- От розетки до подстанции
- ПУЭ: Глава 7.1. Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий
- Область применения. Определения
- Общие требования. Электроснабжение
- Вводные устройства, распределительные щиты, распределительные пункты, групповые щитки
- Электропроводки и кабельные линии
- Внутреннее электрооборудование
- Учет электроэнергии
- Защитные меры безопасности
От розетки до подстанции
По ту сторону розетки.
Как устроена трансформаторная подстанция?
Трансформаторная подстанция – одно из ключевых звеньев в цепочке, по которой электроэнергия добирается от места выработки (турбины электростанции) до места потребления – плавильной печи завода, конвейера сборочного предприятия, осветительной вышки автомагистрали или розетки у нас дома. Для чего нужна трансформаторная подстанция, как она устроена, и какое энергетическое оборудование на ней установлено — читайте в нашем материале!
Для чего нужна ТП?
Ах, как было бы хорошо, если бы электрический ток, вырабатываемый на электростанции, мог без всяких трансформаций прийти к нам в розетку! Увы, напрямую в сеть 220 В выдавать невыгодно: слишком велики потери. Поэтому электроэнергия транспортируется до потребителя в «концентрированном» виде по линиям электропередач (ЛЭП) высокого напряжения: 35, 50, 110, 220, 330, 500, 750 и даже 1150 киловольт! До относительно безопасных 220 В высоковольтное напряжение следует понизить через сложное устройство – трансформаторную подстанцию.
Именно сюда приходит линия высокого напряжения – или две, для страховки: одна основная, вторая резервная. Та часть подстанции, куда эти линии заходят, называется стороной высшего напряжения, ВН, или, как говорят энергетики – «верхней стороной». А дальше начинается работа по трансформации энергии до более низких классов (35, 10 или 6 кВ), чтобы можно было распределить ее на подстанции населенных пунктов или предприятий-потребителей.
По сути, трансформаторная подстанция – это распределительные устройства: ОРУ (открытое) и ЗРУ (закрытое). Если совсем просто – то, что под открытым небом, это открытое распределительное устройство (ОРУ), а ЗРУ находится в специальном здании. Но всему свое время.
Под небом голубым… Открытое распределительное устройство
Главная часть любой техники – это выключатель. Именно к нему подходит высоковольтная линия с опоры ЛЭП. Основная его задача – под управлением автоматики разомкнуть контакты, тем самым обесточив подстанцию для выполнения работ. Однако на эти контакты приходит до миллиона ста пятидесяти тысяч вольт, и при попытке просто взять и их разомкнуть обязательно возникнет электрическая дуга такой мощности, что окружающий пейзаж превратится в оплавленную пустыню. Поэтому размыкать контакты можно только в диэлектрической (непроводящей) среде. Для этих целей ранее использовались многотонные емкости со специальным маслом (масляные выключатели). Однако масло нередко загоралось и кипело, загрязняя окружающую среду и сильно усложняя укрощение дуги. Позже было придумано более современное решение – выключатель элегазовый. Внутри него – гексафторид серы, специальный газ, сопротивление пробою которого в 3 раза выше, чем у воздуха. Поэтому шансов на возникновение дуги практически нет.
Элегаз еще называют «прозрачной водой», потому что он в пять раз тяжелее воздуха. Если наполнить сосуд элегазом, а сверху поместить легкий металлический предмет (например, лист фольги), то он так и будет плавать по поверхности. Кроме того, элегаз малоопасен для человека, его даже можно вдыхать, только голос станет низким, как у оперного баса. По этой причине элегазовые выключатели ставят на подстанции, расположенные в пределах населенных пунктов. Однако элегаз довольно текуч, поэтому за его давлением ведется постоянный контроль.
Итак, подстанцию от ЛЭП отключили. Но производить на ней работы все еще нельзя. Для безопасности необходимо обеспечить «видимый физический разрыв» — хорошо заметное разъединение электрической цепи. Для этого используются разъединители – специальные устройства между контактами выключателей, которые разводятся в стороны автоматикой либо вручную.
Для коммутации подстанций в энергосистеме необходима надежная линия связи. Чаще всего это высокочастотная, или ВЧ-связь. Суть ее в том, что по линии электропередач можно не только передавать энергию – по тем же проводам или грозозащитным тросам идут сигналы аппаратуры релейной защиты, противоаварийной автоматики, телемеханики и телефонной связи. Дело это важное, поэтому на подстанции устанавливается аппаратура ВЧ-связи: заградители, конденсаторы связи, фильтры присоединения и разделительные фильтры. С ее помощью на частотах 24 – 1000 кГц формируются каналы, защищенные от помех, создаваемых работой остального энергетического оборудования подстанции. Связь получается высококачественной, очень надежной и практически бесплатной – срок службы такого оборудования составляет десятки лет.
Сердце трансформаторной подстанции – сам трансформатор (он может быть и не один). Его функция – приняв напряжение с высокой стороны, понизить его до требуемого класса или классов, к примеру, с 220 кВ до 110 и 6 кВ, если у трансформатора две вторичных обмотки. При этом выделяется очень много тепла, поэтому трансформатор непрерывно охлаждают – например, специальным трансформаторным маслом. Это масло тоже имеет склонность к закипанию, горению и расплескиванию. Поэтому последнее время внимание к себе все больше приковывают современные сухие трансформаторы.
За семью замками. Закрытое распределительное устройство.
Пройдя через трансформатор, ток 110 кВ уходит на отдельную линию, к другим подстанциям, а ток 6-35 кВ поступает по системе металлических шин на закрытое распределительное устройство – ЗРУ. Это здание, в котором установлен комплект высоковольтного оборудования – ячейки КРУ (комплектное распределительное устройство), КСО (камера сборная одностороннего обслуживания). Одна ячейка – один потребитель. Здесь требования к безопасности чуть послабее – нельзя касаться токоведущих частей, для этого в каждой ячейке производитель энергетического оборудования предусматривает целый комплект блокировок. Однако специальные диэлектрические боты все равно необходимы. И само собой, все ремонтные и регламентные работы производятся только при снятом напряжении. Для этого в ячейках устанавливают еще один тип выключателя – вакуумный.
Отсюда напряжение 6 кВ расходится по подстанциям нижнего уровня, установленных в городских районах или поселках. И уже от них идет в распределительные щитки та самая трехфазная сеть, 380 В, которые энергетики в разговоре округляют до 0,4 кВ.
Отдельная система подстанции – низковольтное оборудование: щиты собственных нужд постоянного и переменного тока. Щиты переменного тока (ЩПТ) питают все подстанционное хозяйство, пока на подстанции есть энергия от ЛЭП. Но так как переменный ток хранить мы пока не научились, своего часа ждут системы оперативного постоянного тока (СОПТ) – на них вся надежда, если напряжение в ЛЭП вдруг пропало.
В главном здании подстанции находится главный распределительный щит и системы АСУ ТП – автоматизированной системы управления трансформаторной подстанцией. Отсюда диспетчеры контролируют работу подстанции и вносят необходимые коррективы.
Так что если у вас вдруг погас свет – это к щитку. Если свет погас во всем доме – проблемы с подстанцией во дворе. А если света нет во всем районе – значит, беда на большой подстанции. И сейчас там спешно меняется сгоревшее, восстанавливается поврежденное, соединяется отсоединившееся – в общем, трудятся энергетики. Чтобы дать людям свет.
Потому что нести свет – это их работа.
Источник
ПУЭ: Глава 7.1. Электроустановки жилых, общественных, административных и бытовых зданий
Область применения. Определения
7.1.1. Настоящая глава Правил распространяется на электроустановки: жилых зданий, перечисленных в СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания»; общественных зданий, перечисленных в СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания и сооружения» (за исключением зданий и помещений, перечисленных в гл. 7.2): административных и бытовых зданий, перечисленных в СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания»; к электроустановкам уникальных и других специальных зданий, не вошедших в вышеуказанный список, могут предъявляться дополнительные требования.
Далее по тексту, если нет уточнения, под словом «здания» понимаются все типы зданий, на которые распространяется данная глава.
Требования настоящей главы не распространяются на специальные электроустановки в лечебно-профилактических учреждениях, организациях и учреждениях науки и научного обслуживания, на системы диспетчеризации и связи, а также на электроустановки, которые по своему характеру должны быть отнесены к электроустановкам промышленных предприятии (мастерские, котельные, тепловые пункты, насосные, фабрики-прачечные, фабрики-химчистки и т.п.).
7.1.2. Электроустановки зданий, кроме требований настоящей главы, должны удовлетворять требованиям глав разд. 1-6 ПУЭ в той мере, в какой они не изменены настоящей главой.
7.1.3. Вводное устройство (ВУ) — совокупность конструкций, аппаратов и приборов, устанавливаемых на вводе питающей линии в здание или в его обособленную часть.
Вводное устройство, включающее в себя также аппараты и приборы отходящих линий, называется вводно-распределительным (ВРУ).
7.1.4. Главный распределительный щит (ГРЩ) — распределительный щит, через который снабжается электроэнергией все здание или его обособленная часть. Роль ГРЩ может выполнять ВРУ или щит низкого напряжения подстанции.
7.1.5. Распределительный пункт (РП) — устройство, в котором установлены аппараты защиты и коммутационные аппараты (или только аппараты защиты) для отдельных электроприемников или их групп (электродвигателей, групповых щитков).
7.1.6. Групповой щиток — устройство, в котором установлены аппараты защиты и коммутационные аппараты (или только аппараты защиты) для отдельных групп светильников, штепсельных розеток и стационарных электроприемников.
7.1.7. Квартирный щиток — групповой щиток, установленный в квартире и предназначенный для присоединения сети, питающей светильники, штепсельные розетки и стационарные электроприемники квартиры.
7.1.8. Этажный распределительный щиток — щиток, установленный на этажах жилых домов и предназначенный для питания квартир или квартирных щитков.
7.1.9. Электрощитовое помещение — помещение. доступное только для обслуживающего квалифицированного персонала, в котором устанавливаются ВУ, ВРУ, ГРЩ и другие распределительные устройства.
7.1.10. Питающая сеть — сеть от распределительного устройства подстанции или ответвления от воздушных линий электропередачи до ВУ, ВРУ, ГРЩ.
7.1.11. Распределительная сеть — сеть от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов и щитков.
7.1.12. Групповая сеть — сеть от щитков и распределительных пунктов до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников.
Общие требования. Электроснабжение
7.1.13. Питание электроприемников должно выполняться от сети 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S.
При реконструкции жилых и общественных зданий, имеющих напряжение сети 220/127 В или 3 х 220 В, следует предусматривать перевод сети на напряжение 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S.
7.1.14. Внешнее электроснабжение зданий должно удовлетворять требованиям гл.1.2.
7.1.15. В спальных корпусах различных учреждений, в школьных и других учебных заведениях и т.п. сооружение встроенных и пристроенных подстанций не допускается.
В жилых зданиях в исключительных случаях допускается размещение встроенных и пристроенных подстанций с использованием сухих трансформаторов по согласованию с органами государственного надзора, при этом в полном объеме должны быть выполнены санитарные требования по ограничению уровня шума и вибрации в соответствии с действующими стандартами.
Устройство и размещение встроенных, пристроенных и отдельно стоящих подстанций должно выполняться в соответствии с требованиями глав разд. 4.
7.1.16. Питание силовых и осветительных электроприемников рекомендуется выполнять от одних и тех же трансформаторов.
7.1.17. Расположение и компоновка трансформаторных подстанций должны предусматривать возможность круглосуточного беспрепятственного доступа в них персонала энергоснабжающей организации.
7.1.18. Питание освещения безопасности и эвакуационного освещения должно выполняться согласно требованиям гл. 6.1 и 6.2, а также СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».
7.1.19. При наличии в здании лифтов, предназначенных также для транспортирования пожарных подразделений, должно быть обеспечено их питание в соответствии с требованиями гл. 7.4.
7.1.20. Электрические сети зданий должны быть рассчитаны на питание освещения рекламного, витрин, фасадов, иллюминационного, наружного, противопожарных устройств, систем диспетчеризации, локальных телевизионных сетей, световых указателей пожарных гидрантов, знаков безопасности, звонковой и другой сигнализации, огней светового ограждения и др., в соответствии с заданием на проектирование.
7.1.21. При питании однофазных потребителей зданий от многофазной распределительной сети допускается для разных групп однофазных потребителей иметь общие N и РЕ проводники (пятипроводная сеть), проложенные непосредственно от ВРУ, объединение N и РЕ проводников (четырехпроводная сеть с PEN проводником) не допускается.
При питании однофазных потребителей от многофазной питающей сети ответвлениями от воздушных линий, когда PEN проводник воздушной линии является общим для групп однофазных потребителей, питающихся от разных фаз, рекомендуется предусматривать защитное отключение потребителей при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве PEN проводника. Отключение должно производиться на вводе в здание, например воздействием на независимый расцепитель вводного автоматического выключателя посредством реле максимального напряжения, при этом должны отключаться как фазный (L), так и нулевой рабочий (N) проводники.
При выборе аппаратов и приборов, устанавливаемых на вводе, предпочтение, при прочих равных условиях, должно отдаваться аппаратам и приборам, сохраняющим работоспособность при превышении напряжения выше допустимого, возникающего из-за несимметрии нагрузки при обрыве PEN или N проводника, при этом их коммутационные и другие рабочие характеристики могут не выполняться.
Во всех случаях в цепях РЕ и PEN проводников запрещается иметь коммутирующие контактные и бесконтактные элементы.
Допускаются соединения, которые могут быть разобраны при помощи инструмента, а также специально предназначенные для этих целей соединители.
Вводные устройства, распределительные щиты, распределительные пункты, групповые щитки
7.1.22. На вводе в здание должно быть установлено ВУ или ВРУ. В здании может устанавливаться одно или несколько ВУ или ВРУ.
При наличии в здании нескольких обособленных в хозяйственном отношении потребителей у каждого из них рекомендуется устанавливать самостоятельное ВУ или ВРУ.
От ВРУ допускается также питание потребителей, расположенных в других зданиях, при условии, что эти потребители связаны функционально.
При ответвлениях от ВЛ с расчетным током до 25 А ВУ или ВРУ на вводах в здание могут не устанавливаться, если расстояние от ответвления до группового щитка, выполняющего в этом случае функции ВУ, не более 3 м. Данный участок сети должен выполняться гибким медным кабелем с сечением жил не менее 4 мм2, не распространяющим горение, проложенным в стальной трубе, при этом должны быть выполнены требования по обеспечению надежного контактного соединения с проводами ответвления.
При воздушном вводе должны устанавливаться ограничители импульсных перенапряжений.
7.1.23. Перед вводами в здания не допускается устанавливать дополнительные кабельные ящики для разделения сферы обслуживания наружных питающих сетей и сетей внутри здания. Такое разделение должно быть выполнено во ВРУ или ГРЩ.
7.1.24. ВУ, ВРУ, ГРЩ должны иметь аппараты защиты на всех вводах питающих линий и на всех отходящих линиях.
7.1.25. На вводе питающих линий в ВУ, ВРУ, ГРЩ должны устанавливаться аппараты управления. На отходящих линиях аппараты управления могут быть установлены либо на каждой линии, либо быть общими для нескольких линий.
Автоматический выключатель следует рассматривать как аппарат защиты и управления.
7.1.26. Аппараты управления, независимо от их наличия в начале питающей линии, должны быть установлены на вводах питающих линий в торговых помещениях, коммунальных предприятиях, административных помещениях и т.п., а также в помещениях потребителей, обособленных в административно-хозяйственном отношении.
7.1.27. Этажный щиток должен устанавливаться на расстоянии не более 3 м по длине электропроводки от питающего стояка с учетом требований гл. 3.1.
7.1.28. ВУ, ВРУ, ГРЩ, как правило, следует устанавливать в электрощитовых помещениях, доступных только для обслуживающего персонала. В районах, подверженных затоплению, они должны устанавливаться выше уровня затопления.
ВУ, ВРУ, ГРЩ могут размещаться в помещениях, выделенных в эксплуатируемых сухих подвалах, при условии, что эти помещения доступны для обслуживающего персонала и отделены от других помещений перегородками с пределом огнестойкости не менее 0,75 ч.
При размещении ВУ, ВРУ, ГРЩ, распределительных пунктов и групповых щитков вне электрощитовых помещений они должны устанавливаться в удобных и доступных для обслуживания местах, в шкафах со степенью защиты оболочки не ниже IP31.
Расстояние от трубопроводов (водопровод, отопление, канализация, внутренние водостоки), газопроводов и газовых счетчиков до места установки должно быть не менее 1 м.
7.1.29. Электрощитовые помещения, а также ВУ, ВРУ, ГРЩ не допускается располагать под санузлами, ванными комнатами, душевыми, кухнями (кроме кухонь квартир), мойками, моечными и парильными помещениями бань и другими помещениями, связанными с мокрыми технологическими процессами, за исключением случаев, когда приняты специальные меры по надежной гидроизоляции, предотвращающие попадание влаги в помещения, где установлены распределительные устройства.
Трубопроводы (водопровод, отопление) прокладывать через электрощитовые помещения не рекомендуется.
Трубопроводы (водопровод, отопление), вентиляционные и прочие короба, прокладываемые через электрощитовые помещения, не должны иметь ответвлений в пределах помещения (за исключением ответвления к отопительному прибору самого щитового помещения), а также люков, задвижек, фланцев, вентилей и т.п.
Прокладка через эти помещения газо- и трубопроводов с горючими жидкостями, канализации и внутренних водостоков не допускается.
Двери электрощитовых помещений должны открываться наружу.
7.1.30. Помещения, в которых установлены ВРУ, ГРЩ, должны иметь естественную вентиляцию, электрическое освещение. Температура помещения не должна быть ниже +5 oС.
7.1.31. Электрические цепи в пределах ВУ, ВРУ, ГРЩ, распределительных пунктов, групповых щитков следует выполнять проводами с медными жилами.
Электропроводки и кабельные линии
7.1.32. Внутренние электропроводки должны выполняться с учетом следующего:
1. Электроустановки разных организаций, обособленных в административно-хозяйственном отношении, расположенные в одном здании, могут быть присоединены ответвлениями к общей питающей линии или питаться отдельными линиями от ВРУ или ГРЩ.
2. К одной линии разрешается присоединять несколько стояков. На ответвлениях к каждому стояку, питающему квартиры жилых домов, имеющих более 5 этажей, следует устанавливать аппарат управления, совмещенный с аппаратом защиты.
3. В жилых зданиях светильники лестничных клеток, вестибюлей, холлов, поэтажных коридоров и других внутридомовых помещений вне квартир должны питаться по самостоятельным линиям от ВРУ или отдельных групповых щитков, питаемых от ВРУ. Присоединение этих светильников к этажным и квартирным щиткам не допускается.
4. Для лестничных клеток и коридоров, имеющих естественное освещение, рекомендуется предусматривать автоматическое управление электрическим освещением в зависимости от освещенности, создаваемой естественным светом.
5. Питание электроустановок нежилого фонда рекомендуется выполнять отдельными линиями.
7.1.33. Питающие сети от подстанций до ВУ, ВРУ, ГРЩ должны быть защищены от токов КЗ.
7.1.34. В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами
Питающие и распределительные сети, как правило, должны выполняться кабелями и проводами с алюминиевыми жилами, если их расчетное сечение равно 16 мм2 и более.
Питание отдельных электроприемников, относящихся к инженерному оборудованию зданий (насосы, вентиляторы, калориферы, установки кондиционирования воздуха и т.п.), может выполняться проводами или кабелем с алюминиевыми жилами сечением не менее 2,5 мм2.
В музеях, картинных галереях, выставочных помещениях разрешается использование осветительных шинопроводов со степенью защиты IP20, у которых ответвительные устройства к светильникам имеют разъемные контактные соединения, находящиеся внутри короба шинопровода в момент коммутации, и шинопроводов со степенью защиты IP44, у которых ответвления к светильникам выполняются с помощью штепсельных разъемов, обеспечивающих разрыв цепи ответвления до момента извлечения вилки из розетки.
В указанных помещениях осветительные шинопроводы должны питаться от распределительных пунктов самостоятельными линиями.
В жилых зданиях сечения медных проводников должны соответствовать расчетным значениям, но быть не менее указанных в таблице 7.1.1.
1 До 2001 г. по имеющемуся заделу строительства допускается использование проводов и кабелей с алюминиевыми жилами.
Таблица 7.1.1. Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях.
Наименование линий | Наименьшее сечение кабелей и проводов с медными жилами, мм2 |
---|---|