10371

Для практических расчетов пользуются готовыми таблицами длительно допустимых токов по нагреву проводников из различных материалов при различных условиях прокладки.

Для выбора сечения проводника по условиям нагрева тиками нагрузки сравниваются расчетный (Iр) и допустимый (Iдоп) токи для проводника принятой марки и с учетом условий его прокладки.

При этом должно соблюдаться соотношение:

где: Kп – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей, зависящий от фактической температуры земли и воздуха (на основании таблиц);

Iр – расчетный ток длительного режима работы электроприемника (электроприемников);

Iд – расчетный ток, определяемый одним из существующих методов расчета (обычно методом упорядоченных диаграмм показателей графиков электрических нагрузок).

Расчет сети на потерю напряжения

Потребители электрической энергии работают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, на которое рассчитаны данный электродвигатель или устройство. При передаче электроэнергии по проводам часть напряжения теряется на сопротивление проводов и в результате в конце линии, т. е. у потребителя, напряжение получается меньшим, чем в начале линии.

Понижение напряжения у потребителя по сравнению с нормальным сказывается на работе токоприемника, будь то силовая или осветительная нагрузка. Поэтому при расчете любой линии электропередачи отклонения напряжений не должны превышать допустимых норм, сети, выбранные по току нагрузки и рассчитанные на нагрев, как правило, проверяют по потере напряжения.

Потерей напряжения U называют разность напряжений в начале и конце линии (участка линии). Потерю напряжения U принято определять в относительных единицах – по отношению

где: P – активная мощность, кВт; Q – реактивная мощность, квар;

ro – активное сопротивление линии, Ом/км;

xo – индуктивное сопротивление линии, Ом/км; l – длина линии, км;

Uном – номинальное напряжение, кВ.

Значения активного и индуктивного сопротивлений (Ом/км) для воздушных линий, выполненных проводом даны в справочных таблицах.

Выбор проводников по условиям короткого замыкания

При напряжениях до 1 кВ по режиму короткого замыкания проверяются только распределительные шкафы, шинопроводы и силовые шкафы трансформаторных подстанций. Проверка заключается в сопоставлении ударного тока КЗ (Iуд) в начале шинопровода с током динамиче-

130

1.4.4. Проектирование систем освещения

При устройстве осветительных установок применяют две системы освещения: общего и комбинированного.

Система общего освещения применяется для освещения всего помещения, в том числе и рабочих поверхностей. Система комбинированного освещения освещает непосредственно рабочие места. Кроме того существует аварийное освещение, которое необходимо там, где при внезапном отключении рабочего освещения возможно возникновение взрыво- и пожароопасных ситуаций, а так же массового травматизма.

Выбор источников света зависит от требований к световым, экономическим и эксплуатационным характеристикам. Люминисцентные лампы имеют высокую световую отдачу, высокий срок службы и хорошую цветопередачу. Применяются в помещениях, где требуется правильное различие цветовых оттенков и выполняются работы средней и высокой точности. А так же в помещениях, не имеющих естественного освещения и предназначенных для постоянного пребывания людей. К недостаткам таких ламп можно отнести зависимость от температуры помещения и уровня напряжения в сети. А так же низкий коэффициент мощности.

Лампы накаливания отличаются простотой и низкой стоимостью, их работа не зависит от окружающей среды. Применяются в помещениях, не требующих высокой точности производства, имеющих естественное освещение. Недостатки – низкий КПД, плохая цветопередача и малая надежность.

Методы расчета освещения

Задача светотехнического расчета состоит в определении числа и мощности светильников, обеспечивающих нормированную освещенность. Для осуществления расчета необходимо знать габариты помещения, потребность в освещенности рабочего места исходя из типа производимых работ и величину светового потока, образуемую данным источником света:

Расчету освещенности должен предшествовать выбор типа осветительных приборов, а также определение расположения и высоты подвеса их в помещении (hр), определено нормируе-

131

мое значение освещенности (Eн). Расчетная точка освещается практически всеми светильниками, находящимися в помещении, которые создают в расчетной точке относительную суммарную освещенность Σe, однако обычно учитывается действие ближайших светильников.

Последовательность расчета осветительной установки

1.Нахождение минимальной нормированной освещенности.

2.Выбор типов источников света и светильника, расчет размещения светильников по помещению.

3.На плане помещения с указанными светильниками намечают контрольные точки, в которых освещенность может оказаться наименьшей.

4.Вычисление условной освещенности в каждой контрольной точке и точки с наименьшей условной освещенностью, которую принимают за расчетную.

5.По справочным таблицам устанавливают коэффициенты запаса и добавочной освещен-

ности.

6.По формуле (1.108) находят световой поток лампы.

7.По световому потоку из таблиц выбирают ближайшую стандартную лампу, световой поток которой отличается от расчетного не более чем на −10 или +20 %, и определяют ее фактическую мощность.

8.Выполнение подсчета электрической мощности всей осветительной установки.

Расчет электрических осветительных сетей

Расчет электрической сети освещения заключается в определении сечения проводов и кабелей на всех участках осветительной сети и расчета защиты ее. Рассчитанное сечение жил проводов и кабелей должно удовлетворять условиям механической прочности, допустимому нагреву, обуславливать потерю напряжения не превышающую допустимых значений.

1.4.5. Выбор аппаратуры защиты

Плавкие предохранители и автоматы имеют различные достоинства и недостатки, которые следует учитывать при защите электроустановок от токов перегрузок и токов КЗ, особенно электроустановок пожаровзрывоопасных производств. Поскольку предохранитель является однофазным аппаратом, при перегрузках может перегореть плавкая вставка только в одной из фаз трехфазной сети. Трехфазный электродвигатель будет работать на оставшихся двух фазах. Обмотки электродвигателя быстро нагреваются (в течение нескольких минут) и при отсутствии защиты от перегрузки тепловыми реле могут быть повреждены. Предохранители хуже, чем авто-

132

маты защищают установку от небольших перегрузок, так как у них отношение I∞ / Iн.вст большее, т.е. инерционность выше. При этом и время, необходимое для замены плавких вставок и восстановления питания отключенной установки, достаточно велико. Из-за этого происходят большие простои оборудования, чем при использовании автоматов. Однако по сравнению с автоматами предохранители имеют и некоторые преимущества. Они дешевы, конструктивно просты и срабатывают при сверхтоках безотказно. Предохранители лучше ограничивают большие токи КЗ и обладают большей разрывной способностью, чем установочные автоматы.

Автоматы рекомендуется применять в тех установках, в которых необходимо быстрое восстановление питания. Автоматы имеют более устойчивые и постоянные защитные характеристики, обеспечивают надежное отключение и селективную защиту от сверхтоков, позволяют сравнительно точно установить определенный ток срабатывания.

Они удобны в эксплуатации, надежны и безопасны. Возможность неполнофазных отключений при защите автоматом отсутствует.

Требования к аппаратам защиты

Аппараты защиты должны удовлетворять следующим требованиям.

1.Не нагреваться сверх допустимой для них температуры в условиях нормальной эксплу-

атации.

2.Не отключать электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, «пики» токов технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.).

Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматов, служащих для защиты отдельных участков сети, следует выбирать по возможности минимальными по расчетным токам этих участков или нормальным токам электроприемников. Соблюдение этих условий обязательно во всех случаях. Длительный перегрев аппаратов защиты резко ухудшает их защитные свойства, например, возможность срабатывания при нагрузках, свойственных нормальной эксплуатации электроустановок, отклонение защитных характеристик от стандартных, свойственных нормальному температурному режиму работы, и т.д.

При ненормальном температурном режиме аппараты защиты могут срабатывать неселективно. Не оправданные условиями эксплуатации отключения электроустановок приводят к расстройству режима технологического процесса, а иногда могут явиться причиной аварии, пожара

ивзрыва. Для удовлетворения первого условия необходимо выбирать аппарат защиты так, чтобы номинальный ток самого аппарата и плавкой вставки или расцепителей были равны расчетному току сети, т.е.:

- для предохранителей Iном.пр ≥ Iном.сети;

- для автоматических выключателей и магнитных пускателей Iном.авт. ≥ Iном.сети.

Выбор предохранителей

Выбор предохранителей выбирается по величине рабочего напряжения, номинальному току плавкой вставки и характеристике срабатывания, которая отображает зависимость времени срабатывания от величины аварийного тока.

Напряжение предохранителя должно соответствовать напряжению сети: Uн ≥ Uс. Номинальный ток плавкой вставки должен быть больше тока нагрузки Iн ≥ Iр. Характеристика срабатывания предохранителя является паспортной (табличной) величи-

ной. Расчетное значение тока короткого замыкания (КЗ) должно лежать ниже кривой срабатывания на характеристике Iн.откл ≥ IКЗmax.

При пуске электродвигателя ток нагрузки в несколько раз превышает номинальный. Необходимо отстроить ток плавкой вставки от пускового тока двигателя: Iн.п.в. ≥ Iпуск / Kп. Это условие должно обеспечивать несрабатывание плавкой вставки в момент пуска двигателя (Kп – коэффициент, учитывающий вид пуска электродвигателя). При пуске двигателя этот коэффициент составляет равен Kп = 1,6-2,5.

Выбор автоматических выключателей

133

Из функций защитного автомата и следует правило определения номинала автомата защиты: он должен срабатывать до того момента, когда ток превысит возможности проводки.

Автоматические выключатели выбираются по номинальному току и напряжению, числу силовых полюсов (фаз) роду тока, протекающему через силовые контакты, характеристике срабатывания и максимальному току отключения. Характеристика срабатывания выключателя зависит от характера коммутируемой нагрузки, т.к. во многих электроустановках при включении и смене режима работы возникают броски тока. Например, в электродвигателях.

Для выбора типа и характеристики срабатывания выключателя в зависимости от типа и характера нагрузки можно пользоваться таблицами, которые предоставляет предприятиеизготовитель.

Таблица 1.18

Рекомендации по выбору автоматических выключателей

Компенсация реактивной мощности

При нормальных рабочих условиях все потребители электрической энергии, чей режим сопровождается постоянным возникновением электромагнитных полей (электродвигатели, оборудование сварки, люминесцентные лампы и многое др.) нагружают сеть как активной, так и реактивной составляющими полной потребляемой мощности. Эта реактивная составляющая мощности (далее реактивная мощность) необходима для работы оборудования содержащего значительные индуктивности и в то же время может быть рассмотрена как нежелательная дополнительная нагрузка на сеть.

При значительном потреблении реактивной мощности напряжение в сети понижается. В дефицитных по активной мощности энергосистемах уровень напряжения, как правило, ниже номинального. Недостаточная для выполнения баланса активная мощность передается в такие системы из соседних энергосистем, в которых имеется избыток генерируемой мощности. Однако недостающую реактивную мощность эффективнее не передавать из соседних энергосистем, а генерировать в компенсирующих устройствах, установленных в данной энергосистеме. В отличие от активной мощности реактивная мощность может генерироваться не только генераторами, но и компенсирующими устройствами – конденсаторами, синхронными компенсаторами или статическими источниками реактивной мощности, которые можно установить на подстанциях электрической сети.

134

Целью расчёта является выбор конструктивных параметров искусственного заземлителя, при которых заземляющее устройство удовлетворяет требованиям электробезопасности. Для расчёта заземляющих устройств необходимо знать:

1) характеристику электроустановки, для которой производится расчёт заземления (тип установки, виды основного оборудования, напряжение электроустановки, способ заземления нейтрали трансформаторов, величину тока замыкания на землю или параметры изоляции сети относительно земли, размещение оборудования на плане и т.д.);

2) результаты измерения удельного сопротивления грунта на участке, где предполагается сооружение заземлителя с учётом сезонности и климатической зоны;

3) наличие и характеристики естественных заземлителей и их сопротивление растеканию тока в земле;

4) требуемое (нормируемое) сопротивление искусственного заземления; 5) схему (проект) заземляющего устройства, его технические данные и конструктивные

особенности.

Основную роль при расчёте заземляющих устройств играют токи замыкания на землю или на корпус в сетях напряжением 6-10 кВ. В сетях напряжением 0,4 кВ токи замыкания на землю малы и при расчёте заземляющих устройств не учитываются. Расчёт токов однофазного замыкания на землю в сетях напряжением 6-10 кВ производится с целью выбора и настройки релейной защиты от однофазных замыканий, а также для определения величины допустимого сопротивления защитного заземления. Величина тока однофазного замыкания на землю в электроустановках определяется рядом факторов, из которых в качестве основных выделяются протяжённость воздушных и кабельных линий, а также количество элементов подключённого электрооборудования. Кроме того, ток однофазного замыкания определяется наличием заземляющего провода, высотой подвеса над землёй фазных и заземляющего проводов воздушных линий, площадью поперечного сечения и расстоянием между собой токоведущих и заземляющих проводников воздушных и кабельных линий, типом подключенных элементов электрооборудования, т.е. проводимостью относительно земли каждого из элементов электроустановки.

Расчётный ток однофазного замыкания на землю, определяется по формуле:

Iз U л 35Lк Lв , (1.114) 350

где: Uл – линейное напряжение,

Lк, Lв – суммарная длина связанных кабельных и воздушных линий.

1.4.6.Нормативная документация, необходимая для проектирования, монтажа

иобслуживания систем электроснабжения

1.Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Издательство седьмое [39].

2.Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП). Утв. приказом Минэнерго России № 6 от 13.11.2003 г. [40].

3.ПОТ Р М-016-2001. «Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок». Утв. мин. труда и соц. разв. РФ 05.01.2001 г. [41].

4.Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках. Утв. приказом Минэнерго России № 261 от 30.06.2003 г. [42].

5.РД 153-34.0-03.702.99. Межотраслевая инструкция по оказанию первой помощи при несчастных случаях на производстве [43].

137

1.5Внутренние и наружные сети систем водоснабжения и водоотведения.

1.5.1Основные понятия внутренних систем водоснабжения и водоотведения:

классификация, назначение и основные элементы

Внутренний водопровод – система трубопроводов и устройств, обеспечивающих подачу воды к санитарно-техническим приборам, пожарным кранам и технологическому оборудованию, обслуживающая одно или группу зданий и сооружений, имеющих общее водоизмерительное устройство, от сети водопровода населенного пункта или промышленного предприятия.

Система внутреннего водопровода в общем случае состоят из следующих основных элементов: ввода (или нескольких вводов); водомерного узла; распределительных магистралей; стояков и подводок; водоразборной и регулирующей арматуры; устройств для создания напора (насосов, баков); устройств для тушения пожаров; устройств для поливки и др.

7

6

5

Hзал

B1

1

Наружная сеть В1

Рис. 1.102. Элементы хозяйственно-питьевого водопровода В1: 1 – ввод водопровода; 2 – водомерный узел; 3 – насосная установка (не всегда); 4 – разводящая сеть водопровода; 5 – водопроводный стояк; 6 – поэтажная (поквартирная) подводка; 7 – водоразборная и смесительная арматура

По назначению системы водопровода подразделяются на хозяйственно-питьевые, производственные, противопожарные и объединенные, представляющие собой одну из комбинаций вышеупомянутых систем.

Хозяйственно-питьевой водопровод: должен обеспечивать подачу воды питьевого качества (согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения» [12]).

Производственный водопровод: должен обеспечивать подачу технической воды или воды питьевого качества (по требованию технологов).

Противопожарный водопровод: предназначен для ограничения распространения и тушения пожаров в зданиях. Основные требования: надежность подачи нормативного расхода воды и обеспечения требуемого напора у спрыска брандспойта пожарного крана.

В жилых, общественных и административно-бытовых зданиях промышленных предприятий применяют хозяйственно-питьевые, а, при необходимости, и противопожарные системы, которые, как правило, выполняют объединенными с хозяйственно-питьевыми. В производственных и коммунальных зданиях предусматривают хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные системы, которые в зависимости от режимов водопотребления и требований потребителей к качеству воды могут объединяться.

138

По способу поддержания требуемого напора различают системы, работающие под напором наружной сети и системы с повысительными установками (насосами, напорнорегулирующими баками, гидропневматическими установками).

Выбор системы внутреннего водопровода прежде всего зависит от соотношения величины требуемого напора Нтр для подачи воды к водоразборной арматуре и избыточного давления в точке к городской водопроводной сети Нг.

Системы без повысительных устройств применяются, когда напор в сети Нг достаточен для нормальной работы внутреннего водопровода (Нг > Нтр).

Системы с водонапорными баками применяются при периодическом недостатке напора в городской сети. Когда напор в сети достаточен (Нг > Нтр), вода подается и к водонапорному баку, и к водоразборным кранам. Когда напор в сети снижается ниже расчетной величины (Нг < Нтр), вода самотеком поступает к потребителю из бака. Недостаток данной системы: возможно ухудшение качества воды при использовании открытых баков.

Системы с повысительными насосами и гидропневматическими установками применяются, когда напор в сети Нг недостаточен для нормальной работы внутреннего водопровода

(Нг < Нтр).

Вопрос о способе поддержания требуемого напора во внутреннем водопроводе решается после гидравлического расчета сети.

По конфигурации водопроводные сети здания могут быть тупиковыми, кольцевыми, комбинированными и зонированными.

Тупиковые сети обычно применяют в жилых, общественных, а иногда и в промышленных зданиях, где в случае аварии допускается перерыв в подаче воды.

Кольцевые сети устраивают в здания, где даже временное прекращение подачи воды недопустимо или при противопожарных водопроводах с числом пожарных кранов более 12. Кольцевые сети для повышения надежности должны иметь два ввода или более.

Комбинированные сети, т.е. сети, имеющие и кольцевые и тупиковые участки магистральных трубопроводов, применяют в крупных зданиях, потребляющих большое количество воды устройствами и установками с большой рассредоточенностью (например, прачечные, бани, промышленные предприятия и др.).

Зонированные системы водоснабжения устанавливают, как правило, в жилых, общественных, административных зданиях большой этажности (более 12 этажей), а также если требуемый напор Нтр в сети превосходит максимальный допустимый напор во внутренних сетях, принимаемый равным 60 м вод. ст. Зонированная система водоснабжения представляет собой несколько самостоятельных систем, делящих здание по высоте на отдельные зоны.

По месту расположения магистральных трубопроводов системы водоснабжения могут быть с нижней и верхней разводкой. При нижней разводке магистральные трубопроводы прокладывают в подвале, подполье или под полом первого этажа. Это наиболее распространенная схема. Схемы с верхней разводкой, когда магистральные трубопроводы прокладывают на чердаке или под потолком верхнего этажа, применяют обычно только в промышленных или производственных зданиях (прачечные, бани и др.)

Внутренняя канализация – система трубопроводов и устройств, при необходимости – с локальными очистными сооружениями, обеспечивающая отведение сточных вод от санитарнотехнических приборов и технологического оборудования, а также дождевых и талых вод в сеть канализации соответствующего назначения населенного пункта или промышленного предприятия до первого смотрового колодца.

Система внутренней канализации состоит из следующих основных элементов:

-приемников сточной жидкости (умывальники, раковины, унитазы, писсуары, трапы) с встроенными или отдельными гидравлическими затворами-сифонами;

-сети труб, состоящей из сети внутри зданий и выпусков из здания с устройствами для осмотра и прочистки трубопроводов;

-установок для местной обработки сточных вод, если они требуются в зависимости от состава сточной жидкости.

139