Электроснабжение зданий и сооружений. Тема 6-10

1. Электроснабжение зданий и сооружений

2. §1.Понятия о системах электроснабжения

3.

Передача электроэнергии от источников к потребителям
производится ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ,
(объединяют несколько электростанций).
ПРИЕМНИКИ электрической энергии (например на
промышленных предприятиях) получают питание от
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, которая является
составной частью ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

4.

1.1. СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ (СЭС) называется
совокупность
взаимосвязанных
электроустановок,
предназначенных для:
•производства,
•передачи и
электроэнергии
•распределения
1.2.
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
СИСТЕМА
(ЭЭС)
обеспечивает
централизованное
электроснабжение
потребителей на территории, охватываемой подчиненными ей
электрическими сетями.
1.3. ВОЗДУШНОЙ (ВЛ), КАБЕЛЬНОЙ (КЛ) ЛИНИЕЙ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
называется
электроустановка,
являющаяся совокупностью токоведущих элементов, их
изоляции и несущих конструкций, предназначенная для
передачи электроэнергии на расстояние.

5.

1.4. ПРИЕМНЫМ ПУНКТОМ (ИЛИ ПУНКТОМ ПРИЕМА)
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ называется электроустановка, на которую
поступает электроэнергия для электроприемников предприятия
от внешнего источника питания.
1.5.
ТРАНСФОРМАТОРНАЯ
ПОДСТАНЦИЯ
(ТП)
электроустановка, предназначенная для преобразования
электроэнергии одного напряжения другое напряжение с
помощью трансформатора. ТП средней и малой мощности
преобразует напряжение 6—10 кВ на 0,4/0,23 (0,69/0,4) кВ и
служит для питания потребителей близлежащих объектов.
1.6.
КОМПЛЕКТНОЙ
ТРАНСФОРМАТОРНОЙ
ПОДСТАНЦИЕЙ (КТП) называется подстанция, состоящая из:
• трансформаторов,
• блоков комплектных распределительных устройств и
• других элементов,
поставляется в:
полностью собранном или частично собранном и
подготовленном для сборки виде.

6.

1.7. ГЛАВНАЯ ПОНИЗИТЕЛЬНАЯ ПОДСТАНЦИЯ (ГПП) подстанция, получающая питание напряжением 35—220 кВ
непосредственно от районной энергосистемы и распределяющая
электроэнергию на более низком напряжении 6 — 35 кВ по
всему объекту или отдельному его району.
1.8. УЗЛОВАЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ПОДСТАНЦИЯ (УРП)
- центральная подстанция предприятия, получающая
электроэнергию от энергосистемы напряжением 110—330 кВ и
распределяющая ее (без трансформации или с частичной
трансформацией) по подстанциям ПГВ 35—220 кВ на
территории предприятия.
УРП отличается от ГПП большей мощностью и тем, что
основная мощность УРП при подводимом напряжении 110—220
кВ распределяется без трансформации по подстанциям
глубокого ввода.
УРП имеет иногда районное значение, так
как может обслуживать несколько промышленных предприятий
и других потребителей, или она может обслуживать данное
предприятие, но находиться в ведении и эксплуатации ЭС.

7.

1.9. ГЛУБОКИМ ВВОДОМ называется система питания
электроэнергией, при которой электрическая линия подводится
возможно ближе к электроустановкам потребителей для
уменьшения числа ступеней трансформации, снижения потерь
мощности и энергии.
1.10. ПОДСТАНЦИЯ ГЛУБОКОГО ВВОДА (ПГВ) - подстанция,
получающая питание напряжением 35—220 кВ непосредственно
от энергосистемы или от узловой распределительной
подстанции данного района и предназначенная для питания
отдельного объекта или района предприятия.
1.11. ЦЕНТРАЛЬНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ПУНКТ
(ЦРП) - центральный пункт, получающий питание
непосредственно от районной энергосистемы или заводской
станции при напряжении 6—20 кВ и распределяющий его на
том же напряжении по всему объекту или отдельной части.

8.

§2. Электроснабжение
многоквартирных жилых домов
2.1. Нормативная база
Федеральный закон от 26.03.2003 Регулирует
розничный
№35-ФЗ «Об электроэнергетике» рынок эл/ энергии
Постановление Правительства Правила предоставления
коммунальных
услуг
в
РФ от 6 мая 2011 г. №354
многоквартирных домах
ГОСТ 32144-2013
Устанавливает показатели и
Электрическая энергия
нормы качества эл/энергии
пользователям
Правила устройства
Устанавливают
правила
электроустановок (ПУЭ)
проектирования, монтажа и
эксплуатации эл/установок
Свод правил СП 31-110-2003
жилых домов

9.

2.2. Категории надежности
электроснабжения
1 категория
Два независимых источника
электроснабжения
Два независимых ввода
Переключение потребителей с
основного источника на резервный
осуществляется устройством
автоматического ввода резерва (АВР)
Перерыв в снабжении допускается
на время действия автоматики

10.

2 категория
Два независимых источника
электроснабжения
Два независимых ввода
Переключение потребителей с
основного источника на резервный
осуществляется специализированным
персоналом
Перерыв в снабжении допускается
не более 2 часов (на время действия
персонала)

11.

3 категория
Один источник электроснабжения
Один ввод
Восстановление электроснабжения
потребителей осуществляется
выездной бригадой
Перерыв в снабжении допускается
не более 24 часов

12.

2.3. Электроснабжение дома
От трансформаторных
подстанций
Через главный
распределительный щит
(ГРЩ) или вводнораспределительное
устройство (ВРУ)
… где производится распределение напряжения
электропитания по групповым потребителям:
• освещение лестничных площадок
• подвалов, чердаков
• лифтовое оборудование
• пожарная и аварийная сигнализации
• жилые помещения и прочее

13.

2.4. Электроснабжение квартир
Электроснабжение квартир, как
правило осуществляют по «стоякам»
… с применением этажных щитов
В состав этажных электрощитков, как
правило, входят :
• электросчетчики
• автоматические выключатели
• устройства защитного отключения
(УЗО)

14.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
Служит для автоматического
прерывания цепи при
превышении тока заданного
значения
Автомат, в отличии от УЗО не
защищает электрическую сеть
от малых токов утечки
Автоматический выключатель должен защищать
электрическую проводку, УЗО - безопасность людей

15.

2.5. Влияние потребителей на качество
электроснабжения
2.5.1. Примеры НЕЛИНЕЙНЫХ НАГРУЗОК –
эл/потребителей, «генерирующих» гармоники тока
• преобразователи
частоты
для
асинхронных
двигателей
или
двигателей
постоянного
тока,
используемые
в
инженерном
оборудовании зданий;
• источники бесперебойного питания;
• офисное оборудование (компьютеры,
фотокопировальные машины,
факсимильные аппараты и др.);
• бытовые электроприборы (телевизоры,
микроволновые печи, люминесцентные
лампы).

16.

2.5.2. Последствия воздействий нелинейных
нагрузок на сети жилого дома
• потери электроэнергии;
• перегрев в электрических сетях
вплоть до их разрушения;
• сбоям оборудования.

17.

§3. Учет электроэнергии в
многоквартирных жилых домах
ОДНОТАРИФНАЯ система учета
электроэнергии
МНОГОТАРИФНАЯ система учета
электроэнергии
Одноставочный тариф
Одноставочный тариф,
дифференцированный по
двум зонам суток
… руб./кВтч
Дневная зона
(пиковая)
с 7-00 до 23-00
Ночная зона
с 23-00 до 7-00
… руб./кВтч
… руб./кВтч
Одноставочный тариф,
дифференцированный по трем зонам суток
Пиковая зона
с 7-00 до 10-00 и с
17-00 до 21-00
Полупиковая зона
с 10-00 до 17-00, с
21-00 до 23-00
Ночная зона
с 23-00 до 7-00

18.

Приборы учета электроэнергии
для однофазной сети
220 В
для трехфазной сети
380 В

19.

Постановление Правительства РФ от 4 мая
2012 г. №442 «О функционировании розничных
рынков электрической энергии, полном и (или)
частичном ограничении режима потребления
электрической энергии»
Класс точности электросчетчика
Для населения, и приравненных
к ним категорий
Вводы многоквартирных домов
Потребители с мощностью до
670 кВт
Потребители с мощностью
свыше 670 кВт
не хуже
2,0
-»-1,0
не хуже
1,0
не хуже
0,5
КЛАСС ТОЧНОСТИ - % показатель допустимой
погрешности данных электросчетчика.

20. Электрические подстанции

21. §1. Устройства подстанции

1.1. Главным элементом является ТРАНСФОРМАТОР
(в некоторых случаях - автотрансформатор)
Выполняет
основную
работу
по
преобразованию
электроэнергии:
повышение, понижение, расщепление
линии.
Принцип его работы аналогичный
обычному трансформатору, разница - в
величине напряжения и токе.
Поскольку трансформатору приходится
работать с большими мощностями, он
выделяет
много
тепла,
которое
обязательно необходимо отводить и
рассевать.
Для
этого
он
имеет
специальную конструкцию с радиатором.

22. 1.2. Вводные конструкции

• Как правило, перед трансформатором ставится ещё
один важный модуль.
• Это вводные конструкции под воздушные и кабельные
линий электропередачи.
• Роль - организовать прием вводного напряжения и
передать его на вход трансформатора.
В него входит:
-изоляторы,
- разъединители,
- сама механическая конструкция или
специальный шкаф.

23. 1.3. Распределительные устройство

• Далее,
после
преобразования
в
трансформаторе
электроэнергия
передается
на
следующий модуль распределительное
устройство (РУ).
• Его задача - принять и
распределить
электричество.
Распределительные устройства:
Открытые РУ
Находятся на
открытом воздухе
Закрытые РУ
В закрытом
помещении
Комплектное РУ
Шкафы, со встроенными
компонентами

24.

1.4. Силовые выключатели
Представляют собой основные коммутационные компоненты,
которые включают и выключают силовые цепи в различных
режимах работы: холостого хода, токовой нагрузки, короткого
замыкания, перегрузки и т.д.
Наиболее тяжелая для них работа - отключение при токе
короткого замыкания, поскольку в результате тянется дуга,
которую необходимо погасить.
1.5. Разъединители
Устройство для выполнения оперативных переключений в
электрической схеме распределительного устройства и для
создания видимого разрыва цепи.
Состоят
из
подвижных
и
неподвижных
контактов,
закреплённых на изоляторах.
В отличии от предыдущих, не снабжены дугогасительными
элементами и поэтому их нельзя разъединять под нагрузкой.

25.

1.6. Плавкие предохранители
Полный аналог обычным предохранителем с разницей в размерах и величине
значения тока срабатывания.
Происходит перегорание, при высоком значении силы тока.
1.7. Измерительные компоненты
Это трансформаторы тока и напряжения. Задача которых измерять электрические
величины и питать устройство релейной защиты. Коэффициент трансформации их
таков, что при максимальных значениях измеряемых величин, выходной ток и
напряжение не превышают 5 А и 100 В.
1.8. Разрядники и нелинейные
ограничители напряжений
Основная задача
перенапряжений.
-
защита
линии,
от
атмосферных
и
коммутационных

26.

1.9. Шины
Предназначены для соединения между собой
компонентов распределительного устройства.
Выполняются из полосы алюминия или меди.
отдельных
1.10. Заземляющие устройства
Их роль заключается в соединении с землёй различных
металлических частей оборудования.
1.11. Токоограничивающие и
регулирующие устройства
Это конденсаторные батареи, реакторы, фазовращатели и пр.
Их основная задача заключается в ограничении значений тока

27.

1.12. Системы защиты и автоматики
К ним относится автоматическая система управления, система
технического и коммерческого учёта электроэнергии, система
телемеханического управления и так далее
Основные модули и компоненты, которыми обычно снабжаются
подстанции
Подстанции комплектуются в зависимости
от конкретных нужд, условий
эксплуатации, типа, мощности, др.
особенностей.
В самом простом случае — это силовой
трансформатор, защитные элементы в виде
предохранителей, контактные и
соединительные части.

28.

29. БКТП в оболочке из сэндвич-панелей

Комплектные трансформаторные
подстанции 10 кВ наружной
установки КТПН
БКТП в
оболочке
из
сэндвичпанелей

30.

БКТП в
бетонной
оболочке
БКТПБ – блочная комплектная трансформаторная подстанция
в бетонной оболочке напряжением 6(10)/0,4 кВ мощностью до
1250 кВА

31. Основное СИЛОВОЕ оборудование

Устройства, используемые для:
приема/подачи,
учета,
распределения электроэнергии.

32.

Подстанция 220 кВ

33. Виды силового оборудования

1. Генераторы
4. Силовые выключатели
2. Силовые трансформаторы
5. Разъединители
3. Измерительные трансформаторы
трансформатор
тока
трансформатор
напряжения

34. 1. Генератор переменного тока

Генератор - устройство, преобразующее энергию того или
иного вида в электрическую

35. ГИДРОГЕНЕРАТОР

36.

ТУРБОГЕНЕРАТОР

37. 2. Силовой трансформатор

Силовой трансформатор - устройство, предназначенное для
преобразования переменного тока одного напряжения в
переменный ток другого напряжения той же частоты
Силовой трансформатор 220 кВ

38.

39. 3. Измерительный трансформатор тока

Трансформатор тока – устройство предназначенное для
передачи информации измерительным приборам
Преобразует ток для измерения стандартными приборами
ТТ элегазовый, 110 кВ

40. Измерительный трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения – устройство, предназначенное
для понижения высокого напряжения.
Позволяет использовать стандартные измерительные приборы
для измерений на высоком напряжении
а - общий вид трансформатора
напряжения; б - выемная часть;
1,5 - проходные изоляторы;
2 - болт для заземления;
3- сливная пробка;
4 - бак;
6 - обмотка;
7 - сердечник;
8 - винтовая пробка;
9 - контакт высоковольтного
ввода

41. Обозначение трансформаторов

Буквенные обозначения отражают следующую
информацию:
– число фаз (для однофазных – О; для трехфазных – Т);
– вид охлаждения (С; М; Д; ДЦ; Ц);
– число обмоток (для трехобмоточных – Т);
– наличие устройства РПН (Н);
– обозначение автотрансформатора (А), ставится на
первом месте (перед числом фаз);
• – расщепление обмоток (Р), ставится после числа фаз.
После буквенных обозначений трансформатора
указывается его номинальная мощность (кВ А) и
номинальные напряжения (кВ).

42.

Трансформатор типа ТДТГ-16000/110

43.

ТДТГ-16000/110
Трехфазный
трансформатор
(Т)
С принудительной
циркуляцией
воздуха в системе
охлаждения
(Д)
Герметизированная
конструкция бака,
позволяющая
исключить контакт
внутреннего объема
трансформатора с
окружающей средой
(Г)
Трехобмоточный
(Т)

44. 4. Силовой выключатель

Силовой выключатель - это аппарат в электрических
установках, предназначенный для включения и отключения
тока в цепи

45.

колонковый
баковый
вакуумный
воздушный

46. 5. Разъединитель

Контактный аппарат высокого напряжения, предназначенный
для включения под напряжение и отключения участков
электрических цепей БЕЗ тока нагрузки
Разъединитель 35 кВ
Разъединитель 110 кВ

47.

внутренней установки
трехполюсной
рубящего типа
наружной установки
поворотного типа
внутренней установки
однополюсной
рубящего типа

48.

Приводы и
исполнительные
механизмы

49. §1. Электромагнитное реле - контактор

§1. Электромагнитное реле контактор
Подвижный
сердечник
Электрические
контакты
Электрическая
катушка
Пружина
Неподвижный
сердечник
1.1. Устройство

50.

1.2. Принцип работы
1
Эл. ток
Электромагнитное
поле
На катушку подается электрический ток. Электрический ток в катушке
создает электромагнитное поле, которое намагничивает сердечник.

51.

Принцип работы
2
Вторичная
электрическая
цепь замкнута
Эл. ток
Силовые линии
магнитного поля
сердечника
Рабочее состояние

52.

Ток в катушке прерывается.
Электромагнитное поле исчезает.
3
Вторичная
электрическая
цепь разомкнута
Пружина возвращает подвижный сердечник в исходное состояние.
Контакты вторичной цепи размыкаются

53. 1.3. Пример – контактор КМ1

Широкая область применения
- Широкий диапазон рабочих температур от -40° до +50°С
- Удобство замены втягивающей катушки
- Варианты исполнения на 12 номинальных токов: 9, 12, 18, 25,
32, 40, 50, 65, 80, 95, 115, 150 А
- Срок службы не менее 15 лет

54. 1.4. Промышленные реле и контакторы

55. Электромагнитное реле – контактор

На металлическом сердечнике находится электрическая катушка.
Подвижный сердечник соединен с неподвижным шарниром и
удерживается в исходном состоянии пружиной. Рядом с подвижным
сердечником расположена пара контактов. В исходном состоянии
контакты разомкнуты.
При подаче электрического тока в катушку в ней возникает
электромагнитное
поле,
которое
намагничивает
сердечник.
Подвижный сердечник притягивается магнитным полем к
неподвижному, при этом он перемещает контакты и замыкает их. В
таком состоянии реле может находиться настолько долго, пока в
катушке течет электрический ток. Кода ток в катушке прекращается,
магнитное поле исчезает, пружина возвращает подвижный сердечник
в исходное положение и освобождает контакты, которые
размыкаются.
Например, катушка контактора получает управляющий сигнал в
виде постоянного напряжения от устройства управления, а своими
контактами включает и выключает электрический ток печи.
Контакторы различаются по количеству контактов, коммутируемому

56. §2. Электромагнитный клапан

Пружина
Электрическая
катушка
Сердечник с клапаном
Выходной
фланец
Входной
фланец
Седло
клапана
Корпус
2.1. Устройство

57. 2.2. Принцип работы

Исходное положение.
1
Ток в катушке не протекает.
Пружина прижимает сердечник с клапаном к седлу.
Проход закрыт.

58.

Принцип работы
2
Электрический ток
Электромагнитное
поле
Когда на катушку подается электрический ток, в ней возникает
электромагнитное поле, которое намагничивает сердечник и сердечник
втягивается в катушку сжимая пружину.

59.

Принцип работы
3
Электрический ток
Поток жидкости
или газа
Открывается проход потоку жидкости или газа

60.

Принцип работы
4
При обесточивании катушки электромагнитное
поле исчезает и пружина опускает клапан на
седло. Проход закрывается.

61. Примеры электромагнитных клапанов

Burkert тип142
Burkert тип131
2-х ходовой
самоподпирающийся
клапан
Ду -15 до 50мм, давление
0,5-6 бар, температура от
0°C до +70°C
Среда: щелочи, кислоты,
окислители, солевые
растворы, загрязненное
масло
2-х и 3-х ходовые клапаны
прямого действия
Ду от 10 до 20мм, давление 0-1
бар, температура от -10°C до
+70°C
Среда: сжатый воздух, бытовой
газ, вода, гидравлическое масло,
загрязненные масло и жир,
щелочи, кислоты, окислители,
солевые растворы

62. Электромагнитный клапан.

Клапан представляет собой механический клапан и
электромагнит, сердечник которого соединен с клапаном.
В исходном состоянии пружина давит на сердечник и
прижимает клапан к седлу. Проход закрыт. При подаче
электрического тока на катушку в ней возникает
электромагнитное поле, которое втягивает в катушку
сердечник. Сердечник поднимает клапан и проход открывается.
Пока по катушке течет электрический ток, клапан будет
открыт. При снятии с катушки тока электромагнитное поле
исчезает, пружина прижимает сердечник и клапан к седлу.
Проход закрывается. Клапаны используются для управления
потоками жидкости и газа. Клапаны различаются по сечению
трубопровода, давлению среды, напряжению катушки.

63. §3. Электропривод

Рабочий рычаг
Тормоз
электрический
Редуктор
Электродвигатель
3.1. Устройство

64. 3.2. Принцип работы

Электрический ток
Исходное
положение
На двигатель подается электрический ток.
Двигатель вращается и вращает первичный
вал редуктора.

65. Принцип работы

Электрический ток
Новое
положение
Рычаг, закрепленный на выходном валу
редуктора, поворачивается и перемещает
рабочий орган.

66. 3.3. Пример электропривода

Состав механизма:
• электродвигатель
синхронный
• тормоз механический
• редуктор червячный
• ручной привод
• блок сигнализации
положения реостатный
БСПР, индуктивный БСПИ,
токовый БСПТ или блок
концевых выключателей БКВ
• рычаг
• блок конденсаторов
МЭО-40/10-0,25-99
Основные технические характеристики
Время полного хода выходного вала
- 19 с
Потребляемая мощность
– 240 Вт

67. Электропривод

Этот исполнительный механизм используется для механического перемещения
рабочих органов объекта управления, например, суппорта станка.
Состоит из электрического двигателя, механического редуктора, электромагнитного
тормоза и рычага, который и осуществляет перемещение рабочего органа. В
некоторых электроприводах имеются датчики конечных положений рабочего рычага.
Редуктор служит для уменьшения числа оборотов от первичного вала ко вторичному.
Тормоз нужен для точной остановки вращения первичного вала и исключает
свободное вращение по инерции, что вносило бы погрешность в позиционирование
рабочего рычага на выходном валу механизма.
В исходном положении тормоз фиксирует вал редуктора. Положение рабочего рычага
при этом в пространстве остается фиксированным. При подаче электрического
напряжения на электродвигатель одновременно подается напряжение и на
электромагнитный тормоз. Тормоз отпускает вал и двигатель вращает вал
редукторы. При этом рабочий рычаг на выходном валу поворачивается и перемещает
рабочий орган в нужное положение. Электроприводы различаются в зависимости от
конструкции на простые, которые могут перемещать рабочий орган из крайнего
положения в другое крайнее и на сервоприводы, которые могут перемещать рабочий
орган в любое положение в зависимости от управляющего сигнала и определять
положение органа в пространстве.