2.2. Основні поняття про схеми і елементи системи електропостачання
Живлення систем електропостачання здійснюється через живлячі пункти енергосистеми і власні заводські електростанції (звичайно ТЕЦ).
Системи електропостачання складаються з живлячих розподільних підстанцій і зв'язуючих їх електричних мереж.
Схема електропостачання повинна бути надійна, економічна і безпечна в експлуатації. Вона повинна забезпечувати необхідну якість електроенергії в нормальному і післяаварійному режимах.
Одним з основних елементів електропостачання є підстанція.
Підстанція призначена для перетворення і розподілу електроенергії і складається з трансформаторів і інших перетворювачів енергії розподільних пристроїв і пристроїв управління. Залежно від переважання тієї або іншої функції підстанції називають трансформаторним або перетворювальними.
Розподільні пристрої (РУ) призначені для прийому (розподілу) електроенергії на одній напрузі. Вони містять комутаційні апарати, збірні і сполучні шини, допоміжні пристрої (акумуляторні, компресорні і ін.), а також пристрої захисту, автоматики і вимірювальні прилади.
Розподільний пункт (РП) це РУ з апаратурою для управління його роботою, що не входить до складу підстанції.
Підстанції і РУ можуть бути відкриті, закриті і комплектні.
Комплектні розподільні пристрої (КРУ) складаються з повністю або частково закритих шаф або блоків з вбудованими в них апаратами, пристроями захисту або автоматики, поставляються в зібраному або повністю підготовленому для збірки вигляді.
Комплектні розподільні пристрої (КРП) складаються з повністю або частково закритих шаф або блоків з вбудованими в них апаратами, пристроями захисту або автоматики, поставляються в зібраному або повністю підготовленому для збірки вигляді.
Комплектна трансформаторна підстанція (КТП) складається з трансформаторів і блоків КРУ, що поставляються в зібраному або повністю підготовленому для збірки вигляді. Як КТП, так і КРП бувають внутрішньої або зовнішньої установки. Підстанції і РУ внутрішньої установки можуть бути прибудованими (примикаючими до основної будівлі), вбудованими і внутрішньоцеховими.
Підстанції підрозділяються на: вузлові розподільні (ВРП) напругою 110-500 кВ;
головні знижуючі (ГЗП) напругою 110-220/6-10-35 кВ;
підстанції глибоких введень (ПГВ) напругою 35-330/6-10 кВ;
цехові трансформаторні підстанції (ТП) напругою 6-10/0,38-0,66 кВ.
Вузлові розподільні підстанції одержують енергію від енергосистеми і розподіляють її по території підприємства. На ВРП електроенергія може не трансформуватися. Крупні енергоємні підприємства одержують електроенергію від ВРП по лініях глибоких введень напругою 110-330 кВ.
Глибоким введенням називається система електропостачання з максимально можливим наближенням високої напруги до споживачів електричної енергії.
Вибір схеми живлення. В будівлі встановлюють один загальний ввідно-розподільний пристрій (ВРП) або ГРЩ, призначені для прийому електроенергії від міської мережі і розподілу її по споживачах будівлі. Збільшення кількості ВРП (ГРЩ) допускається при живленні від ТП, що окремо стоїть, і навантаженні на кожному з введень в нормальному і аварійному режимах понад 400 - 630 А.
У кожного з абонентів, розташованих в будівлі, встановлюють самостійний ВРП, що живиться від загального ВРП (ГРЩ) будівлі.
Електричні мережі до 1 кВ житлових і суспільних будівель за призначенням умовно ділять на живлячі і розподільні. Живлячою мережею є лінії, що йдуть від трансформаторної підстанції до ВРП і від ВРП до силових розподільних пунктів в силовій мережі і до групових щитків в освітлювальній мережі. Розподільною мережею називають лінії, що йдуть від розподільних пунктів в силовій мережі до силових електроприймачів.
Груповою мережею є:
- лінії, що йдуть від групових щитків освітлення до світильників;
- лінії від поверхових групових щитків до електроприймачів квартир житлових будинків.
Мережі виконують по радіальній, магістральній і змішаній схемах.
У житлових і суспільних будівлях лінії групової мережі, що прокладаються від групових щитків до штепсельних розеток, виконують трьохдротяними (фазний, нульовий робочий і нульовий захисний провідники). Живлення стаціонарних однофазних електроприймачів виконують трьохдротяними лініями. При цьому нульовий робочий і нульовий захисний провідники не слід підключати на щитку під один контактний затиск.
Рис.2. Радіальна схема силової мережі
1- розподільний щит; 2 – автоматичний вимикач; 3 – пусковий апарат; 4 – лінія; 5 – розподільний пункт; 6 - електроприймач
Рис.3. Магістральна схема силової мережі
1 – розподільний щит; 2 – автоматичний вимикач; 3 – живляча лінія; 4 – силовий розподільний пункт; 5 – електроприймач; 6-8 – електроприймачі включені в ланцюжок
У житлових будинках число горизонтальних живлячих ліній квартир повинне бути мінімальним. Навантаження кожної живлячої лінії, що відходить від ВРП, не повинне перевищувати 250 А.
У будинках заввишки 4 поверхи і більше число горизонтальних живлячих ліній повинно бути, як правило, не більше двох. Дозволяється збільшення числа ліній, якщо навантаження квартир не може бути забезпечено двома лініями.
Число стояків в житлових будинках заввишки 4 поверхи і більше, схеми їх підключення до живлячих ліній і ВРП повинні відповідати, окрім вказаних вище, наступним вимогам:
- в будинках з плитами на газоподібному і твердому паливі при числі поверхів до 10, а також з електричними плитами при числі поверхів до 5 - один стояк на секцію. Число стояків може бути збільшено по конструктивних міркуваннях або якщо це підтверджено техніко-економічними розрахунками;
- в будинках з електричними плитами при числі поверхів понад 5 до 17 - один стояк на секцію з підключенням на кожному поверсі до чотирьох квартир або двох стояків з підключенням до одного 40 % квартир, розташованих на верхніх поверхах, і до іншого стояка — 60 % квартир, розташованих на нижніх поверхах;
- в будинках заввишки більше 17 поверхів - два стояки на секцію з підключенням на кожному поверсі до чотирьох квартир.
Схеми електричних мереж житлових будинків виконують, виходячи з наступного:
- живлення квартир і силових електроприймачів, зокрема ліфтів, повинне, як правило, здійснюватися від загальних секцій ВРП. Роздільне їх живлення виконують тільки у випадках, коли розмахи зміни напруги на затисках ламп в квартирах при включенні ліфтів вище регламентуються ГОСТ 13109-98;
- розподільні лінії живлення вентиляторів димовідведення і підпору повітря, встановлених в одній секції, повинні бути самостійними для кожного вентилятора або шафи, від якої живляться декілька вентиляторів, починаючи від щита протипожежних пристроїв ВРП. При цьому відповідні вентилятори або шафи, розташовані в різних секціях, рекомендується живити по одній лінії незалежно від числа секцій, підключених до ВРП.
До однієї живлячої лінії дозволяється приєднувати декілька стояків, при цьому в житлових будівлях заввишки більше 5 поверхів на відгалуженні до кожного стояка встановлюють відключаючий апарат.
Освітлення драбин, коридорів на поверхах, вестибюлів, входів в будівлю, номерних знаків і покажчиків пожежних гідрантів, а також вогні світлової огорожі і домофони живляться лініями від ВРП. При цьому лінії живлення домофонов і вогнів світлової огорожі повинні бути самостійними. Живлення підсилювачів телевізійних сигналів здійснюєть від групових ліній освітлення горищ, а в будівлях без горищ - самостійними лініями від ВРП.
Силові електроприймачі загальнобудинкових споживачів житлових будівель (ліфти, насоси, вентилятори і т.п.), як правило, одержують живлення від самостійної силової мережі, починаючи від ВРП.
Рис. 4 Принципова схема електропостачання житлових будинків заввишки до 5 поверхів з резервною перемичкою
1 – трансформаторна підстанція; 2 – 4 – житлові будинки; 5, 7 – запобіжники; 6 – рубильники; 8 – резервна перемичка; 9, 10 – живлячі лінії; 11 - ВРП
Рис.5. Принципова схема електропостачання житлових будинків заввишки до 5 поверхів з перемикачами на введеннях:
1 – ТП; 2, 7 – запобіжники; 3-5 – житлові будинки; 6 – ВРП; 8 – перемикачі; 9, 10 – живлячі лінії
Рис.6. Принципова схема електропостачання житлових будинків заввишки 9-16 поверхів з двома перемикачами на введеннях
1, 2 – трансформатори; 3 – запобіжники; 4 – перемикачі; 5, 6 – ВРП; 7, 8 – живлячі лінії
Нижче приведені типові схеми електропостачання житлових будівель різної поверховості, що забезпечують необхідну надійність живлення.
На рис.4 показана магістральна схема кабельної мережі з резервною перемичкою для живлення житлових будинків заввишки до 5 поверхів включно за відсутності в квартирах електроплит. Резервна перемичка 8 підключається при виході з ладу будь-якої з живлячих ліній 9 або 10, які розраховуються на проходження по них струму аварійного режиму і по допустимих втратах напруги. Недоліком схеми є те, що резервна перемичка в нормальному режимі не використовується (холодний резерв).
Рис. 7. Принципова схема електропостачання житлових будинків заввишки 9-16 поверхів з трьома введеннями
На рис.5 приведена модифікація описаної схеми, при якій на введеннях в будівлю замість рубильників встановлюють перемикачі. Недоліком схеми є те, що в кожний будинок (окрім тупикового) необхідно заводити чотири кабелі (замість двох, як у попередньому випадку).
Для живлення електроприймачів житлових будинків заввишки 9—16 поверхів застосовують як радіальні, так і магістральні схеми. На рис.6 дана магістральна схема з двома перемикачами на введеннях. При цьому одна з живлячих ліній використовується для приєднання електроприймачів квартир і загального освітлення загальнобудинкових приміщень, інша - для підключення ліфтів, протипожежних пристроїв, евакуаційного і аварійного освітлення і т.п. Кожна з ліній розрахована з урахуванням допустимих перевантажень при аварійному режимі. Перерва в живленні по цій схемі не перевищує одну годину, що достатньо електромонтеру для потрібних перемикань на ВРП.
Рис.8. Принципова схема електропостачання житлових будинків заввишки 17 поверхів і більш
Для живлення житлових будинків заввишки 17 поверхів і більше застосовують радіальні схеми з АВР на введеннях; до силових введень приєднують й інші електроприймачі I категорії: протипожежні пристрої, вогні світлової огорожі, евакуаційне і аварійне освітлення. На рис.8 наведена схема електропостачання житлового будинку заввишки 17 поверхів і більше. Перспективним є розміщення ТП поблизу житлових будівель або під будівлями.