Расчёт электрических нагрузок здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчёт электрических нагрузок здания

Расчет ведется для одноподъездного здания

Общие данные:

17 этажный жилой дом с офисами, магазином, аптекой, диспетчерской с управляющей компанией по ул. Фронтовых бригад - Стачек в Орджоникидзевском районе г. Екатеринбурга. В квартирах установлены Электра плиты мощностью 8.4 кВт.

Напряжение сети 380/220

Расчетная нагрузка на вводе здания в осях 6-8

Ввод 1 = 145.9 кВт

Ввод 2 =116 кВт

Степень обеспечения надежности выбираем из СП-31-110-2003 по таблице 1.

Таблица 1. Степень обеспечения надежности электроснабжения

Здания и сооружения	Степень обеспечения надежности электроснабжения
Жилые дома:
противопожарные устройства (пожарные насосы, системы подпора воздуха, дымоудаления, пожарной сигнализации и оповещения о пожаре), лифты, аварийное освещение, огни светового ограждения	I
Комплекс остальных электроприемников:
жилые дома с электроплитами (кроме 1-8-квартирных домов)	II
дома 1-8-квартирные с электроплитами	III
дома св. 5 этажей с плитами на газовом и твердом топливе	II
дома до 5 этажей с плитами на газовом и твердом топливе	III
на участках садоводческих товариществ	III
Общежития общей вместимостью, чел.:
до 50	III
св. 50	II
Отдельно стоящие и встроенные центральные тепловые пункты (ЦТП), индивидуальные тепловые пункты (ИТП) многоквартирных жилых домов	I
Здания учреждений управления, проектных и конструкторских организаций, научно-исследовательских институтов:
электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации и лифтов	I
Комплекс остальных электроприемников:
здания с количеством работающих св. 2000 чел. независимо от этажности, здания высотой более 16 этажей, а также здания учреждений областного, городского и районного значения с количеством работающих св. 50 чел.	I
здания с количеством работающих св. 50 чел., а также здания областного, городского и районного значения до 50 чел.	II
здания с количеством работающих до 50 чел.	III
Здания лечебно-профилактических учреждений*:
электроприемники операционных и родильных блоков, отделений анестезиологии, реанимации и интенсивной терапии, кабинетов лапароскопии, бронхоскопии и ангиографии, противопожарных устройств и охранной сигнализации, 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, областного, 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
комплекс электроприемников зданий с фондом, тыс. ед. хранения:
св. 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 магазинов	I
комплекс остальных электроприемников	II
Предприятия общественного питания**:
электроприемники противопожарных устройств и охранной сигнализации	I
комплекс остальных электроприемников	II
Предприятия бытового обслуживания:
комплекс электроприемников салонов-парикмахерских с количеством рабочих мест св. 15, ателье и комбинатов бытового обслуживания с количеством рабочих мест св. 50, прачечных 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 производительностью до 500 кг белья в смену, мастерских по ремонту обуви, 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
комплекс остальных электроприемников	II
Музеи и выставки:
комплекс электроприемников музеев и выставок федерального значения	I
музеи и выставки республиканского, краевого и областного значения:
электроприемники противопожарных устройств, охранной сигнализации	I
комплекс остальных электроприемников	II
комплекс электроприемников музеев и выставок местного значения и краеведческих музеев	III
Конференц-залы и актовые залы, в том числе со стационарными кинопроекционными установками и эстрадами во всех видах общественных зданий, кроме постоянно используемых для проведения платных зрелищных мероприятий	В соответствии с категорией электроприемников зданий, в которые встроены указанные залы

Расчетная нагрузка групповых сетей освещения общедомовых помещений жилых зданий (лестничных клеток и т.п.), а также жилых помещений следует определять по светотехническому расчетному коэффициенту равным 1.

Пример расчета взят из временной инструкции по расчету электрических нагрузок жилых зданий

Расчетная нагрузка питающих линий вводов и на шинах РУ - 0,4 кВт ТП от электроприёмников квартир Ркв определяется по формуле, кВт

Ркв=Ркв.уд.*n, где

Ркв - удельная нагрузка эл. приемников квартир, принимаемая по таблице 5.1 (стр. 132. Практическая электротехника, А.М. Брук) в зависимости от числа кварти, присоединённых к линии ТП, типа кухонных плит, кВТ/квартиру.

Удельные эл нагрузки установлены с учетом неравномерности нагрузки при распределении его по фазам трёхфазных линий и вводов не превышает 15%,

n - число квартир присоединенных к ТП

Ркв=1.52*96=145.9 Квт

Потребители электроэнергии	Удельная расчетная электрическая нагрузка при количестве квартир
	1-5	6	9	12	15	18	24	40	60	100	200	400	600	1000
Квартиры с плитами на природном газе1	4,5	2,8	2,3	2	1,8	1,65	1,4	1,2	1,05	0,85	0,77	0,71	0,69	0,67
На сжиженном газе (в том числе при групповых установках и на твердом топливе)	6	3,4	2,9	2,5	2,2	2	1,8	1,4	1,3	1,08	1	0,92	0,84	0,76
Электрическими, мощностью 8,5 кВт	10	5,1	3,8	3,2	2,8	2,6	2,2	1,95	1,7	1,5	1,36	1,27	1,23	1,19
Летние домики на участках садовых товариществ	4	2,3	1,7	1,4	1,2	1,1	0,9	0,76	0,69	0,61	0,58	0,54	0,51	0,46

Расчетная нагрузка жилого дома (квартир и силовых электроприемников) Р_р.ж.д, кВт, определяется по формуле

,

где Р_кв - расчетная нагрузка электроприемников квартир, кВт;

Р_с - расчетная нагрузка силовых электроприемников, кВт.

Расчетная нагрузка при смешанном питании ТП (питающей линией) жилых и нежилых зданий (помещений) определяется в соответствии

При проектировании реконструкции наружных электрических сетей в сельской местности расчетную нагрузку допускается принимать по фактическим данным с учетом их перспективного роста до 30%. При этом суммарные расчетные нагрузки не должны превышать значений, определяемых в соответствии с требованиями настоящих правил.

Коэффициент мощности распределительной линии, питающей один электродвигатель, следует принимать по его каталожным данным.

Коэффициент мощности групповых линий освещения с разрядными лампами следует принимать по таблице 3

Коэффициент мощности для расчета силовых сетей общественных зданий

Здания и сооружения	Коэффициент мощности
Предприятия общественного питания:
полностью электрифицированные	0,98
частично электрифицированные (с плитами на газообразном и твердом топливе)	0,95
Продовольственные и промтоварные магазины	0,85
Ясли-сады:
с пищеблоками	0,98
без пищеблоков	0,95
Общеобразовательные школы:
с пищеблоками	0,95
без пищеблоков	0,9
Фабрики-химчистки с прачечными самообслуживания	0,75
Учебные корпуса профессионально-технических училищ	0,9
Учебно-производственные мастерские по металлообработке и деревообработке	0,6
Гостиницы:
без ресторанов	0,85
с ресторанами	0,9
Здания и учреждения управления, финансирования, кредитования и государственного страхования, проектные и конструкторские организации	0,85
Парикмахерские и салоны-парикмахерские	0,97
Ателье, комбинаты бытового обслуживания	0,85
Холодильное оборудование предприятий торговли и общественного питания, насосов, вентиляторов и кондиционеров воздуха при мощности электродвигателей, кВт:
до 1	0,65
от 1 до 4	0,75
свыше 4	0,85
Лифты и другое подъемное оборудование	0,65
Вычислительные машины (без технологического кондиционирования воздуха)	0,65
Коэффициенты мощности для расчета сетей освещения следует принимать с лампами:
люминесцентными	0,92
накаливания	1,0
ДРЛ и ДРИ с компенсированными ПРА	0,85
то же, с некомпенсированными ПРА	0,3 - 0,5
газосветных рекламных установок	0,35 - 0,4

Отсюда ввод 2 Рр=24*2.2+0,9*(12,5+30,05+27+5)+0,5=116 кВт

2. Расчет электрических нагрузок общедомовых потребителей

2.1 Расчетная мощность лифта

Для лифтовой установки требуется один эл. двигатель

По исходным данным следует, что мощность лифтовых движков 5 кВт и 8,5 кВт

Расчетная электрическая нагрузка питающей сети лифтовых установок жилых домов и общественных зданий определяется по формуле

Рр.л.=Ксл?₁^нлРл,

где Кс.л - коэффициент спроса, выбирается из СП-31-110-2003 в зависимости от лифтовых установок и этажности здания

Коэффициент спроса лифтовых установок

№ п.п.	Число лифтовых установок	Кс.л для домов высотой, этажей
		До 12	12 и св.
1	2-3	0,8	0,9
2	4-5	0,7	0,8
3	6	0,65	0,75
4	10	0,5	0,6
5	20	0,4	0,5
6	25 и св.	0,35	0,4

Рр.л=0,9*8,5+0,9*5=12,15 кВт

2.2 Расчет мощности противопожарных устройств

Для расчета линий питания одновременно работающих электроприемников противопожарных устройств для щита пожарной насосной станции Кс принимаем равным 1.

(взято из СП-31-110-2003)

Расчет производится по формуле

Рр.п.=Рл*n*Кс, где

Кс=1

N=1

Pл=20,1

Рр.п=20.1 кВт

2.3 Расчет мощности сантехнического устройства (щит насосной хозяйственного питьевого водоснабжения Щит ЩС-2)

Расчет производится по формуле:

Рр.п.=Рл*n*Кс

Кс=0,8

N=1

Рл=27,5

Рр.п=27,5*1*0,8=22,06 кВт

2.4 Расчет мощности силового оборудования

Рс =Рр.л+Рр.п+Рр.с=116 кВт

3. Выбор схемы силовой сети

Распределение эл. нагрузки по этажам.

Выбор схемы электропитания определяется требуемой бесперебойностью электроснабжения, территориальным расположением источников питания и электроприемников, величиной нагрузки, особенности технологического процесса, удобством эксплуатации. Групповые линии освещения могут быть одно-, двух- и трехфазными в зависимости от их протяженности и числа присоединенных светильников. При этом в двух- и трехфазных групповых линиях запрещается использование предохранителей и однополюсных автоматических выключателей. Однофазные групповые линии следует выполнять трехпроводными, двухфазные - четырехпроводными и трехфазные - пятипроводными с отдельными N и РЕ проводниками. При использовании шинопроводов в системе TN-C допускается объединять N и РЕ проводники - PEN шина, при этом сечение PEN проводника должно быть не менее 10 мм² по меди. Запрещается объединять N и РЕ проводники разных групповых линий.

В муниципальных квартирах жилых домов рекомендуется предусматривать отдельные линии для питания штепсельных розеток жилых комнат, освещения, штепсельных розеток электроприемников кухни и коридора. При наличии розетки в зоне 3 ванной комнаты должна предусматриваться установка УЗО на ток до 30 мА. В обоснованных случаях число линий может быть уменьшено до двух. Эти групповые линии разрешается выполнять с учетом смешанного или раздельного питания нагрузок. При смешанном питании штепсельные розетки, устанавливаемые в кухне и коридоре, следует, как правило, присоединять к одной групповой линии, а в жилых комнатах - к другой.

В квартирах жилых домов, оборудованных электрическими плитами, должна быть предусмотрена отдельная групповая линия для питания этих плит (14.27). Линии для питания однофазных электроплит должны выполняться медными проводниками сечением не менее 6 мм².

К групповым линиям освещения лестничных клеток, поэтажных коридоров, холлов, вестибюлей, технических этажей, подполий и чердаков разрешается присоединять на фазу:

до 60 ламп накаливания мощностью до 60 Вт;

до 75 люминесцентных ламп мощностью 40 Вт;

до 100 люминесцентных ламп мощностью 20 Вт и менее.

Для коммутации однофазных групповых линий могут использоваться как однополюсные, так и двухполюсные выключатели.

Распределение нагрузок между фазами сети освещения общественных зданий должно быть, как правило, равномерным; разница в токах наиболее и наименее нагруженных фаз не должна превышать 30% в пределах одного щитка и 15% - в начале питающих линий

По току определяем сечении линии выбираем по справочнику для нашего кабеля подходит сечение с алюминиевыми жилами с пластмассовой изоляцией прокладываемых в воздухе 5*70 отсюда производим проверку

R=Ro*L

Ro=1000/30*70=0,47 Ом/км

R=0,47*0,07=0,0329 Ом

L=0,07 км

?P=3*I²*R*10^-3, кВт

?P=3*130²*0,0329*10^-3=1,6 кВт

?U=((v3*100*I*R)/U_ном)*cos µ, где cos µ=0,9

U_ном =380, I=130, R=0,0329

?U=1,75%, что подходит ?U?5% сечение 5*70 подходит

Так, если на объекте имеются потребители 1 и 2 категорий и питание объекта осуществлено по двум независимым линиям, то система электропитания также должна иметь два ввода от двух независимых источников питания. Если объект отнесен к 3 категории и питание его осуществлено по одной линии, то система электропитания может иметь один ввод. Если на объекте имеются потребители различных категорий, то электроприемники системы автоматизации относятся к потребителям высшей категории;

б) пропускная способность каждой питающей линии системы электропитания должна определяться по 100%-ной нагрузке данной системы;

в) режим работы питающих линий системы электропитания (находятся в работе обе линии или одна) принимается такой же, как режим питания самого источника питания;

г) в схемах электропитания систем автоматизации объектов, отнесенных к 1 и 2 категориям электроснабжения, автоматический ввод резерва (АВР), как правило, не предусматривается, если имеется АВР в системе электроснабжения, в частности, на источнике питания. АВР в схемах электропитания систем автоматизации следует предусматривать в случаях, когда питающие линии систем электропитания проложены в неблагоприятных условиях или имеются другие факторы, способствующие возникновению в них повреждений. Действие АВР электропитания не должно приводить к нарушению работы систем автоматизации;

д) в схемах электропитания систем автоматизации объектов, отнесенных к 3 категории электроснабжения, допускается предусматривать резервные вводы (с АВР или ручным включением) во всех случаях, когда на основании анализа конкретной схемы электроснабжения объекта имеется возможность повысить надежность питания системы автоматизации.

В случаях, когда на объекте выделены агрегаты или установки, отнесенные в системе электроснабжения к потребителям особой группы 1 категории, надежность (бесперебойность) питания их систем автоматизации должна отвечать требованиям ПУЭ, предъявляемым к питанию потребителей особой группы 1 категории.

В соответствии с требованиями резервирования и взаимным расположением щитов (сборок) системы электропитания и источников питания схема питающей сети может быть следующей конфигурации (рис. 1):

а) радиальной с односторонним или двухсторонним питанием;

б) радиально-магистральной (смешанной);

в) магистральной с односторонним или двухсторонним питанием от одного источника или двух независимых.

Рис. 1. Схема питающей сети системы электропитания

а - радиальная с односторонним питанием; б - радиальная с двухсторонним питанием;

в-радиально-магистральная (смешанная); г - магистральная с односторонним питанием;

д - магистральная с двухсторонним питанием от одного источника (линия от источника питания №2 отсутствует) и от двух источников (пунктирная линия исключается).

4. Особенности сети в ванной комнате

По классификации, принятой в ПУЭ ванная комната в любой квартире является если и не особо опасным, то, по крайней мере, помещением с повышенной опасностью. Это означает, что вероятность того, что человек будет поражен током в ванной, высока, а последствия в случае такого удара будут более тяжелыми.

Более высокая опасность предполагает большую ответственность и требует от нас принятия дополнительных мер безопасности при устройстве и монтаже электропроводки ванной комнаты. Для помещений с повышенной опасностью рекомендуются такие меры:

- применение защитного заземления, введение третьего, защитного проводника РЕ;

- использование аппаратов защиты от токов утечки - УЗО или дифференциальных автоматических выключателей.

В отношении ванных комнат обе меры являются обязательными. Многие также считают обязательным требованием устройство скрытой электропроводки в ванной комнате. Однако в ПУЭ на этот счет есть одна оговорка, в соответствии с которой открытая проводка в помещениях с повышенной опасностью допускается, если применяется специальный кабель, прошедший особую сертификацию.

В любом случае горячо любимый всеми электриками кабель ВВГнг для открытой проводки в ванной не подходит, поэтому лучше остановить свой выбор на проводке скрытой. Тем более что она и смотрится эстетичнее.

Итак, проводка - скрытая. Цепь освещения - кабель ВВГнг 3*1,5, розеточная цепь - кабель ВВГнг 3*2,5. Для укладки кабеля стены можно проштробить, а можно просто закрепить кабель на стене перед отделкой кафелем. Использовать для этого можно обычные дюбель-хомуты. Слой клея для кафельной плитки обычно бывает достаточно толстым, чтобы скрыть под собой плоский кабель.

Если в ванной предполагается реечный или натяжной потолок - это, конечно, нам только на руку. Во-первых, можно установить красивые точечные светильники, сделав освещение максимально равномерным. А во-вторых, не особо себя утруждая, можно пробросить кабель для этих светильников по потолку в гофротрубе, закрепив ее на клипсы или монтажные полосы.

Кстати, разнообразные короба, зачастую монтируемые в ванной для сокрытия сантехнических коммуникаций, тоже вполне сгодятся для монтажа в них кабеля все в той же гофре.

Располагать ответвительные коробки в ванной комнате не следует, за исключением коробки, входящей в систему уравнивания потенциалов, о которой расскажем чуть ниже.

Выключатели в ванной комнате, по возможности, лучше тоже не располагать. Однако, если очень нужно, то выключатель в ванной должен:

- иметь степень защиты не менее IP44;

- располагаться на удалении от ванны или душевой кабины (в идеале - на расстояние не менее трех метров);

- управляться с помощью шнура или пульта (тогда его можно разместить под потолком).

Розетки в ванной комнате были бы нежелательны, но сегодня без них не обойтись никак. Необходимо подать питание к стиральной машинке, оставить розетку для электробритвы и мало ли что еще. Поэтому одна-две розетки нужны всегда. Их тоже размещаем подальше от ванны или душевой кабинки и непременно включаем в сеть с УЗО. Степень защиты розеток та же - IP44, брызгозащитная крышка на пружине обязательна.

Регуляторы теплых полов, при наличии таковых, располагаем на уровне розеток по высоте у входа внутри ванной комнаты. Не забываем, что самонагревающийся кабель располагать можно только в той части пола, которая не будет закрываться никакими сантехническими устройствами и ничем вообще.

Светильники для ванной комнаты лучше выбирать низковольтные. И уж во всяком случае, лучше воздержаться от применения светильников на 220 вольт без штатного контакта для заземления. Одиночные светильники часто располагают над входом, чтобы избежать попадания брызг воды на плафон или лампу. Точечные светильники располагаются в произвольном порядке над свободным пространством.

Про УЗО, так необходимое в ванной комнате, знают многие. Однако далеко не все знают, что УЗО бывают разные. В частности, УЗО с характеристикой АС будет эффективно только от поражения переменным током. Но те же стиральные машины сегодня - это микропроцессорные устройства, использующие постоянный ток, полученный при помощи полупроводниковых выпрямительных устройств. Для защиты от такого тока следует применять УЗО характеристики А. Оптимальный номинал УЗО для ванной комнаты - 30 миллиампер.

Система уравнивания потенциалов имеет для ванной комнаты особое значение. Стесненное пространство и повышенная влажность приводят к тому, что вероятность одновременного прикосновения с хорошим электрическим контактом к двум металлическим конструкциям, нормально не находящимся под напряжением, очень велика. А если на этих двух конструкциях возникнет разность потенциалов, то такое прикосновение запросто может стать последним в вашей жизни.

Поэтому создаем дополнительную систему уравнивания потенциалов для ванной комнаты, которая включит в себя:

- проводник РЕ, соединенный с заземляющей шиной в квартирном щитке;

- металлические корпуса приборов - стиральной машины, радиатора отопления, бойлера и тому подобного;

- металлические трубы - стояки - горячей и холодной воды;

- металлическую ванну и раковину.

Все это должно быть электрически соединено с проводником РЕ, специально заведенным для этой цели в ванную комнату. Причем не играет роли тот факт, что, скажем, стиральная машина уже заземлена через соответствующие контакты розетки. Делается это, прежде всего, для уравнивания потенциалов, а не для заземления.

Соединения системы уравнивания потенциалов можно осуществить при помощи гибкого провода ПВ 3 1*6 в желто-зеленой изоляции.

Монтировать этот провод можно также как и всю остальную проводку. При подключении к ванне, раковине, стиральной машинке провод можно оконцевать при помощи кабельных наконечников. Использовать для этого можно штатные места для заземления или просверлить специальные отверстия диаметром 6 мм.

Для подключения к трубам необходимо использовать специальные хомуты с винтовым зажимом для провода. Тогда в наконечнике нужды не будет. Трубу перед установкой хомута нужно зачистить до чистого металла.

Проводники дополнительной системы уравнивания потенциалов следует соединить в единственной ответвительной коробке ванной комнаты, которую можно расположить в любом месте, где она не будет бросаться в глаза. За раковиной, например.

Трудности при создании системы уравнивания потенциалов возникают, если линия, в которой монтируется проводка - двухпроводная. Ведь тогда тянуть главный провод РЕ просто неоткуда. В этом случае выясняем, имеет ли отдельное заземление наш квартирный электрощит. Такую информацию можно получить в организации, отвечающей за эксплуатацию и ремонт здания, где находится ваша квартира. Далее возможны два пути:

Если заземление щита имеется, то провод РЕ тянем от него. Можно и вовсе переделать проводку квартиры на три провода, подключив шину РЕ к металлическому корпусу квартирного щита.

Если отдельного заземления нет (а это, к сожалению, довольно частая ситуация), то полноценной системы уравнивания потенциалов выполнить не удастся. Однако в этом случае все же не лишним будет соединить корпуса электроприборов, ванну, раковину и стояк горячей воды к стояку воды холодной при помощи того же провода и хомутов с наконечниками. Во-первых, таким образом потенциал этих проводников уравняется и одновременное прикосновение станет безопасным. А во-вторых, трубопровод холодной воды все-таки имеет достаточно хорошей соединение с землей и в случае опасности может сыграть роль заземляющего устройства.

4.1 Устройства защитного отключения

УЗО, или устройства защитного отключения, являются дополнительным средством защиты человека от поражения электрическим током. Кроме того, они осуществляют защиту от возгорания и пожаров, возникающих вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования. При нарушении нулевого уровня изоляции, прямом прикосновении к одной из токоведущих частей или при обрыве защитных проводников УЗО является практически единственным быстродействующим средством защиты человека от поражения электрическим током.

УЗО оказывается полезно при повреждении изоляции проводов в электроприборах, неосторожном обращении с электропроводкой или электроприборами. Короткие замыкания, как правило, развиваются из дефектов изоляции, замыканий на землю, утечек тока на землю (ситуация, когда часть тока не возвращается в УЗО) и т.д. УЗО отслеживают утечку тока и предотвращают короткое замыкание, отключая электроустановку от источника питания и тем самым предотвращая недопустимый нагрев проводников, искрение и последующее возгорание. С момента возникновения утечки тока автоматическое отключение всех фаз аварийного участка электроцепи производится за время, как правило, не превышающее период в 0,03-0,3 с в зависимости от тока утечки. Говоря простым языком, УЗО сравнивает ток, ушедший в квартиру, с током, который вернулся из квартиры. Если эти токи оказываются разными, УЗО отключает напряжение.

Первое действующее устройство на базе дифференциального трансформатора и поляризованного реле, имевшее чувствительность 0,01 А и быстродействие 0,1 с было создано в 1937 г. фирмой Schutzapparategesellschaft Paris & Co. В 1960-1970 гг. во всем мире, в первую очередь в странах Западной Европы, Японии, США началось активное внедрение УЗО в широкую практику.

В настоящее время сотни миллионов УЗО успешно защищают жизнь и имущество людей от электропоражений и пожаров. Сегодня УЗО является обязательным элементом любой электроустановки промышленного или социально-бытового назначения. Этими устройствами в обязательном порядке оборудованы все передвижные объекты (торговые фургоны, фургоны общественного питания), ангары, гаражи. Несмотря на то, что в настоящее время на каждого жителя развитых стран приходится примерно по два УЗО, десятки производителей разрабатывают новые устройства электрозащиты самых различных модификаций, постоянно совершенствуя их технические параметры.

Типы УЗО

Современные УЗО делятся на два типа: АС и А. Тип AC реагирует на утечку переменных (синусоидальных) токов. Однако в электрических цепях возможна утечка не только переменного, но и постоянного (пульсирующего) тока. УЗО типа А предназначено именно для таких случаев. Поскольку схема измерения разности токов в УЗО типа A более сложная, эти приборы в 1,1-1,5 раза дороже. Подобные устройства должны применяться в ряде случаев (например, в инструкции по эксплуатации стиральных машин, посудомоечных машин и других мощных бытовых электроприборов можно встретить требование установить именно этот тип УЗО).

Виды УЗО

Кроме УЗО, устанавливаемых на распределительном щитке, можно встретить электророзетки со встроенным УЗО. Эти устройства бывают двух видов: первый устанавливается на место существующей розетки, второй подсоединяется к имеющейся розетке, и затем уже в него включается вилка от электроприбора.

К преимуществам данных устройств можно отнести отсутствие необходимости замены в домах старой застройки электропроводку, а к недостаткам - высокую стоимость (розетки со встроенным УЗО обойдутся примерно в 3 раза дороже, чем УЗО, устанавливаемые на распределительный щит).

Третьим видом устройств со встроенным УЗО является так называемая «УЗО-вилка».

К эффективным защитным устройства также относятся дифференциальные автоматы, которые представляют собой комбинацию автоматического выключателя с УЗО (по типу «два в одном»). Дифференциальный автомат срабатывает в обоих случаях: как при утечке тока на землю, так и при коротких замыканиях и перегрузке. Их выгодно применять в том случае, когда на установку двух отдельных устройств в электрошкафу не хватает места. Цена на дифференциальный автомат превышает цену на УЗО.

Принцип действия УЗО

Действие УЗО основано на работе дифференциального трансформатора тока. Суммарный магнитный поток в сердечнике пропорционален разности токов в проводниках, являющихся первичными обмотками трансформатора тока. Под действием ЭДС в цепи вторичной обмотки протекает ток, пропорциональный разности первичных токов. Этот ток и приводит в действие пусковой механизм.

В нормальном рабочем режиме результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки протекает дополнительный ток - ток утечки. Для трансформатора тока он является дифференциальным (разностным). Если этот ток превышает значение порогового элемента пускового устройства, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм. Для осуществления контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования (кнопка «Тест»), работающая за счет искусственного создания отключающего дифференциального тока.

Где и как устанавливаются УЗО

Защитные устройства типа УЗО устанавливаются в распределительном шкафу квартиры (можно использовать и уже имеющиеся шкафы). Существует несколько вариантов монтажа:

Одно УЗО на все жилище (должно быть с током утечки 30 мА). К плюсам такого решения следует отнести невысокую цену устройства, а также то, что УЗО не будет занимать много места. К недостаткам данного устройства относится то, что в этом случае трудно определить, на какой из существующих линий произошла утечка, а также то, что при срабатывании устройства вся квартира остается без света.

Одно УЗО (30 мА на розеточную линию) + УЗО (10 мА) на каждую линию (например, на линии, питающие стиральную машину, джакузи и «теплые» полы). По сравнению с предыдущим, это более современный и удобный вариант, поскольку при возникновении какой-либо проблемы с электропроводкой или электроприборами будет отключаться только соответствующая линия, а не вся квартира. Недостатки данной системы - более высокие затраты и необходимость иметь значительно больше свободного места. Более чем одно УЗО, как правило, удается установить лишь в индивидуальный внутриквартирный щиток, специально спроектированный для этих целей. В обычном щитке на лестничной площадке для этого, как правило, не хватает места.

При использовании данного варианта рядом с автоматическим выключателем, защищающим весь дом, устанавливается УЗО. В этом случае лучше применить не обычное, а так называемое селективное УЗО, время срабатывания которого составляет 0,3-0,5 с. Более длительное время срабатывания даст возможность среагировать на возникшую утечку и отключиться устройствам первой линии, защищающим отдельные электроприборы или линии дома (квартиры). Только в случае если они не сработают, оно отключит всю схему электроснабжения целиком.

Основные ошибки при монтаже УЗО

Самой распространенной ошибкой при монтаже УЗО является подключение к УЗО нагрузки, в цепи которой имеется соединение нулевого рабочего проводника с открытыми проводящими частями электроустановки или соединение с нулевым защитным проводником. Также возможны следующие ошибки: подключение нагрузок к нулевому проводнику до УЗО, подключение нагрузок к нулевому рабочему проводнику другого УЗО, перемычка между нулевыми рабочими проводниками различных УЗО. Расчетом, монтажом и наладкой электросхем с использованием УЗО должны заниматься только квалифицированные специалисты. Только в этом случае вы получите гарантию того, что защита сработает вовремя.

В каких случаях установка УЗО нецелесообразна

УЗО нецелесообразно устанавливать при наличии старой ветхой проводки в помещении, поскольку в этом случае свойство УЗО обнаруживать утечку тока может вызвать ряд проблем. Например, при старой электропроводке устройство электрозащиты может срабатывать непредсказуемым образом. Поэтому в данном случае рекомендуется установка в местах с повышенной опасностью розеток со встроенным УЗО.

5. Расчет и выбор питающих кабелей

Кабель силовой для стационарной прокладки на напряжение до 35 кВ, с пластмассовой изоляцией. Назначение: передача и распределение электрической энергии в стационарных установках с номинальным переменным напряжением 0,66 или 1,0 кВ частотой 50 Гц.

Марка	ВВГнг
Назначение	кабель силовой для стационарной прокладки на напряжение до 35 кВ, с пластмассовой изоляцией. Назначение: передача и распределение электрической энергии в стационарных установках с номинальным переменным напряжением 0,66 или 1,0 кВ частотой 50 Гц.
Количество жил и сечение (или диаметр)	3*1,5 мм 3*2,5 мм
Электрические характеристики	Жила - круглая из мягкой медной проволоки. При сечении от 16 мм2 выполняется многопроволочной. Изоляция - изоляционный ПВХ пластикат. Сердечник - из одной изолированной жилы или скрученный из 2, 3, 4 или 5 жил. Для трех - четырех- и пятижильных кабелей выполняется со всеми жилами одного сечения или с одной нулевой жилой меньшего сечения, а при сечении основных жил до 16 мм2 - с нулевой или заземляющей жилой. Оболочка - светотермостойкий ПВХ пластикат пониженной горючести. Электрические характеристики: сопротивление изоляции жил при температуре 20 °С, МОм/км, не менее: при сечении до 1,5 мм2 - 12; при сечении 2,5-4,0 мм2 - 10; при сечении 6,0 мм2 - 9; при сечении 10-240 мм2 - 7; сопротивление изоляции при длительно допустимой температуре нагрева жил, МОм/км, не менее - 0,005; максимальное рабочее напряжение электрической сети, кВ: - для кабелей 0,66 кВ - 0,72; - для кабелей 1 кВ - 1,2.
Условия прокладки	в кабельной канализации, тоннелях, помещениях, по стенам зданий и сооружений и на открытом воздухе при температуре не ниже -15 °С. Не рекомендуется прокладка в земле; монтажные радиусы изгиба при прокладке - не менее 10 и 7,5 наружных диаметров соответственно для одножильных и многожильных кабелей;
Условия эксплуатации	рабочая температура эксплуатации - от -50 до +50 °С; длительно допустимая температура нагрева жил при эксплуатации - 70 °С; допустимый нагрев жил в аварийном режиме - 80 °С при длительности не более 8 часов в сутки и 1000 часов за весь срок службы; срок службы в нормальных условиях эксплуатации не менее 30 лет.

5.1 Расчет и выбор питающего кабеля ввод 1

Исходя из того что расчетная нагрузка составляет Рр.в1 =145.9 кВт, рассчитываем допустимую токовую нагрузку

Iдоп =Рр.в1/v3*Uном, где

Рр.в1 - расчетная нагрузка на ввод 1 =145,9 кВт,

Uном - номинальное напряжение=380В

Отсюда Iдоп=226,6 А

Кабель выбирается исходя из следующих условий:

- Кабель прокладывается в трубе

- Должен иметь ПВХ изоляцию

- Должен быть медным

- Должен состоять из 5 одножильных

Выбираем кабель S=120 мм², Iдоп=270 А.

5.2 Расчет и выбор кабеля стояка питающего квартиры

Исходя из того, что расчетная нагрузка квартир Рр.к=10 кВт, рассчитываем допустимую токовую нагрузку

Iдоп =Рр.к/v3*Uном, где

Рр.в1 - расчетная нагрузка на ввод 1 =10 кВт,

Uном - номинальное напряжение=220В

Кабель выбирается исходя из следующих условий:

- Кабель прокладывается в трубе

- Должен иметь ПВХ изоляцию

- Должен быть медным

- Должен состоять из 5 одножильных

Выбираем кабель ВВГнг 5*10 S=10 мм², Iдоп=64 А

5.3 Расчет и выбор кабеля групповых сетей в квартире

На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой кабель необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.

Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов. Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 - 30 процентов.

Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды.

Расчет и выбор кабеля групповых сети силовых эл. приемников

Для выбора сечения кабеля групповой сети силовых эл. приемников квартиры, мы должны знать нагрузку. Для примера возьмем в виде нагрузки стиральную машину с подогревом воды Рст.м=2.3 кВт, теперь рассчитаем допустимую токовую нагрузку.

Iдоп.сил.=Рст.м/Uном=2300/220=10,5А, где

Рр.кв - расчетная нагрузка стиральной машины,

Uном - номинальное напряжение

Кабель выбирается исходя из следующих условий:

- Кабель прокладывается в трубе

- Должен иметь негорючую ПВХ изоляцию

- Должен быть медным

- Должен состоять из 3^х жил.

По этим условиям нам подходит кабель ВВГнг 3*1,5 мм², Iдоп=15А, но мы выбираем кабель ВВГнг 3*2,5 мм², Iдоп=23А, т.к. в этой группе могут работать и другие эл. Приемники и их количество может расти.

Расчет и выбор кабеля групповой сети освещения.

Для выбора сечения кабеля групповой сети освещения квартиры, мы должны знать нагрузку. Для примера возьмем в виде нагрузки 3 люстры Рл.общ=1,5 кВт, теперь рассчитаем допустимую токовую нагрузку.

Iдоп.сил.=Рст.м/Uном=1500/220=7А, где

Рр.кв - расчетная нагрузка 3 люстр,

Uном - номинальное напряжение

Кабель выбирается исходя из следующих условий:

- Кабель прокладывается в трубе

- Должен иметь негорючую ПВХ изоляцию

- Должен быть медным

- Должен состоять из 3^х жил.

По этим условиям нам подходит кабель ВВГнг 3*1,0 мм², Iдоп=14А, но мы выбираем кабель ВВГнг 3*1,5 мм², Iдоп=15А, т.к. в этой группе могут работать люстры с большей мощностью.

6. Распределительная сеть жилого дома

Данный дом имеет одну щитовую: расположена на 1 этаже здания. Питание осуществляется 2 рабочими кабельными вводами на ГРЩ. Ибо на ГРЩ имеется Ручное переключение на другую линию питания. С ГРЩ питание поступает на щит АВР и на питание подъездов, с предусмотренными всеми возможными офисами и паркингами. Питание квартир осуществляется со стояков на этажные щиты, от этажного щита в квартиру.

7. Требования к аппаратам защиты

Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети.

Допускается установка аппаратов защиты, нестойких к максимальным значениям тока КЗ, а также выбранных по значению одноразовой предельной коммутационной способности, если защищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат, расположенный по направлению к источнику питания, обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ, для чего необходимо, чтобы ток уставки мгновенно действующего расцепителя (отсечки) указанных аппаратов был меньше тока одноразовой коммутационной способности каждого из группы нестойких аппаратов, и если такое неселективное отключение всей группы аппаратов не грозит аварией, порчей дорогостоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологического процесса.

Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.).

В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители. Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле (реле косвенного действия).

Автоматические выключатели и предохранители пробочного типа должны присоединяться к сети так, чтобы при вывинченной пробке предохранителя (автоматического выключателя) винтовая гильза предохранителя (автоматического выключателя) оставалась без напряжения. При одностороннем питании присоединение питающего проводника (кабеля или провода) к аппарату защиты должно выполняться, как правило, к неподвижным контактам.

Каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значения номинального тока аппарата, уставки расцепителя и номинального тока плавкой вставки, требующиеся для защищаемой им сети. Надписи рекомендуется наносить на аппарате или схеме, расположенной вблизи места установки аппаратов защиты.

Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.

Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трехфазных - в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух- и трехфазных - в сетях с изолированной нейтралью.

Надежное отключение поврежденного участка сети обеспечивается, если отношение наименьшего расчетного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений.

В сетях, защищаемых только от токов КЗ, за исключением протяженных сетей, например сельских, коммунальных, допускается не выполнять расчетной проверки приведенной в кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников, аппараты защиты имели кратность не более:

300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;

450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);

100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);

125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.

Наличие аппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием для увеличения сечения проводников.

Сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, должны быть защищены от перегрузки.

Кроме того, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений:

осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т.п.), а также в пожароопасных зонах;

силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях - только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;

сети всех видов во взрывоопасных зонах - согласно требованиям.

В сетях, защищаемых от перегрузок, проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам:

80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), - для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%;

100% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), - для кабелей с бумажной изоляцией;

100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) - для проводников всех марок;

100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой - для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;

125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой - для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.

Длительно допустимая токовая нагрузка проводников ответвлений к короткозамкнутым электродвигателям должна быть не менее:

100% номинального тока электродвигателя в невзрывоопасных зонах;

125% номинального тока электродвигателя во взрывоопасных зонах.

Соотношения между длительно допустимой нагрузкой проводников к короткозамкнутым электродвигателям и уставками аппаратов защиты в любом случае не должны превышать указанных допускается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее, чем это требуется по расчетному току.

электроснабжение мощность силовой нагрузка

Размещено на Allbest.ru

...