Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений
Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений: Краткий обзор
В современном мире, где доля непроизводственных мощностей в энергобалансе постоянно растет, вопросы электроснабжения зданий и сооружений приобретают особую актуальность. Данный учебник, предназначенный для студентов электротехнических специальностей, рассматривает ключевые аспекты проектирования электроустановок производственных объектов и административно-общественных зданий.
Категории электроприемников и требования к надежности
Определение категории электроприемников является критически важным для обеспечения надежности электроснабжения. Электроприемники делятся на три категории, а также выделяется особая группа. К первой категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых может представлять угрозу для жизни людей или критических элементов инфраструктуры. Вторая категория включает электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к значительным экономическим потерям. Третья категория охватывает все остальные электроприемники. СНиП 31.110 определяет категории электроприемников для различных типов зданий, таких как учреждения управления, лечебно-профилактические учреждения, библиотеки, предприятия торговли и общественного питания. Требования к надежности электроснабжения зависят от категории электроприемников, при этом для электроприемников первой категории предусматривается питание от двух независимых источников с автоматическим вводом резерва (АВР), а для особой группы — третий дополнительный источник питания.
Встроенные и пристроенные трансформаторные подстанции
В учебнике уделяется внимание требованиям к встроенным и пристроенным трансформаторным подстанциям (ТП). Размещение ТП в общественных зданиях допускается при соблюдении санитарных и противопожарных норм. В спальных корпусах, школах и учебных заведениях встроенные и пристроенные ТП не допускаются. При размещении ТП необходимо учитывать требования к гидроизоляции, вентиляции, доступу персонала и возможности транспортировки трансформаторов.
Вводно-распределительные устройства, главные распределительные щиты и схемы электрических сетей
Вводно-распределительные устройства (ВРУ) и главные распределительные щиты (ГРЩ) должны размещаться в специально выделенных помещениях (электрощитовых), обеспечивающих доступность и безопасность обслуживания. Рассматриваются требования к размещению, степени защиты и прокладке кабелей. Особое внимание уделяется схемам электрических сетей. Питание аварийного освещения должно быть независимым от рабочего освещения. Отклонения напряжения от номинального значения не должны превышать ±5 %. Для распределения электроэнергии рекомендуется использовать магистральные и радиальные схемы.
Расчет нагрузок
В учебнике подробно рассматриваются методы расчета электрических нагрузок, включая расчет по укрупненным удельным электрическим нагрузкам и метод коэффициента спроса. Приведены формулы и таблицы для определения расчетных нагрузок для различных типов зданий и электроприемников. Рассматриваются особенности расчета нагрузок для общественных зданий, промышленных предприятий, а также для различных типов электроприемников, таких как освещение, розеточные сети, силовые электроприемники, лифты и др.
Условия присоединения к системе и типы систем заземления
В учебнике рассматриваются вопросы технологического присоединения к электрическим сетям, включая порядок подачи заявки, заключение договора и выполнение технических условий. Описываются требования к различным типам систем заземления (TN, TT, IT) и их особенности.
Расчет токов короткого замыкания и выбор аппаратуры
Приведены методы расчета токов короткого замыкания (КЗ) в сетях до 1 кВ, включая расчет токов трехфазного и однофазного КЗ. Рассматриваются вопросы выбора коммутационнозащитной аппаратуры, включая плавкие предохранители и автоматические выключатели, с учетом требований к надежности и селективности защиты.
Экономия электроэнергии и компенсация реактивной мощности
Уделяется внимание вопросам экономии электроэнергии, включая методы компенсации реактивной мощности с использованием конденсаторных батарей и синхронных компенсаторов. Рассматриваются принципы работы и преимущества различных типов компенсационных устройств.
Проектирование осветительных установок
Рассматриваются основные светотехнические понятия, выбор источников света, систем освещения, освещенности и коэффициентов запаса, выбор светильников, размещение светильников и методика светотехнических расчетов.
Заключение
В заключение подчеркивается важность комплексного подхода к проектированию электроснабжения зданий и сооружений, включающего в себя правильный выбор оборудования, учет требований к надежности и безопасности, а также применение энергосберегающих технологий.
- ВО - Бакалавриат
- 08.03.01: Строительство
- 13.03.02: Электроэнергетика и электротехника
- ВО - Магистратура
- 13.04.02: Электроэнергетика и электротехника
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Т.В. Анчарова, М.А. Рашевская, Е.Д. Стебунова 2-е издание, переработанное и дополненное Рекомендовано УМО высших учебных заведений РФ по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по курсу «Электрооборудование и электроснабжение промышленных предприятий» УЧЕБНИК Москва 202 ИНФРА-М
УДК 621.31(075.8) ББК 31.29-5я73 А74 Анчарова Т.В. А74 Электроснабжение и электрооборудование зданий и сооружений : учебник / Т.В. Анчарова, М.А. Рашевская, Е.Д. Стебунова. — 2-е изд., перераб. и доп. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2024. — 415 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). ISBN 978-5-00091-500-4 (ФОРУМ) ISBN 978-5-16-013494-9 (ИНФРА-М, print) ISBN 978-5-16-106147-3 (ИНФРА-М, online) В учебнике рассматриваются вопросы электроснабжения и электрического освещения производственных объектов и административно-общественных зданий. На основании анализа нормативно-технической документации, а также опыта проектирования предлагаются рекомендации по проектированию электроустановок зданий и сооружений. Предлагаются способы принятия решений на разных ступенях системы электроснабжения указанных объектов, приведены примеры решения отдельных задач. Значительный объем книги отведен вопросам экономии электроэнергии в силовых и осветительных сетях зданий. Учебник предназначен студентам высших учебных заведений, обучающимся по электротехническим специальностям и изучающим вопросы электроснабжения. УДК 621.31(075.8) ББК 31.29-5я73 Р е ц е н з е н т ы: Жилин Б.В. — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электроснабжение» Новомосковского филиала Института тонких химических технологий; Минеев Р.В. — кандидат технических наук, действительный член Академии электротехнических наук Российской Федерации, главный инженер ООО ПТП «Техэнерго» г. Электростали ISBN 978-5-00091-500-4 (ФОРУМ) ISBN 978-5-16-013494-9 (ИНФРА-М, print) ISBN 978-5-16-106147-3 (ИНФРА-М, online) © Анчарова Т.В., Рашевская М.А., Стебунова Е.Д., 2012 © Анчарова Т.В., Рашевская М.А., Стебунова Е.Д., 2014, с изменениями © ФОРУМ, 2014
Список сокращений АВР — автоматический ввод резерва АМ — активная мощность АПВ — автоматическое повторное включение БСК — батарея статических конденсаторов ВЛЭП, ВЛ — воздушная линия электропередач ВРУ — вводнораспределительные устройства Группы горючести: Г1 — слабогорючие материалы; Г2, Г3 — поддающиеся горению Степень защиты не ниже IP4X — по ГОСТу 14254—96 с защитой от проникновения частиц диаметром больше миллиметра Изоляция кабеля в исполнении НГ или LS — не распространяющая горение с низким дымовыделением ГП — гарантирующий поставщик ГПП — главная понизительная подстанция ГРЩ — главные распределительные щиты ДРИ — металлогалогенная лампа ДРЛ — дуговая ртутная лампа ЕГРИП — Единый государственный реестр индивидуальных пред принимателей ЕГРЮЛ — Единый государственный реестр юридических лиц ЗРУ — закрытые распределительные устройства КЛЛ — компактная люминесцентная лампа КЛЭП, КЛ — кабельная линия КТП — комплектные трансформаторные подстанции ЛЛ — люминесцентная лампа ЛН — лампы накаливания ПГВ — подстанция глубокого ввода
ПРА — пускорегулирующая аппаратура газоразрядных ламп ПУЭ — правила устройств электроустановок РМ — реактивная мощность РУ — распределительные устройства Система TNC — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники объединены в одном проводнике по всей системе Система TNS — нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно по всей системе Система TNCS — нулевой рабочий и нулевой защитный проводни ки объединены в части системы СК — синхронный компенсатор СНиП — строительные нормы и правила СЭС — система электроснабжения ТП — трансформаторная подстанция УЗО — устройства защитного отключения ХХ — холостой ход ЦТП — центральный тепловой пункт ШМА — шинопровод магистральный ШРА — шинопровод распределительный ЭУ — электропринимающие устройства N и РЕ проводники — нулевой рабочий и нулевой защитный провод ники U — векторная величина (напряжения) Список сокращений
Введение В настоящее время в энергобалансах территорий увеличивается доля непроизводственных мощностей. Это электроэнергия, затрачи ваемая на функционирование систем водоснабжения и канализации, общественного электрического транспорта, ЖКХ. В городах значи тельная часть потребляемой электроэнергии приходится на различные административнообщественные здания: торговоразвлекательные комплексы, предприятия общественного питания, офисные комплек сы, учебные заведения, здания различных муниципальных служб. Нормативнотехнической базой проектирования электроснабже ния являются Правила устройств электроустановок (ПУЭ), различ ные нормы и правила (СНиПы, ГОСТы, СП, СН и др.), в которых регламентированы отдельные разделы, относящиеся к электроуста новкам административных и общественных зданий. Это большой объем материала, и в практических условиях как при обучении сту дентов, так и при проектировании пользование всей нормативнотех нической базой затруднено. В настоящей работе авторами на основании анализа норматив нотехнической документации, а также опыта проектирования пред лагаются рекомендации по проектированию электроустановок адми нистративных и общественных зданий. Предлагаются способы при нятия решений на разных ступенях системы электроснабжения указанных объектов, приведены примеры решения отдельных задач. Значительный объем книги отведен вопросам экономии электро энергии в силовых и осветительных сетях зданий. Учебник предназначен студентам электротехнических специаль ностей, изучающих вопросы электроснабжения. В соответствии с ГОСТом 19431—84 в электроснабжении сущест вует следующая терминология: • электроснабжение (энергоснабжение) — обеспечение потреби телей энергией (электроэнергией);
• структура электроснабжения — долевое распределение суммар ного электропотребления по типам потребителей; • энергетический баланс — количественная характеристика про изводства, потребления и потерь энергии или мощности за установ ленный интервал времени для определенной отрасли хозяйства, зоны энергоснабжения, предприятия, установки; • потребитель электрической энергии — предприятие, организа ция, территориально обособленный цех, строительная площадка, квартира, у которых приемники электроэнергии присоединены к электрической сети и используют электроэнергию. В более современ ной трактовке под потребителем электроэнергии понимают юридиче ское или физическое лицо, осуществляющее использование и оплату электроэнергии; • электроустановка — энергоустановка, предназначенная для производства или преобразования, передачи, распределения или по требления энергии; • система энергоснабжения (электроснабжения) — совокупность взаимосвязанных энергоустановок, осуществляющих энергоснабже ние (электроснабжение) района, города, предприятия; • приемник электроэнергии (электроприемник)— устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для ее использования; • группа электроприемников — совокупность электроприемни ков, характеризующаяся одинаковыми требованиями к надежности электроснабжения, например, электроприемники операционных, родильных отделений и др. В отдельных случаях в качестве группы электроприемников могут рассматриваться потребители в целом, на пример, водопроводная насосная станция, здание и др.; • режим работы энергоустановки — характеристика энергетиче ского процесса, протекающего в энергоустановке и определяемого значениями изменяющихся во времени основных параметров этого процесса; • режим работы энергоустановки — характеристика энергетиче ского процесса, протекающего в энергоустановке и определяемого значениями изменяющихся во времени основных параметров этого процесса; • график нагрузки энергоустановок — кривая изменения во вре мени нагрузки потребителя энергии. Введение
ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ 1.1. Категории электроприемников С точки зрения надежности электроснабжения потребители де лятся на 3 категории + особая группа. К первой категории относятся электроприемники, перерыв элек троснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, нарушение функционирования особо важных элементов го родского хозяйства. Из состава электроприемников первой группы выделяется особая группа (нулевая категория) электроприемников, перебой в работе которых может помешать безаварийной остановке производства и нести угрозу взрывов, пожаров, повреждения дорого стоящего оборудования, а также угрозу для жизни людей. Примером электроприемников особой группы является аварийное электриче ское освещение. В коммунальнобытовой нагрузке особая группа обычно не выделяется. Ко второй категории относятся электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску про дукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного ко личества городских жителей. К третьей категории относятся все остальные электроприемни ки, не подходящие под определение первой и второй категории. Категории потребителей электроэнергии — общественных и административных зданий определяет СНИП 31.110. В табл. 1.1 при ведены категории электроприемников для большинства обществен ноадминистративных зданий. Требования к надежности электро
Глава 1. Характеристики режимов электропотребления объектов Таблица 1.1. Категории надежности электроснабжения зданий Здания и сооружения Степень обеспече ния надежности электроснабжения Здания учреждений управления, проектных и конструкторских организаций, научноисследовательских институтов: электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации и лифтов I Комплекс остальных электроприемников: здания с количеством работающих свыше 2000 человек не зависимо от этажности, здания высотой более 16 этажей, а также здания учреждений областного, городского и район ного значения с количеством работающих свыше 50 человек I здания с количеством работающих свыше 50 человек, а так же здания областного, городского и районного значения до 50 человек II здания с количеством работающих до 50 чел. III Здания лечебнопрофилактических учреждений*: электроприемники операционных и родильных блоков, от делений анестезиологии, реанимации и интенсивной тера пии, кабинетов лапароскопии, бронхоскопии и ангиогра фии, противопожарных устройств и охранной сигнализа ции, эвакуационного освещения и больничных лифтов I комплекс остальных электроприемников II Учреждения финансирования, кредитования и государственного страхования федерального и республиканского подчинения: электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации, лифтов I комплекс остальных электроприемников II комплекс электроприемников учреждений краевого, обла стного, городского и районного подчинения II Библиотеки и архивы: электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации зданий с фондом св. 1000 тыс. ед. хранения I комплекс остальных электроприемников II
1.1. Категории электроприемников 9 Здания и сооружения Степень обеспече ния надежности электроснабжения комплекс электроприемников зданий с фондом, тыс. ед. хранения: свыше 100 до 1000 II до 100 III Учреждения образования, воспитания и подготовки кадров: электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации I комплекс остальных электроприемников II Предприятия торговли**: электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации, лифтов универсамов, торговых центров и ма газинов I комплекс остальных электроприемников II Предприятия общественного питания**: электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации I комплекс остальных электроприемников II Предприятия бытового обслуживания: комплекс электроприемников салоновпарикмахерских с количеством рабочих мест св. 15, ателье и комбинатов быто вого обслуживания с количеством рабочих мест св. 50, пра чечных и химчисток производительностью св. 500 кг белья в смену, бань с числом мест св. 100 II то же, парикмахерских с количеством рабочих мест до 15, ателье и комбинатов бытового обслуживания с количеством рабочих мест до 50, прачечных и химчисток производитель ностью до 500 кг белья в смену, мастерских по ремонту обу ви, металлоизделий, часов, фотоателье, бань и саун с числом мест до 100 III Гостиницы, дома отдыха, пансионаты и турбазы: электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации и лифтов I Продолжение табл. 1.1
Глава 1. Характеристики режимов электропотребления объектов Здания и сооружения Степень обеспече ния надежности электроснабжения комплекс остальных электроприемников II Музеи и выставки федерального значения: комплекс электроприемников музеев и выставок I Музеи и выставки республиканского, краевого и областного значения: электроприемники противопожарных устройств, охран ной сигнализации I комплекс остальных электроприемников II комплекс электроприемников музеев и выставок местного значения и краеведческих музеев III Конференцзалы и актовые залы, в том числе со стационар ными кинопроекционными установками и эстрадами во всех видах общественных зданий, кроме постоянно используемых для проведения платных зрелищных мероприятий В соответствии с категорией электроприем ников зданий, в которые встроены ука занные залы * Для электроприемников ряда медицинских помещений, например операци онных, реанимационных (интенсивная терапия), палат для недоношенных детей, может потребоваться третий независимый источник. Необходимость третьего не зависимого источника определяется заданием на проектирование в зависимости от типа применяемого медицинского оборудования. ** Для временных сооружений, а также встроенных помещений площадью до 100 м2 — III категория электроснабжения. Примечания. 1. Схемы питания противопожарных устройств и лифтов, предназначенных для перевозки пожарных подразделений, должны выполняться в соответствии с требованиями 7.8—7.10 ПУЭ, независимо от их категории надежности. 2. В комплекс электроприемников жилых домов входят электроприемники квартир, освещение общедомовых помещений, лифты, хозяйственные насосы и др. В комплекс электроприемников общественных зданий входят все электриче ские устройства, которыми оборудуется здание или группа помещений. 3. Категория электроснабжения может быть повышена по заданию заказчика.