Электроснабжение промышленных и гражданских зданий

Допущено

Министерством образования и науки Российской Федерации

в качестве учебника для студентов образовательных учреждений

среднего профессионального образования

5-е издание, переработанное и дополненное

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ 

ПРОМЫШЛЕННЫХ 
И ГРАЖДАНСКИХ 

ЗДАНИЙ

Ю. Д. СИБИКИН

Москва

ИНФРА-М

202УЧЕБНИК

УДК  621.3(075.32)
ББК 31.19я723
 
С34

Сибикин Ю. Д.
 Электроснабжение промышленных и гражданских зданий : учебник / 
Ю. Д. Сибикин. — 5-е изд., перераб. и доп. — Москва : ИНФРА-М, 
2023. — 405 с. — (Среднее профессиональное образование). — DOI 
10.12737 / textbook_5ad8a2ff1921e6.88482361.

ISBN 978-5-16-013093-4 (print)
ISBN 978-5-16-105877-0 (online)
Приведены сведения о системах электроснабжения, даны методические 
рекомендации по выбору их параметров. Описано электрооборудование 
электростанций и подстанций, промышленных предприятий 
и гражданских зданий. Рассмотрена конструкция распределительных 
устройств, релейной защиты и автоматики. Освещены вопросы электро-
безопасности.

Для студентов учреждений среднего профессионального образования.

УДК 621.3(075.32)

ББК 31.19я723

С34

А в т о р:

Ю.Д. Сибикин — кандидат технических наук, старший научный со-

трудник, генеральный директор НТЦ «Оптим»

Р е ц е н з е н т ы:

А. П. Левин, доктор экономических наук, академик Российской ака-

демии естест венных наук, генеральный директор НИЦ «Зарубежсхе-
ма»;

В. В. Жигарев, директор Московского промышленного колледжа;
Л. Г. Александренкова, преподаватель высшей категории Москов-

ского промышленного колледжа

ISBN 978-5-16-013093-4 (print)
ISBN 978-5-16-105877-0 (online)

© Сибикин Ю. Д., 2006
© Сибикин Ю. Д., 2018, 

с изменениями

Предисловие

Стратегия развития отечественной энергетики предусматривает 

дальнейший рост производства электроэнергии всеми электростан-
циями России. К 2030 г. намечается достичь годовой выработки 
электроэнергии 1560 млрд кВт ⋅ ч.

Основными потребителями электроэнергии являются промыш-

ленные предприятия и гражданские здания. Они расходуют более 
78% всей электроэнергии, вырабатываемой в нашей стране.

Ввод в действие новых предприятий, расширение существу-

ющих, рост их энерговооруженности, широкое внедрение различ-
ных видов электротехнологий во всех отраслях производств, огром-
ное жилищное строительство выдвигают проблему рационального 
электроснабжения потребителей.

Система распределения большого количества электроэнергии 

должна обладать высокими техническими и экономическими по-
казателями и базироваться на новейших достижениях современной 
техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий 
и гражданских зданий должно основываться на использовании со-
временного конкурентоспособного электротехнического оборудо-
вания и прогрессивных схем питания, широком применении авто-
матизации.

В учебнике обобщен опыт последних лет проектирования элек-

троснабжения промышленных и гражданских зданий, приведены 
новые технические решения в этой области. Он содержит основные 
сведения, позволяющие разобраться в сложном комплексе вопросов 
производства, распределения и потребления электроэнергии.

С его помощью студенты смогут самостоятельно выполнять рас-

четы электрических сетей промышленных и гражданских зданий 
напряжением до 1000 В, распределительных воздушных и кабель-
ных сетей напряжением свыше 1000 В, производить расчеты токов 
короткого замыкания, проверять выбираемое электрооборудование 
и аппараты на устойчивость к действию токов короткого замыка-
ния, составлять схемы распределения электроэнергии высокого 
напряжения, рассчитывать электрические нагрузки и выбирать си-
ловые трансформаторы, производить расчет и выбор аппаратуры 
релейной защиты и автоматики подстанций и других электроуста-
новок.

Особое внимание в учебнике уделено вопросам расчета элект-

рических нагрузок, работе электроприемников, резервированию 

электроснабжения, повышению коэффициента мощности элект-
роустановок, рациональной и эффективной системе их питания, 
требованиям охраны труда и техники безопасности.

Учебник может быть полезен также инженерно-техническим ра-

ботникам, занимающимся проектированием и эксплуатацией про-
мышленных и гражданских зданий.

Введение

Важную роль в развитии отечественной электротехнической 

промышленности и электроснабжения предприятий и граж-
данских объектов сыграли труды выдающихся русских ученых 
и изобретателей: Б. С. Якоби, А. Н. Лодыгина, П. Н. Яблочкова, 
Ф. А. Пироцкого, Д. А. Лачинова, М. О. Доливо-Добровольского 
и др.

В 1834 г. член Петербургской Академии наук Б. С. Якоби 

первым в мире изобрел электродвигатель постоянного тока. 
Большое влияние на развитие электротехники оказала изобретен-
ная А. Н. Лодыгиным в 1872 г. (патент получен в 1874 г.) уголь-
ная лампа накаливания. Американский ученый и изобретатель 
Т. Эдисон произвел свои первые опыты по электрическому осве-
щению только в 1879 г. Талантливый русский инженер-изобрета-
тель П. Н. Яблочков в 1876 г. получил патент на дуговую лампу без 
регулятора — электрическую свечу, которая положила начало пер-
вой практически применимой системе электрического освещения. 
Он также изобрел трансформатор и решил задачу питания группы 
дуговых ламп от одного генератора.

В 1874 г. Ф. А. Пироцкий произвел опыт по передаче электро-

энергии на расстояние до 1 км. В 1880 г. он осуществил передачу 
электроэнергии по рельсам конной железной дороги в Петербурге.

Большое значение для развития электротехники имела статья 

Д. А. Лачинова «Электромеханическая работа» (1880), опубликован-
ная в журнале «Электричество», в которой он изложил положения 
(тезисы), ставшие основой современной теории передачи электро-
энергии.

Гениальный русский ученый и инженер М. О. Доливо-Добро-

вольский заложил научные и инженерные основы современных 
электрических систем, создав установку трехфазного переменного 
тока и показав все его преимущества по сравнению с постоянным 
током. Первый генератор и приводимый им в движение элек-
тродвигатель переменного тока были построены М. О. Доливо-
Добровольским в 1888 г. В 1891 г. он, используя водяную турбину 
мощностью 300 л. с. и приводимый ею в движение генератор трех-
фазного тока мощностью 200 кВт, осуществил передачу электро-
энергии по воздушной линии на расстояние 175 км. С помощью 
трехфазного трансформатора напряжение, создаваемое генерато-
ром, повышалось до 8500 В, а на конце линии передачи понижа-

лось до 100 В. Передаваемая электроэнергия использовалась для 
освещения и приведения в движение электродвигателей на вы-
ставке во Франкфурте-на-Майне.

К выдающимся изобретениям М. О. Доливо-Добровольского 

следует отнести также асинхронные трехфазные двигатели, явля-
ющиеся и в настоящее время основными электродвигателями, при-
меняемыми в промышленности. Они надежны в работе, просты 
по конструкции, дешевы в эксплуатации.

Электрификация играет важнейшую роль в развитии всех от-

раслей промышленности, является стержнем экономики страны. 
Отсюда следует необходимость опережающих темпов роста произ-
водства электроэнергии.

В условиях разрухи, голода, гражданской войны Всероссийский 

съезд Советов утвердил в 1920 г. Государственный план электри-
фикации России (ГОЭЛРО), который предусматривал в течение 
10—15 лет строительство 30 новых районных электростанций об-
щей мощностью 1750 МВт с доведением выработки электроэнергии 
до 8,8 млрд кВт ⋅ ч в год. Этот план был выполнен за 10 лет. С 1930 г. 
крупные государственные районные электростанции (ГРЭС) 
стали постепенно объединять в энергетические системы, которые 
и в настоящее время остаются главными производителями элект-
роэнергии для подавляющего большинства промышленных пред-
приятий и городов нашей страны.

Принципом развития энергосистемы России является произ-

водство электроэнергии на крупных электростанциях, объеди-
няемых в Единую энергосистему общей высоковольтной сетью 
500…1150 кВ.

До 1960 г. самые крупные генераторы тепловых электростанций 

(ТЭС) имели мощность 100 МВт. На одной электростанции уста-
навливали 6—8 генераторов. Поэтому мощность крупных ТЭС со-
ставляла 600…800 МВт. После освоения энергоблоков (турбина — 
генератор) мощностью 150…200 МВт мощность крупнейших 
электростанций повысилась до 1200 МВт. Переход на энергоблоки 
мощностью 800 МВт позволил увеличить мощность некоторых 
ТЭС (например, Пермской ГРЭС) до 4800 МВт.

В настоящее время в энергосистемах Российской Федерации 

эксплуатируются более 600 тыс. км воздушных и кабельных ли-
ний электропередачи напряжением 35 кВ и выше и 2 млн км на-
пряжением 0,4…20 кВ, свыше 17 тыс. подстанций напряжением 
35 кВ и выше с общей трансформаторной мощностью почти 
575 млн кВ ⋅ А и более полумиллиона трансформаторных пунктов 
6…35 / 0,4 кВ общей мощностью 102 млн кВ ⋅ А.

ПАО «Россети» включает 39 тыс. км линий электропередачи на-

пряжением 330 кВ и выше, 119 подстанций напряжением 330 кВ 
и выше с общей трансформаторной мощностью 125 млн кВ ⋅ А.

Электроэнергетика России является важнейшей жизнеобеспе-

чивающей отраслью страны. В ее состав входят более 700 элект-
ростанций общей мощностью 215,6 млн кВт; в отрасли работают 
более 1 млн человек.

В современных условиях главными задачами специалистов, 

осуществляющих проектирование, монтаж и эксплуатацию совре-
менных систем электроснабжения промышленных предприятий 
и гражданских зданий, являются правильное определение электри-
ческих нагрузок, рациональная передача и распределение электро-
энергии, обеспечение необходимой степени надежности электро-
снабжения, качества электроэнергии на зажимах электроприемни-
ков, электромагнитной совместимости приемников электрической 
энергии с питающей сетью, экономия электроэнергии и других 
материальных ресурсов.

Глава 1 

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПРОИЗВОДСТВА 

И ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

1.1. ПОНЯТИЕ О СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Системой электроснабжения называют совокупность устройств 

для производства, передачи и распределения электроэнергии.

Системы электроснабжения создают для обеспечения питания 

приемников электроэнергии, к которым относят: электродвигатели 
различных механизмов, электрические печи, электролизные уста-
новки, аппараты и машины для электрической сварки, осветитель-
ные установки и др.

Энергетической системой называют совокупность электро-

станций, подстанций и приемников электроэнергии, связанных 
между собой линиями электрической сети.

Электрической системой называют часть энергетической сис-

темы, состоящую из генераторов, распределительных устройств, 
повысительных и понизительных подстанций, линий электриче-
ской сети и приемников электроэнергии (рис. 1.1).

Различие между энергетической и электрической системами за-

ключается в том, что в электрическую систему не входит тепловая 
или гидравлическая часть энергетической системы, т.е. часть, от-
носящаяся к первичным двигателям и устройствам, которые обес-
печивают их питание.

Электрическими сетями называют части электрической сис-

темы, состоящие из подстанций и линий различных напряже-
ний. Электрические сети подразделяют по напряжению (табл. 1.1 
и 1.2).

Электрическая сеть служит для передачи электроэнергии от мест 

ее производства к местам потребления и распределения между по-
требителями.

Электрическая сеть состоит из системы проводов, надлежащим 

образом изолированной и снабженной соответствующими аппара-
тами и приборами для переключений, измерений, трансформаций 
и регулирования напряжений и т.п.

Линии, связывающие электростанцию с понизительной под-

станцией, называют линиями электропередачи.

Электрическую часть всех вновь сооружаемых, реконструиру-

емых, технически перевооружаемых промышленных предприятий 

и гражданских зданий выполняют в соответствии с Правилами 
устройства электроустановок (ПУЭ).

К промышленным предприятиям относят заводы (в том числе 

опытные заводы научно-исследовательских институтов), комби-
наты, фабрики, шахты, карьеры, производственные и ремонтные 
базы, типографии, предприятия железнодорожного, водного, воз-
душного, трубопроводного и городского транспорта и др. К граж-
данским зданиям относят жилые и общественные объекты.

Кольцевая
районная сеть
110 кВ

Кольцевая
районная сеть
35 кВ

10 кВ
10 кВ
ТЭЦ
10 кВ

10 кВ

110 кВ

110 кВ

35 кВ

35 кВ
6 кВ

110 кВ
110 кВ

6 кВ

6 кВ

110 кВ

220 кВ

220 кВ

Понизительная
подстанция

Понизительная
подстанция

Трансформаторные
пункты

Питательная сеть
Распределительная сеть 6 кВ

Распределительная
сеть 6 кВ

Распределительный
пункт

Распределительная
сеть 380/220 В

Распределительная

сеть 380/220 В

Местная
электростанция


Понизительная
подстанция

Линия
электропередачи

Линия
электропередачи

Линия электропередачи
35 кВ

Линия электропередачи


Повысительная
подстанция

Повысительная
подстанция

Районная тепловая
(конденсационная)
электростанция

Районная
гидроэлектростанция

Линия
электропередачи
220 кВ

К местной
сети

К местной сети

К местной
сети

К местной
сети

К местной
сети

Рис. 1.1. Схема электрической системы

Действующими считают электроустановки, которые имеют 

источники электроэнергии (в том числе химические, гальванические 
и др.) и находятся под напряжением полностью либо частично, 
или такие, на которые в любой момент времени может быть 
подано напряжение включением коммутационной аппаратуры.

Электроснабжение предприятий разделяют на внешнее и внутреннее. 
Под внешним электроснабжением понимают комплекс сооружений, 
обеспечивающих передачу электроэнергии от выбранной 
точки присоединения к энергосистеме до приемных подстанций 
предприятий или гражданских зданий.

Внутреннее электроснабжение — это комплекс сетей и подстанций, 
расположенных, как правило, на территории предприятия 
и в его цехах.

Проектированию внешнего электроснабжения отдельного пред-

приятия или комплекса гражданских зданий предшествует разра-
ботка перспективного плана развития производительных сил рай-
она на ближайшие 10—15 лет. На основе этого плана разрабатыва-
ется проект развития энергетической системы, в том числе сетевых 
устройств. В проекте развития энергосистемы намечают источники 
электроэнергии для данного района, их мощность и очередность 

Таблица 1.1

Номинальные напряжения электрических сетей общего назначения 
до 1000 В, источников и приемников электроэнергии (ГОСТ 721—97)

Напряжение, В, при 

постоянном токе

Напряжение, В, при переменном токе, 

частотой 50 Гц

сетей и при-

емников

источ-
ников

однофазном
трехфазном

сетей и при-

емников

источ-
ников

сетей и при-

емников

источни-

ков

12
12
12
12
 — 
 — 

24
24
24
24
 — 
 — 

36
36
36
36
36
36

48
48
42
42
42
42

60
60
(127) 
(133) 
(220 / 127) 
(230 / 133) 

ПО
115
220
230
380 / 220
400 / 230

220
230
380
 — 
660 / 380
690 / 400

440
460
 — 
 — 
 — 
 — 

Примечание. Значения, указанные в скобках, не рекомендуются для вновь про-
ектируемых сетей.