих схем стояков: 1) одиночные стояки (по одному стояку на каждую секцию, рис. 4-1); 2) спаренные стояки, работающие раздельно (рис. 4-10, г); 3) спаренные стояки, замкнутые на верхнем этаже секции дома (простая замкнутая сеть1

1 Методика расчета и алгоритм для составления программы разработаны ишк. А. В. Городничевым.

101

со «слабой связью», рис. 4-2); 4) два Лгояка, один из кото­ рых питает квартиры нижней части дома (секции) и вто­ рой — верхней части (рис. 4-10, в).

Для многосекционных домов рассматривались вари­ анты схем с различным числом и местоположением ВРУ (рис. 4-11) и с одним ВРУ и различным числом питающих Линий (рис. 4-12).

Сравнение технико-экономических показателей и выбор оптимального варианта схемы производились по мини­ муму расчетных затрат, приведенных к началу эксплу­ атации сети (нулевой год). В приведенных затратах учи­ тывались капиталовложения и ежегодные эксплуатацион­ ные расходы для рассматриваемого расчетного периода.

может возникнуть при высоких темпах ежегодного при­ роста нагрузок (7—8%), которые на практике пока не встре­ чались. Поэтому в расчетах было принято, что реконст­ рукция внутридомовой сети в течение расчетного периода

строительства и ввод в эксплуатацию совпадают во вре­ мени (что практически имеет место в жилищном строи­ тельстве). Поэтому первоначальные капиталовложения и эксплуатационные расходы за первый год после стро­ ительства (он же первый год эксплуатации) приводятся к нулевому году с помощью коэффициента приведения

Г о д о в ы е э к с п л у а т а ц и о н н ы е р а с х о д ы зависят от темпов прироста нагрузок и имеют постоянную и переменную слагающие. К первой относятся при отсут­ ствии реконструкции амортизационные отчисления на реновацию и капитальный ремонт, а также затраты на об­

ных вложений на реновацию рр определяется по формуле

102

Рис. 4-12, Схемы питающих линий многосекциониых жилых домов с одним ВРУ,

103

где рн — нормативный коэффициент эффективности, при­ нимается равным 0,125; tcn — срок службы электро­ оборудования сети.

З а т р а т ы на п о т е р и э л е к т р о э н е р г и и состоят из постоянной части (потери, определяемые нагрузкой в начале эксплуатации сети) и переменной части, обусловленной приростом нагрузок. Для город­ ских сетей можно считать, что ежегодное изменение нагрузки пропорционально темпу прироста, которое опре­ деляется по формуле (3-25).

Обозначим:

где рКр и рэ — коэффициенты отчислений от капитальных вложений на капитальный ремонт и обслуживание сети.

где К — первоначальные капиталовложения, руб.; С0 — стоимость 1 кВт-год потерь электроэнергии, руб/(кВт-год); М 0и М t — потери мощности в сети в начальный и t-й год эксплуатации, кВт; Т — расчетный период, лет.

Учитывая, что потери мощности пропорциональны квадрату коэффициента прироста нагрузок:

Mt = M0A*t,

и принимая

после преобразования получаем:

Выражение (4-4) упрощает вычисления по суммиро­ ванию потерь по выражению (4-3) и позволяет определить потери электроэнергии по нагрузкам в первый и последний годы расчетного периода. Следовательно, отпадает необ­ ходимость в расчетах за все промежуточные годы. Были выполнены расчеты для весьма большого числа вариантов сети жилых домов с газовыми и электрическими плитами высотой 9—30 этажей с числом секций от 1 до 10. При

m

этом данные нагрузок принимались по нормативным материалам, а среднегодовые темпы прироста нагрузок 3—3,5% для газифицированных домов и 1% для домов с электроплитами. Расстояния (по трассе кабеля) от под­ станции до ВРУ принимались 100, 200, 250 м, т. е. были взяты наиболее распространенные величины в сетях крупных городов. Параметры сети выбирались с учетом технических ограничений, связанных с предельными допустимыми нагрузками по нагреву и потерям напряже­ ния, регламентированными ПУЭ. Анализ результатов расчетов для домов с разным числом этажей и секций позволил установить влияние, оказываемое параметрами отдельных элементов сети на суммарные технико-эконо­ мические показатели внутридомовой сети.

Сравнение параметров сети, выбранных с учетом влияния экономических факторов, с полученными на осно­ вании только технических параметров (нагрев, потери напряжения) показало, что в последнем случае годовые приведенные затраты часто оказываются выше оптималь­ ных на 20—30%. Следовательно, учет экономических факторов вполне оправдан.

Для многосекционных домов по четыре квартиры на каждом этаже в секции оптимальными являются схемы одиночных стояков (рис. 4-1); наибольших затрат требуют схемы спаренных стояков (рис. 4-10, г).

Для 4—8-секционных домов высотой до 20 этажей затраты на ВРУ составляют 7—20% суммарных затрат на питающую сеть (кабели, ВРУ, горизонтальные и верти­ кальные питающие линии). Расчеты показали, что в жилых домах следует устанавливать одно ВРУ и лишь в домах выше 25 этажей с числом секций более восьми может быть целесообразна установка двух ВРУ. Установлено также, что ВРУ целесообразно располагать в секции, ближайшей к подстанции. При установке ВРУ в средней секции, как обычно принято при расстоянии до ТГІ 100—200 м и про­ кладке питающего кабеля вдоль длинной стороны дома, суммарные затраты для питающей сети возрастают в раз­ личных вариантах на 9—16%.

Технико-экономические показатели отходящих от ВРУ горизонтальных питающих линий в основном зависят от их числа, нагрузок и сечений.

Учитывая снижение коэффициента спроса по мере увеличения числа квартир, присоединенных к одной линии, оптимальное число питающих линий оказывается

105

в пределах одной-двух как для газифицированных домов, так и для домов с электроплитами. Однако при выборе числа магистральных линий следует руководствоваться не только экономическими соображениями, но и сообра­ жениями надежности. Естественно, что в подобных слу­ чаях приходится выбирать число питающих линий больше наивыгоднейшего.

Рекомендации для проектирования. Исходя из изло­ женного, можно сделать следующие рекомендации для проектирования:

1. Для домов с газовыми или электрическими плитами высотой до 25 этажей при числе секций до восьми реко-

Т а б л и ц а 4-1

Пределы допустимых потерь напряжения, при которых параметры электрической сети имеют значения,

близкие к оптимальным

П р и м е ч а н и я : 1. Указанные пределы потерь напряжения относятся к домам с газовыми плитами. Для домов с электроплитами эти пределы сле­ дует уменьшить на 0,2—0,3%. По опыту проектиронация потери напряжения для внутриквартирных сетей жилых домов с газовыми и электрическими плитами могут приниматься в пределах 0,6—0,7%.

2. Пределы допустимых потерь напряжения определены только по эконо­ мическому критерию (оптимум для электросети). При этом и большинстве случаев суммарные потери напряжения не выходят за пределы допустимых по ПУЭ. Однако для весьма протяженных и высоких зданий при значитель­ ном удалении от Т.П (что возможно лишь в редких случаях) суммарные потери напряжения по табл. 4-1 могут оказаться выше допустимых по ПУЭ. В этих случаях их следует пропорционально уменьшить до пределов, пре­ дусмотренных ПУЭ.

мендуется предусматривать одно ВРУ. В более высоких

ипротяженных зданиях можно устанавливать два ВРУ.

2.Целесообразно ВРУ устанавливать в секциях дома, ближайших к трансформаторной подстанции.

106

3. Необходимо предусматривать одну-две горизон­ тальные питающие линии. Большее их число опреде­ ляется требованиями к надежности электроснабжения.

4.В односекционных домах целесообразно проклады­ вать два стояка, в многосекционных домах, как правило,

вкаждой секции (по четыре квартиры на этаже) по одному стояку. Большее число стояков можно допустить из-за конструктивных особенностей дома.

5.Оптимальное распределение допустимых потерь напряжения между питающими кабелями, внутридомо­ выми горизонтальными и вертикальными питающими линиями приведено в табл. 4-1.

Шинопроводы. В современных жилых зданиях повы­

шенной этажности нагрузки систематически возрастают. Поэтому для питающих сетей не исключается применение шинопроводов, имеющих ряд достоинств по сравнению с проводами, проложенными в трубах и каналах. Рас­ четы и выбор параметров схем с применением шинопро­ водов производились на ЭВМ «Минск-22» по разработан­ ной и изложенной выше методике так же, как и для сети, выполненной проводами. Оптимальные параметры опре­ делялись с учетом роста нагрузок в течение расчетного периода 15 лет.

Были рассмотрены следующие варианты внутридомо­ вой питающей сети:

а) Горизонтальные линии, отходящие от ВРУ, выпол­ няются шинами в стальных коробах, а стояки — блоками шин в каналах электропанелей.

б) Горизонтальные линии выполняются шинами в сталь­ ных коробах, а стояки — проводами марки АПРТО-500 в каналах электропанелей. Варианты сравнивались с оптимальной схемой при выполнении всей питающей сети проводами марки АПРТО-500 в электросварных

и потерь напряжения. При определении активного и реак­ тивного сопротивлений шин учитывались явления вытес­ нения тока и эффект близости.

Для каждого варианта были определены технико-эко­ номические показатели и выбраны оптимальные величины с учетом: а) числа и сечения питающих дом кабелей при рас­ стоянии от ТП 100 и 200 м и прокладке кабелей в земле; б) числа ВРУ; в) расположения ВРУ в доме; г) числа и сечения отходящих от ВРУ горизонтальных линий, вы­

107

полненных шинопроводами; д) числа и сечения стояков, выполненных шинопроводами.

Анализ результатов расчетов технико-экономических показателей позволил выявить элементы сети, которые целесообразно выполнять шинопроводами. Сравнитель-

руб/кВарт. руб/кВарт .

с электроплитами представлены на рис. 4-13 для горизон­ тальных участков магистральной сети и на рис. 4-14 для стояков.

Как видно из приведенных на рис. 4-13 и 4-14 кривых, с увеличением числа этажей в доме удельные приведенные затраты (Зу) на горизонтальные шинопроводы снижаются, а для магистралей, выполненных проводами, примерно остаются постоянными. Это объясняется большей пропуск­ ной способностью шинопроводов по сравнению с изоли­

108

рованными проводами, проложенными в трубах. Несмотря на рост удельных приведенных затрат с увеличением числа секций, преимущество остается за проводами,

илишь при высоте 25—30 этажей и числе секций восемь

иболее шинопроводы становятся экономически оправдан­ ными. При современном уровне нагрузок приведенные затраты на шинопроводы значительно превышают затраты

на стояки, выполненные проводами.

4-4. СХЕМЫ ГРУППОВОЙ КВАРТИРНОЙ СЕТИ

Групповая квартирная сеть является завершающим зве­ ном электрической сети жилого дома. Она предназначена для питания осветительных и бытовых электроприемников в квартире. Количество групповых линий определяется электрической нагрузкой, числом комнат, наличием стаци­ онарных и переносных электроприемников, удобствами эксплуатации. Многолетний опыт показывает, что общее освещение, как правило, целесообразно выделять в само­ стоятельную группу, не связанную с сетью штепсельных розеток для подключения бытовых приборов и переносных светильников. Такое решение не лишает жильцов осве­ щения при аварийном отключении той или другой группы.

Некоторое распространение получило смешанное пита­ ние общего освещения и бытовых приборов, при котором светильники и штепсельные розетки присоединяются к общим групповым линиям. Однако такую систему сле­ дует признать менее надежной. Таким образом, даже для однокомнатной газифицированной квартиры следует предусматривать две групповые линии. Для квартир с электроплитами предусматривается отдельная групповая линия для подключения электроплиты, а всего три груп­ повые линии.

Как правило, групповые линии выполняются одно­ фазными, в том числе и для подключения электроплиты, что объясняется соображениями безопасности (вводить в квартиру линейное напряжение 380 В нежелательно). В перспективе при значительном росте нагрузок не исклю­ чена возможность появления трехфазных вводов, что, однако, требует выполнения особенно надежной изоляции приборов и дополнительных мер защиты, например при­ менение автоматического защитного отключения. Для двух-трехкомнатных квартир также целесообразно устрой­ ство двух групповых линий при газовых плитах и трех

109

групп при электроплитах. В многокомнатных квартирах число групп желательно соответственно увеличить.

Изменениями к СИ 297-64 предусмотрено, что для обеспечения возможности пользования бытовыми электри­ ческими машинами и приборами мощностью до 4 кВт в квартирах с кухонными плитами на газовом и твердом топливе допускается устройство дополнительной групповой линии от квартирного щитка или этажного электрошкафа до кухни. Эта дополнительная групповая линия выпол­ няется по заказу квартиросъемщика за его счет. В домах

сэлектроплитами такие приборы должны подключаться

кштепсельной розетке групповой линии электроплиты. Благодаря тому, что розетка одна, одновременное вклю­ чение в сеть плиты и мощного прибора исключается,

Взарубежной практике при высоком уровне электри­ фикации (электроплиты, кондиционирование, приготовле­ ние горячей воды, электроотопление) количество группо­ вых линий достигает 7—8.

До последнего времени в большинстве случаев группо­ вые линии выполняются разомкнутыми, причем для совре­ менного уровня нагрузок при сечении алюминиевого провода 2,5 мм2 групповые линии имеют достаточный резерв пропускной способности. Однако появление в оби­ ходе бытовых приборов повышенной мощности оправды­ вает применение кольцевой замкнутой штепсельной группы с одним защитным аппаратом. Такая схема при незначительном увеличении затрат цветного металла обеспечивает достаточную пропускную способность и нормируемые величины напряжения на зажимах электро­ приемников.

Количество штепсельных, розеток, устанавливаемых в жилых комнатах и кухнях, нормировано ПУЭ и измене­ ниями СИ 297-64. В каждой жилой комнате должно быть установлено не менее одной розетки на каждые полные и неполные 6 м2 площади; в коридорах квартир — не менее одной розетки на каждые полные и неполные 10 м2 пло­ щади коридоров, а в кухнях — три штепсельные розетки, из которых одна с заземляющим контактом на ток 10 А, предназначенная для подключения бытовых электро­ приборов, требующих заземления металлических корпусов. Кроме того, в квартирах с электроплитами на кухне устанавливается четвертая штепсельная розетка с зазем­ ляющим контактом на номинальный ток 25 А. Такую же розетку допускается устанавливать в кухне в домах

110