Схемы электрических сетей гражданских зданий

Схемы электрических сетей гражданских зданий должны быть просты и экономичны. Их строят исходя из требований, предъяв­ляемых к надежности электроснабжения электроприемников зда­ний.

Вводно-распределительные устройства (ВРУ) для внутренней установки в жилых и общественных зданиях предназначены для приема, распределения и учета электроэнергии в сетях трехфаз­ного переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтралью.

Как правило, в здании нужно устанавливать одно общее ВРУ или главный распределительный щит (ГРЩ). В качестве примера на рис. 12.9 показаны общий вид и принципиальная электричес­кая схема главного распределительного щита ввода и учета типа ГЩВУ-П.

Увеличение числа ВРУ (ГРЩ) допускается при питании их от отдельно стоящей ТП и токовой нагрузке на каждом из вводов в нормальном и аварийном режимах более 400...630 А (в зависимо­сти от номинального тока коммутационных и защитных аппара­тов отходящих от ТП линий). В других случаях увеличение числа ВРУ (ГРЩ) допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании.

В жилых домах ВРУ следует размещать в средних секциях. В об­щественных зданиях ГРЩ или общее ВРУ нужно располагать у основного абонента независимо от числа предприятий, учрежде­ний и организаций, размещенных в зда нии. У абонентов, распо­ложенных в здании, целесообразно устанавливать самостоятель­ные ВРУ, питающиеся от общего ВРУ или ГРЩ здания.

298

0Р26

 

 

 

 

Ввод 1 Ввод 2

К фоторезистору

 

 

	□ □ о	А о
	о
	1250

Рис. 12.9. Принципиальная электрическая схема (а) и общий вид (б) главного распределитель­ного щита ввода и учета ГЩВУ-П: 05 — врубной выключатель ВР32-35В-71240; 0Р1 — автоматический выключатель АЕ-2046М; 0Р2— 0Р26— автоматические выключатели АЕ-1031-2УЗ; 01— 05— пакетные выключатели ПВП-14-27; КМ1— КМЗ — магнитные пускатели ПМЛ-210004; РШ — РС/9— предохранители ПН2-100(250); Р1Л0 — предохранитель ППТ-10; К1 — реле РПК-1-О31; КТ — программное реле времени 2РВМ; ФР — фотореле ФР-2; ТА1— ТАЗ — трансформаторы тока; Р11, Р12 — счетчики активной энергии

На ВРУ в зданиях высотой три этажа и более, а также на вво­дах питания лифтов нужно устанавливать помехоподавляющие конденсаторы емкостью до 0,5 мФ на каждую фазу.

Размещать ВРУ и ГРЩ, следует в специально выделенных за­пирающихся помещениях (электрощитовых), двери из которых должны открываться наружу. Устраивать электрощитовые на лест­ничных клетках не разрешается. Можно размещать электрощито­вые в сухих подвалах при условии, что эти помещения отделены противопожарными перегородками I типа.

В районах, подверженных затоплению, ВРУ и ГРЩ нужно ус­танавливать выше возможного уровня затопления.

Разрешается размещать ВРУ и ГРЩ не в специальных поме­щениях при соблюдении следующих требований:

степень защиты ВРУ должна быть не ниже 1Р30;

ВРУ и ГРЩ должны быть расположены в удобных и доступных для обслуживания местах (в отапливаемых тамбурах, вестибюлях, коридорах и т.п.);

 аппараты защиты и управления должны находиться в металли­ческом шкафу или нише стены с запирающимися дверцами. Ру­коятки аппаратов управления должны быть съемными или запи­раться на замки (вывод рукояток наружу не допускается).

Нельзя располагать ВРУ, ГРЩ и электрощитовые непосред­ственно под уборными, ванными комнатами, душевыми, кухня-! ми пищеблоков, моечными и другими помещениями, связанны­ми с использованием воды.

Прокладка через электрощитовые трубопроводов систем водо­снабжения, отопления (за исключением трубопроводов отопле­ния щитовой), а также вентиляционных и других коробов разре­шается как исключение, если они не имеют в пределах щитовых помещений ответвлений, а также люков, задвижек, фланцев, вен­тилей. При этом холодные трубопроводы должны иметь защиту от отпотевания, а горячие — тепловую несгораемую изоляцию.

Прокладка через электрощитовые газопроводов и трубопрово­дов с горючими жидкостями не допускается.

Все электрощитовые должны быть оборудованы естественной вентиляцией и электрическим освещением. В них должна поддер­живаться температура не ниже 5 °С.

В жилых домах высотой четыре этажа и более число питающих линий обычно не превышает двух, а токовая нагрузка каждой пи­тающей линии отходящей от ВРУ, не должна превышать 250 А. Число стояков в таких домах и схемы их подключения к питаю­щим линиям и ВРУ выбирают, при разработке проекта электро­снабжения с учетом следующих рекомендаций:

в домах с плитами на газообразном и твердом топливе при числе этажей до 10, а также с электрическими плитами при числе этажей до пяти следует применять один стояк на секцию. Число стояков может быть увеличено по конструктивным соображениям или в случае соответствующего технико-экономического обосно­вания;

в домах с электрическими плитами при числе этажей более пяти до 17 следует применять один стояк на секцию с подключе­нием к нему на каждом этаже до четырех квартир или два стояка с подключением к одному из них 40 % квартир, расположенных на верхних этажах, а к другому — 60 % квартир, расположенных на нижних этажах;

в домах высотой более 17 этажей следует применять два стояка на секцию с подключением на каждом этаже до четырех квартир. В жилых зданиях, имеющих незадымляемые лестничные клет­ки, питание противопожарных устройств, эвакуационного и ава­рийного освещения следует выполнять от самостоятельного щита или отдельной панели по линиям, присоединенным к внешним питающим линиям до вводных аппаратов коммутационных ВРУ с устройствами автоматического включения резерва (АВР).

300

Линии питания квартир

Линии питания лифтов и аварийного освещения

-Станция

__Г___ ^л аварийного

переключения

Вводное 3 устройство г"—-¹ ■"■

Т2

Кх>{

Рис. 12.10. Схемы электроснабжения:

а — зданий высотой 17 этажей и более с электроприемниками первой категорЛ-(лифты, пожарные насосы, сети дежурного освещения); 6 — крупных магай нов, столовых, ресторанов

В зданиях высотой 17 этажей и более к указанному ВРУ с ус 'м ройством АВР следует подключать и лифты (рис. 12.10, а). Если ь панелях противопожарных устройств имеются свободные места дх, размещения дополнительных коммутационных аппаратов защ/, ты, то возможна их установка на этих местах для линий общед^,, мовых сетей (например, рабочего освещения). Питание этих л! ний нужно осуществлять от распределительных панелей ВРУ. ^

В общественных зданиях независимо от категории надежнос^-их электроснабжения электроприемники противопожарных ус* ройетв и охранной сигнализации должны питаться от разных вв<71 дов, а при одном вводе — двумя линиями от этого ввода (рис. 12.К- б). Питающие линии указанных устройств необходимо подюш, чать после вводных коммутационых аппаратов к распределител/, ным панелям ВРУ или ГРЩ с устройством АВР. При этом отклю­чение остальных потребителей не должно быть связано с отюго чением электроприемников противопожарных устройств.       е

Электродвигатели пожарных насосов должны иметь местнс/ _ (непосредственно у электродвигателей) и дистанционное вклк чение со шкафов пожарных кранов.                                         ,.

Управление системами дымоудаления и подпора воздуха до.)'._ жно быть автоматическим и дублироваться дистанционным уг равлением.                                                                                          ,.

Питание сетей эвакуационного и аварийного освещения долж­но быть независимым от питания сетей рабочего освещения и вьу подняться при двух вводах в здание от разных вводов, а при одно/ вводе — по самостоятельным линиям, начиная от ВРУ или ГР11Л-

На вводах распределительных пунктов и щитков, присоеди­ненных к одной питающей линии, аппа

Рис. 12.11. Схема питания групповых щитков сети освещения:

/ — распределительный щит подстанции; 2 —- питающая линия; 3 — групповой щиток; 4 — групповая сеть; 5 — светильник

ется не устанавливать при числе распределительных пунктов до пяти, а групповых щитков — до трех включительно. Исключение составляют силовые распределительные пункты горячих цехов предприятий общественного питания, на вводах которых установка аппаратов управления обязательна во всех случаях.

Электроэнергию к силовым распределительным щитам, пунк­там и групповым щиткам сети электрического освещения подво­дят, как правило, по магистральной схеме.

Для присоединения мощных электродвигателей, групп элект­роприемников общего технологического назначения (например, встроенных пищеблоков, помещений вычислительных центров и т.п.), потребителей I категории по надежности электроснабже­ния целесообразнее применять радиальные схемы.

Питание сетей рабочего освещения помещений, в которых дли­тельно могут находиться 600 человек и более (конференц-залы, актовые залы и т. п.), рекомендуется осуществлять от разных вво­дов, при этом к каждому вводу должно быть подключено около 50% светильников (рис. 12.11).

Допустимая потеря напряжения в сети

 (12.10)

где Ц_хл — номинальное напряжение при холостом ходе трансфор­матора; 11_т-_т — допускаемое минимальное напряжение у наиболее

302

удаленных ламп; ДУ_Т — потеря напряжения в трансформаторе, приведенная ко вторичному напряжению.

Все значения в формуле (12.10) выражают в процентах.

Потерю напряжения А^/_т, зависящую от мощности трансфор­матора, его загрузки и коэффициента мощности питаемых элект-ро^риемников, с достаточной точностью можно определить по формуле

 г/_р>тф),               (12.11)

где (3 — коэффициент загрузки трансформатора; (7_ал. и С/р_Т — ак­тивная и реактивная составляющие напряжения короткого замы­кания трансформатора; со8ф — коэффициент мощности на зажи­мах вторичной обработки трансформатора. Значения 11_аг и 1!_р1 определяют по формулам

О,. =^100;                           (12.12)

(12.13)

 кВт; Р_н — номинальная напряжение короткого

где Р_к — потери короткого замыкания, мощность трансформатора, кВА; 11_К замыкания, %.

Значения Р_к и 11_К приводятся в каталогах на трансформаторы.

Пример 12.1. Мощность трансформатора Р_н = 400 кВ- А; сок <р = = 0,95; Р = 0,9. Определить потерю напряжения в сети освещения гражданского здания.

Решение. Для трансформатора заданной мощности по каталогу находим: Р_к= 5,5 кВт и Л_к - 4,5 %.

Отсюда

А1/_Т= 0,9(1,38-0,95 + 4,28-0,31) = 2,4%.

Принимая <У_ХХ= 105 %, находим ДЯ_Д= 105 - 97,5 - 2,4 = 5,1%.

Допустимые потери напряжения в сети освещения для наибо­лее распространенных мощностей трансформаторов приведены в [13]. Эти потери рассчитаны для Ц_т[п = 97,5 % и при иных значени­ях должны быть соответственно изменены.

В общем виде потери напряжения в сети определяют по форму­лам:

в сетях без индуктивной нагрузки

Д1/= №;                               (12.14)

в сетях с индуктивной нагрузкой

(12.15) 

раты управления допуск/

 

где / — расчетный ток линии, A; R — активное сопротивление линии, Ом; X — индуктивное сопротивление линии, Ом; coscp — коэффициент мощности нагрузки.

Активное сопротивление R, Ом, проводов и кабелей из цвет­ных металлов (меди, алюминия) определяют по одной из следу­ющих формул:

pL-10⁶.

R

L-10⁶

(12.16)

(12.17)

где р — удельное сопротивление проводника, Омм; у — удель­ная проводимость проводника, См/м; L — длина линии, м; F ~ площадь сечения проводника, мм².

Значения р и у с учетом средней эксплуатационной темпера­туры осветительных проводников 35 °С могут быть приняты:

для алюминиевых проводников

р = 33 • Ю-⁹ Ом • м; у = 30,5 • 10⁶ См/м; для медных проводников

р - 20 • Ю-⁹ Ом • м; у = 50 • 10⁶ См/м.

Активные сопротивления проводников, а также средние зна­чения индуктивных сопротивлений при различных площадях се­чениях, проводников и способах прокладки указаны в табл. 12.11.

Размещать распределительные пункты: силовые ящики (рис. 12.12) и щитки (рис. 12.13) следует, как правило, на тех же этажах, где расположены присоединяемые к ним электроприем­ники, которые рекомендуется объединять в группы с учетом их технологического назначения.

На предприятиях общественного -питания и торговли от сило­вых распределительных сетей можно питать по магистральной схеме не более четырех электроприемников единичной мощностью до 3 кВт и не более двух мощностью до 5 кВт.

В учебно-производственных мастерских по магистральной схе­ме допускается питать до пяти силовых электроприемников ста­ночного оборудования. При питании по магистральной схеме еди­ничная мощность электроприемников не должна различаться бо­лее чем на 25 %.

Если в торговом зале имеется более двух кассовых аппаратов, их питание нужно осуществлять от двух линий. При этом число кассо­вых аппаратов, питаемых одной линией, не ограничивается.

Электроприемники холодильного и технологического обо­рудования совместно питать по магистральной схеме не допус­кается.

304

Таблица 12.11. Активное и проводников, Ом/км

индуктивное сопротивления

 

Площадь сечения	Активное сопротив­ление проводни­ков г при температуре 35°С		Индуктивное сопротивление проводников (среднее значение) х
проводника, мм2	медных	алюми­ниевых	Кабели, провода в трубах и т. п.	Проводники при расстоянии между ними 15...40 см (провода на изоляторах, клицах и т. п.)
1,5	13,3		—	—
2,5	8,0	13,2	—	—
4	5,0	8,3	0,1	0,37
6	3,3	5,5	0,09	0,36
10	2,0	3,3	0,08	0,34
16	1,25	2,06	0,08	0,33
25	0,8	1,32	0,08	0,31
35	0,57	0,95	0,075	0,3
50	0,4	0,66	0,075	0,29
70	0,28	0,47	0,07	0,28
95	0,21	0,35	0,07	0,27
120	0,167	0,276	0,07	0,26
150	0,133	0,22	0,07	0,25
185	0,108	0,179	0,07	0,25
240	0,084	0,137	0,07	0,25

В лабораториях общеобразовательных школ, средних специаль­ных учебных заведений и профессионально-технических училищ можно питать по магистральной схеме не более трех лаборатор­ных щитков.

В кабинетах домоводства общеобразовательных школ, в поши­вочных цехах ателье и комбинатов бытового обслуживания насе­ления число присоединяемых к одной линии швейных машин, а также машин по ремонту и отделке обуви не ограничивается.

На чертежах электрооборудования здания сеть, идущую в тру­бах в полу, показывают по кратчайшей линии, над которой ука­зывают способ и род прокладки, а также марку кабеля. Провода и кабели, прокладываемые в металлических трубах, обозначают бук-

164

400

380

 

300

21/_пр-10⁹

Рис. 12.12. Силовые ящики:

а — ЯБПВУ-1МУЗ; б — ЯБ1-243; в — ЯБПВУ-4УЗ; г — ЯРП-20УЗ

вой Т, в пластмассовых трубах — П, в металлорукавах — Мр, на троссе — Тс.

При расчете сетей дистанционного управления электротехни­ческим и светотехническим оборудованием учитывают следующие положения:

у катушек аппаратов (магнитных пускателей, контакторов, реле) должно быть обеспечено напряжение не менее 85 % номи­нального;

в момент пуска при питании переменным током понижается по сравнению с рабочим режимом со§(р и возрастает ток (в 10 — 15 раз), при питании постоянным током сила тока несколько уменьшается;

при определении площади сечения проводников сети управле­ния учитывают сопротивления катушек, поскольку они вполне сопоставимы с сопротивлениями проводников.

При переменном токе площадь сечение проводников с малым индуктивным сопротивлением (провода в трубах, кабели и т. п.) определяют по формуле

306

(12.18)

где Ь — длина линии управления (в один конец), км; /„ — пуско­вой ток катушки управляющего аппарата, А; р — удельное сопро­тивление проводника, Омм; {/_н — номинальное напряжение сети управления, В; ср_п — угол сдвига фаз между /_п и 1}_и.

Формула (12.18) может быть представлена в упрощенном виде:

Г=$1_пЬ,                                 (12.19)

где

2рЮ⁹

- СО8 ф,

Числовые значения коэффициента р приведены в табл. 12.12.

Для сетей переменного тока с большим индуктивным сопро­тивлением (провода на изоляторах, воздушные линии) потеря на­пряжения (в процентах)

30,                       (12.20)

где 7,_к — полное сопротивление катушки, Ом, 7^ = 1/_н/1_п; Ъ' — полное сопротивление цепи с учетом сопротивления проводни­ков и катушки, Ом.

Полное сопротивление цепи

  К_К)²+(Х_Л+1^У,                (12.21)

где К_л — активное сопротивление цепи (линии), ^_л = 2рЬЮ⁹/Р; Я_к — активное сопротивление катушки, Я_к = ^со§ф_п; Х_л — индук­тивное сопротивление цепи (линии); Х_к — индуктивное сопро­тивление катушки, Х_к = ^

Рис. 12.13. Щитки силовой распределительной сети, устанавливаемые на стене (й) и в нише (б)

Таблица 12.12. Коэффициент р, учитывающий материал проводников, номинальное напряжение сети и коэффициент мощности нагрузки

 

СО5 (0	Значения р при медных жилах и напряжении сети, В			Значени, жилах и	\ р при алюминиевых напряжении сети, В
	127	220	380	127	220	380
1	1,57	0,91	0,52	2,6	1,51	0,86
0,95	1,47	0,86	0,49	2,44	1,43	0,81
0,9	1,43	0,83	0,475	2,37	1,38	0,79
0,85	1,36	0,79	0,45	2,26	1,31	0,75
0,8	1,3	0,75	0,43	2,16	1,24	0,71
0,75	1,24	0,72	0,41	2,06	1,19	0,68
0,7	Ы7	0,68	0,39	1,94	1,13	0,65
0,65	1,1	0,64	0,37	1,83	1,06	0,61
0,6	1,04	0,6	0,345	1,73	1,0	0,57
0,55	0,99	0,57	0,33	1,64	0,95	0,55
0,5	0,93	0,54	0,31	1,55	0,9	0,52
0,45	0,89	0,51	0,3	1,48	0,85	0,5
0,4	0,83	0,48	0,275	1,38	0,8	0,46
0,35	0,78	0,45	0,26 •	1,29	0,75	0,43
0,3	0,72	0,415	0,24	1,19	0,69	0,4
0,25	0,665	0,385	0,22	О	0,64	0,365
0,2	0,62	0,335	0,205	1,03	0,59	0,34

При постоянном токе потерю напряжения (в процентах) в се­тях дистанционного управления определяют по формуле

(12.22)

где /_р — расчетный ток катушки, А. 308

Пример 12.2. Сеть управления, выполненная двужильным ка­белем с медными жилами, питает катушку контактора. Данные контактора: У_н = 220 В; /_п = 20 А; со8_Фп = 0,3. Длина линии (в один конец) Ь = 1 км. Определить площадь сечения кабеля.

Решение. Искомую площадь сечения находим по формуле (12.18):

2-1-20-20-10М0-9 _ _д ^

220(^/1,4 ~ 0,954²-0,3)

Принимаем ближайшую большую площадь сечения, равную

10 мм².                                                                          _

Пример 12.3. Условия такие же, как в примере 12.2, но ли­ния воздушная.

Решение. Предполагаем, что Р > 10 мм² (полное сопротивление линии 2' несколько больше, чем в примере 12.2, за счет наличия индуктивного сопротивления линии Х_л). При Р = 10 мм активное сопротивление линии

 

Р         10

Активное сопротивление катушки контактора

 ^

 -0,3 = 3,3 Ом.

Индуктивное сопротивление линии (находим с использовани­ем данных табл. 12.11)

Х_л= 2x1 = 2-0,34-1 = 0,68 Ом. Индуктивное сопротивление катушки контактора

 ^

 0,954 = 10,5 Ом.

Полное сопротивление линии определяем по формуле (12.21):

2' =,/(4Тз;3)² +(0,68 + 10,5)² = 13,35 Ом. Потерю напряжения находим по формуле (12.20):

= И -

 

13,35

Полученное значение несколько выше допустимой потери на­пряжения (15 %), поэтому принимаем ближайшую большую, чем 10 мм², стандартную площадь сечения, т.е. Р= 16 мм.