книги из ГПНТБ / Электрические сети жилых зданий

торов, которая является наиболее экономичной и распро­ странена повсеместно. В некоторых городах, в районах старой сложившейся застройки еще существует система 220/127 В, которая не соответствует новым уровням электрических нагрузок и постепенно заменяется систе­ мой 380/220 В. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ 1-2-66) предусматривается, что в новых городах и районах новой сплошной застройки существующих горо­ дов распределительные сети должны выполняться трех­ фазными четырехпроводными с глухозаземленной ней­ тралью при напряжении 380/220 В; Изменениями СЫ297-64 рекомендуется постепенно перевести существующие сети напряжением 220/127 В на напряжение 380/220 В.

Основной причиной перехода на более высокое напря­ жение является напрерывный рост электрических нагру­ зок, требующий резкого увеличения пропускной способ­ ности сетей, что привело бы при сохранении напряжения 220/127 В к огромным затратам цветного металла. Можно предположить, что рекомендуемое -напряжение 380/220 В, вполне оправданное в настоящее время и па ближайшую перспективу, может оказаться неэкономичным для пита­ ющих сетей в более отдаленном будущем при переходе на полную электрификацию быта, включая применение элек­ троэнергии для отопления, кондиционирования воздуха и приготовления горячей воды, Так, например, в практике строительства крупных зданий с встроенными магазинами, зрелищными и другими предприятиями за рубежом в насто­ ящее время получают некоторое распространение схемы с вводами высокого напряжения [Л. 36] и установкой сило­ вых трансформаторов сравнительно небольшой мощности (100—150 кВ-А) на этажах.

Надежность электроснабжения. Большое влияние на схему распределения энергии в здании оказывают тре­ бования к надежности электроснабжения. Эти требования регламентированы ПУЭ, согласно который все электро­ приемники подразделяются в отношении обеспечения надежности электроснабжения на три категории. Приме­ нительно к жилым зданиям к п е р в о й категории относятся лифты, противопожарные устройства (пожарные насосы, средства автоматического дымоудаления и т. д.), аварийное освещение коридоров, вестибюлей, холлов и лестничных клеток жилых домов высотой выше 16 этажей.

81

назначения, в частности встроенные автоматические теле­ фонные станции, опорно-усилительные пункты и блокстанции радиотрансляционной сети, станции перекачки фекальных вод и т. и. Кроме того, в зданиях высотой 50 м и более следует отнести к первой категории загради­ тельные огни, устанавливаемые на кровлях жилых домов, расположенных в районах, определяемых аэродромной службой Гражданского воздушного флота.

Электроприемники первой категории должны обеспе­ чиваться электроэнергией от двух независимых источников, и перерыв в их электроснабжении может быть допущен лишь на время действия устройств автоматического ввода резерва. Н е з а в и с и м ы м и с т о ч н и к о м электро­ снабжения называется источник питания данного объекта, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках. К таким источникам питания относятся распределительные устройства двух электро­ станций или центров питания, а также две секции сбор­ ных шин электростанции или подстанции при условии, что каждая секция в свою очередь имеет питание от неза­ висимого источника, причем эти секции не связаны между собой или имеют связь, автоматически отключаемую при нарушении работы одной из секций. Например, две секции шин двухтрансформаторной подстанции, включенной на стороне высшего напряжения по двухлучевой схеме, могут считаться независимыми источниками. Это же относится к питанию от двух однотрансформаторных подстанций, если они присоединены к независимым источникам.

Ко в т о р о й категории относятся электроприемники жилых зданий высотой от 6 до 16 этажей включительно, а также здания меньшей этажности, оборудованные ста­ ционарными кухонными электроплитами. К этой же кате­ гории относятся электроприемники встроенных и пристро­ енных к жилым домам магазинов, предприятий обществен­ ного питания, детских учреждений и т. п. Для электро­ приемников второй категории допускаются перерывы в электроснабжении на время, необходимое для включения резервного питания выездной оперативной бригадой энерго­ системы или дежурным перс.оналом. Однако и для электро­ снабжения потребителей второй категории рекомендуется устройство автоматического ввода резерва (АВР), если применение этого устройства увеличивает капитальные вложения в сеть не более чем на 15% или если эти затраты окупаются за 5—8 лет.

82

Воздушные линии напряжением до 1 000 В для питания электроприемников жилых и общественных зданий реко­ мендуется осуществлять нерезервируемыми.

Допускается резервирование питания электроприем­ ников второй категории при аварии путем устройства перемычек на стороне низшего напряжения шланговым кабелем длиной до 50 м. Электроприемники второй кате­ гории могут питаться от однотрансформаторной подстан­

приемники, не подпадающие под определения электро­ приемников первой и второй категорий. К таким объектам следует отнести жилые дома высотой до пяти этажей вклю­ чительно (за исключением домов, оборудованных стацио­ нарными электроплитами). Эти потребители допускают перерывы в электроснабжении для выполнения ремонта или замены поврежденного элемента сети на срок не более одних суток.

Изложенные выше требования к надежности электро­ снабжения должны учитываться в первую очередь при построении схемы электрической сети.

Решения схем, выбранных по условиям надежности и другим факторам, могут быть неоднозначны и, более того, как правило, они многовариантны. Поэтому важным критерием выбора той или иной схемы является ее эко­ номичность как по затратам денежных средств на соору­ жение и эксплуатацию, так и по расходу цветного металла.

Удобство эксплуатации. Помимо экономичности, должно уделяться достаточное внимание удобствам эксплу­ атации, наглядности схемы и ее простоте. Иногда эти требования превалируют над требованиями экономичности. Отсюда вытекает необходимость удобного расположения вводно-распределительного устройства здания, обеспечи­ вающего наиболее простые ввод питающих линий и про­ кладку распределительной сети, а также безопасность обслуживания. Схема сети должна строиться таким обра­ зом, чтобы поврежденный участок сети легко обнаруживал­ ся и заменялся и чтобы при этом отключалось по возмож­ ности небольшое количество потребителей.

Конструктивные особенности здания оказывают из­ вестное влияние на построение схемы. В тех случаях, когда в здание встраиваются различные предприятия и учреждения, схема сети усложняется в связи с необходи­ мостью комплексного питания потребителей как собствен­

83

но жилой части здания, так и встроенных помещений. При атом схема должна отвечать требованиям надежности электроснабжения всех потребителей.

метры. Многолетняя практика проектирования и стро­ ительства выработала некоторые типичные решения эле­ ментов схем, которые излагаются ниже. Целесообразно рассмотреть вначале отдельные элементы схемы, а затем перейти к комплексным схемам сетей зданий различной этажности.

4-2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ ПИТАЮЩИХ ЭЛЕКТРОСЕТЕЙ

Современная, относительно сложная схема распределе­ ния энергии в жилом доме, который имеет большое число квартир, насыщенных разнообразными бытовыми приборами и электроосвещением, развитые силовые уста­ новки (лифты, насосы, вентиляторы и т. д.),сохранила ряд типичных элементов, характерных для жилых домов прошлого в начальный период их электрификации. Со­ хранилось вводное устройство. Однако существовавший ранее кабельный ящик ввода, в котором устанавливались рубильник и комплект плавких предохранителей, превра­ тился в развитое вводно-распределительное устройство (главный распределительный щит) с автоматически дей­ ствующей аппаратурой защиты и управления. Питающие, линии горизонтальные и вертикальные (стояки) в прин­ ципе сохранились, но число этих линий и их пропускная способность резко возросли, возникли новые линии, которых ранее не было (аварийное освещение, системы автоматики и т. д.), резко изменилось конструктивное выполнение сети. Квартирные групповые сети серьезных изменений не претерпели, однако их монтаж стал выпол­ няться индустриальными методами. Вместе с тем в домах с высокими уровнями нагрузок появились и новые систе­ мы внутриквартирных сетей, характеризующиеся глав­ ным образом большим числом радиальных групп и гибкой системой управления.

Основные элементы внутридомовой электрической сети. Схема внутридомовой электрической сети состоит из сле­ дующих основных элементов: а) вводно-распределитель­

84

ное устройство; б) питающие линии квартир; в) этажные и квартирные щитки и шкафы; г) питающие линии обще­ домовых силовых электроприемников; д) групповые сети освещения подвалов, технических этажей, технических подполий, лестничных клеток, коридоров, холлов, вести­ бюлей, чердаков (рабочее и аварийное), наружное осве­ щение при установке светильников на стенах зданий; е) групповые сети освещения лифтовых машинных отде­ лений и шахт; ж) питающие линии встроенных предприя­ тий; з) сети автоматических противопожарных устройств; и) сети иллюминации и рекламы; к) за­ градительные огни; л) групповые сети квартир.

По принципу построения схемы се­ тей разделяются на разомкнутые и замкнутые.

Разомкнутая сеть состоит из раз­ ветвленных линий к электроприемни­ кам или их группам и получает пита­ ние с одной стороны. Она применяется при построении схем электроснабжения жилых зданий повсеместно. Это объяс­ няется ее простотой, отсутствием серьез­ ных затруднений в устройстве защиты от перегрузки и коротких замыканий и обеспечения ее избирательного дейст­ вия, наглядностью схемы и удобствами эксплуатации. Простейший пример схе­

мы разомкнутой питающей сети квартир одной секции жилого дома представлен на рис. 4-1.

Однако разомкнутая сеть обладает и некоторыми недо­ статками, которые заключаются в том, что при аварии в любой точке сети питание всех потребителей за аварий­ ным участком прекращается. В разомкнутой сети под­ держание необходимого уровня напряжения на зажимах электроприемников в различное время суток без специаль­ ных устройств затруднительно. По этим причинам разом­ кнутые сети не всегда являются экономически оптималь­ ными, что особенно сказывается при высоких уровнях на­ грузок и большом числе квартир. Отмеченные недостатки устраняются при переходе к замкнутым сетям.

Замкнутая сеть может иметь один, два и более источ­ ников питания, действующих одновременно. Пример схемы простейшей замкнутой сети для секции жилого дома

85

представлен на рис. 4-2. Преимуществом замкнутой сети является то, что при изменениях нагрузки в любой точке сети автоматически меняется токораспределение в ветвях, всегда являясь оптимальным. Таким образом, в замкну­ той сети идет непрерывный процесс выравнивания напря­ жения на зажимах электроприемников, позволяющий улучшить качество электроэнергии в известных пределах без значительных затрат цветного металла. При разомкну­

той сети обычно достигнуть оптимума при тех же затратах на сеть не удается.

В замкнутой сети благодаря авто­ матическому перемещению точки токораздела достигается уменьшение влия­ ния асимметрии нагрузок в различных фазах, что также имеет немаловажное значение при случайном сочетании на­ грузок, характерном для жилого дома.

уу Наконец, следует отметить, что в замк­ нутой сети происходит некоторое сни­

тока трогания автоматического выключателя 3, или номи­ нальный ток плавкой вставки предохранителя, выбирается существенно ниже, чем у автоматических выключателей (предохранителей) 1 и 2.

Несмотря на указанные преимущества, замкнутые сети пока в жилых зданиях не получили большого распро­ странения, что в известной мере объясняется затруднени­ ями в устройстве селективной защиты на базе выпуска­ емых аппаратов (автоматы и предохранители) для сетей низкого напряжения. Кроме того, в подобных сетях возра­ стают токи короткого замыкания, что может создать труд­ ности в выборе аппаратуры. За рубежом замкнутые сети получили некоторое распространение в крупных жилых комплексах с встроенными предприятиями обслуживания,

86

\

магазинами и зрелищными предприятиями. В такие зда­ ния обычно вводятся линии высокого напряжения, пита­ ющие встроенные трансформаторные подстанции.

Питающие линии. Для внутреннего электрооборудова­ ния жилых домов типичными являются магистральные сети, при которых каждая питающая линия (включая стояк) имеет ответвления в каждую квартиру. При этом к одной горизонтальной питающей линии могут быть присоединены один или несколько стояков. Радиальные схемы с подводкой питания в каждую квартиру отдельной линией отввода в здание неэкономичны и распространения не имеют.

Для п а р у ж н ы X кабельных сетей радиальная схема широко применяется. В этом случае каждое здание полу­ чает питание отдельной линией от трансформаторной под­ станции. При питании зданий с относительно небольшими нагрузками высотой до пяти этажей большей частью приме­ няются магистральные схемы с питанием нескольких зда­ ний одной линией. Магистральные схемы также приме­ няются в воздушных линиях при питании мелких зданий в небольших городах и поселках.

Схемы наружных (внутриквартальных) питающих линий

ципов построения схем внутридомовых сетей их нельзя не учитывать, так как выбор и построение схемы в значи­ тельной степени зависят от взаимосвязи между всеми элементами сети, включая местоположение трансформа­ торной подстанции, длину и сечение наружных питающих линий. Правильный выбор параметров отдельных эле­ ментов внутридомовой сети возможен, если последнюю рассматривать в едином комплексе. Здесь мы рассмотрим лишь наиболее распространенные схемы питания жилых зданий, которые, как это показывают технико-экономи­ ческие расчеты, являются оптимальными и одновременно обеспечивают достаточную надежность электроснабже­ ния.

Питание жилых домов высотой до пяти этажей. Для питания жилых домов высотой до пяти этажей включи­ тельно без электроплит применяются магистральные пет­ левые схемы с резервной перемычкой или без нее. Простей-

87

нтая схема кабельной сети показана па рис. 4-3. Резервная перемычка (показана на рисунке штриховой линией) подключается при выходе из строя любой из питающих линий. Таким образом, все нагрузки оказываются при­ соединенными к линии, оставшейся в работе. Естественно, что обе питающие линии 1 я 2 должны быть рассчитаны как на нагрев током аварийного режима, так и по допусти­ мым потерям напряжения. При этом следует учитывать, что Г1УЭ допускают для кабелей в аварийном режиме перегруз­ ки на 30% в течение 5 суток на период максимума не более чем по 6 ч ежесуточно при условии, что в нормальном ре­

никать затруднения с устранением повреждений в ка­ бельных линиях в течение одних суток. Между тем стои­ мость обычно довольно короткой кабельной линии, протя­ женностью 50—70 м, невелика, а эксплуатационные удобства значительны. Поэтому в Москве, Ленинграде, Киеве, а также в крупных областных центрах, где условия разрытия затруднены, применение резервных перемычек оправдано.

Недостаток схемы, приведенной на рис. 4-3, состоит в том, что при выходе из строя, например, магистрали 1 питание электроприемников жилых домов осуществляется вкруговую, что иногда приводит даже при повышенных допустимых потерях напряжения в аварийном режиме к увеличению сечений питающих кабелей. Недостатком схемы является и то, что резервная перемычка в нормаль­ ном режиме не используется.

88

Модификацией описанной схемы является схема, при­ веденная на рис. 4-4. При повреждении любой из питающих линий все потребители домов при помощи переключателей

дится заводить по четыре ка­ беля несколько большей длины, учитывая «заходы» в дом.

Схема удобна при застройке в линию; при других плани­ ровочных решениях она менее экономична.

В небольших городах при устройстве воздушных вводов

При этом одна из питаю­ щих линий 1 используется для питания электроприемников квартир и общего освещения общедомовых помещений (подвал, лестничные клетки, чердаки, наружное освеще­ ние и т. д.); другая питающая линия 2 питает лифты, противопожарные устройства и аварийное освещение. При

89

выходе из строя одной из питающих линий все электроприемники дома подключаются к линии, оставшейся в работе, которая на это рассчитана с учетом допустимых перегрузок при аварийном режиме. Таким образом, пере­ бой в питании потребителей дома электроэнергией про­ должается обычно не более 1 ч, т. е. времени, необхо­ димого на вызов электромонтера ЖЭК и выполнение необходимых переключений. Эта же схема может быть использована для зданий высотой до пяти этажей вклю­ чительно, оборудованных электроплитами.

Для зданий с э л е к т р о п л и т а м и высотой 9—10 этажей, имеющих лифты, а также для многосекционных

схеме на рис. 4-5 или 4-6 следует учитывать важную особенность сетей, построенных по так называемой д в у х л у ч е в о й схеме с АВР на стороне низшего напряжения трансформаторных под­ станций, заключающуюся в следующем. Применяемые для АВР контакторные станции серии ПЭВ оборудованы контакторами, рассчитанными на длительный ток 630 А. При аварийных переключениях питающих линий нельзя допускать перегрузки контакторов, что может вывести • из строя подстанции и лишить электроэнергии присоеди­ ненные здания. В таких случаях прибегают либо к присо­ единению обеих питающих линий к одному трансформа­ тору, что, конечно, несколько снижает надежность элек­ троснабжения [например, при ремонте сборки низкого напряжения в трансформаторной подстанции (ТП)], либо к устройству АВР на стороне высшего напряжения. Первый прием следует считать предпочтительным, так как ремонты сборок в городских ТП обычно планируются

90