|
Предлагаемое руководство предназначено для инженеров электриков, занимающихся проектированием, монтажом, инспектированием или эксплуатацией электроустановок.
Какое техническое решение гарантирует, что будут соблюдены все соответствующие правила техники безопасности? Этот вопрос был основополагающим принципом при подготовке предлагаемого Руководства.
В международных стандартах подробно изложены правила, которые должны соблюдаться для обеспечения расчетных рабочих характеристик всех типов электроустановок и правил безопасности.
Поскольку эти стандарты являются подробными и применимыми к любым типам изделий и техническим решениям в разных странах мира, их тексты достаточно сложны и не представлены в готовом для использования виде. Поэтому они могут рассматриваться только в качестве справочного документа, а не практического руководства.
Цель настоящего Руководства дать ясные и поэтапные пояснения для полного анализа электроустановки в соответствии с международными стандартами.
Методология [11]
|
|
Изучение требований к электрической установке, изложенных в данном руководстве, требует чтения всех глав, в том порядке, в котором они представлены.
|
|
Перечень расчетных нагрузок
Изучение предлагаемой электроустановки требует адекватного понимания всех установленных законом правил и норм.
Суммарные мощности в электроэнергии можно вычислить, исходя из данных о расположении и мощности каждого элемента нагрузки и знания рабочих режимов (установившйся пусковой, неодновременная работа и т.д.)
Из этих данных можно получить мощность, которая должна производиться источником питания и, где возможно, количество источников питания, необходимое для адекватного питания электроустановки.
Также, потребуются данные о структуре местных тарифов, чтобы наилучшим образом организовать подключение к сети питания, то есть, на уровне высокого или низкого напряжения.
|
|
|
|
Подключение к сети
Такое подключение может быть сделано на уровне:
- Высокого напряжения
В этом случае потребуется изучить, построить и ввести в эксплуатацию потребительскую подстанцию. Такая подстанция может быть как наружной, так и внутренней установки, и должна соответствовать применяемым стандартам и требованиям (при необходимости, дополнительно изучите раздел, посвященный низкому напряжению). В этом случае возможно измерение потребляемой мощности на высоком и низком напряжениях.
- Низкого напряжения
Электроустановка будет подключена к местной сети питания и потребляемая мощность будет учитываться в соответствии с тарифами для низкого напряжения.
|
|
|
|
Распределительная сеть низкого напряжения
Вся распределительная сеть электроустановки рассматривается, как единая система.
Определяется количество и характеристики резервных источников аварийного питания.
Устройство заземления нейтрали выбирается с учетом местных норм и правил, ограничений касающихся источников питания и типов нагрузок.
Выбор распределительного оборудования (щиты, коммутационное оборудование, соединения цепей и т.д.) осуществляется, исходя из планов здания, расположения и группировки нагрузок.
Тип установки и ее расположение могут влиять на ее устойчивость к внешним помехам.
|
|
|
Нормы и правила [7]
|
|
Электроустановки низкого напряжения регулируются рядом законодательных рекомендательных актов, которые можно подразделить на следующие
- Установленные законом нормативы (постановления, технические
- Промышленные нормы и правила, требования, изданные профессиональными учреждениями, технические условия на выполнение работ.
- Национальные и международные стандарты на установку электрооборудования.
- Национальные и международные стандарты на продукцию
В большинстве стран, электрические установки должны соответствовать нескольким нормативным актам и правилам, выпущенным государственными законодательными
органами или признанными частными организациями. Перед началом проектирования установки, необходимо принять во внимание подобные местные ограничения.
|
|
Определение уровня напряжения
Стандарты и рекомендации IEC для напряжения
(1) Номинальное напряжение существующих систем на 220/380В и 240/415В должно
измениться на рекомендуемое значение 230/400В.Переходный период должен быть
максимально коротким и завершиться не позднее 2008 г. В течение этого периода, в качестве
первого шага, управляющие органы энергетического сектора стран, имеющих энергосистемы
на 220/380В, должны привести напряжение к уровню 230/400 В +6% -10%, а страны, имеющие
системы 240/415В, должны привести напряжение к уровню 230/400 В +10% -6%. В конце
данного переходного периода, допустимое напряжение должно быть в диапазоне 230/400
В ±10%, после чего будет рассматриваться дальнейшее сужение этого диапазона допуска.
Описанные выше требования также применяются на имеющиеся системы напряжением
380/660В, которые должны быть приведены к рекомендуемому значению 400/690В.
|
|
|
|
Стандарты
Данное руководство основано на соответствующих стандартах IEC (Международная электротехническая комиссия), в особенности, на стандарте IEC 60364. Стандарт IEC 60364 был разработан медицинскими и инженерными экспертами от всех стран мира, путем сравнения их опыта на международном уровне. В настоящее время, принципы безопасности IEC 60364 и 60479-1являются основой для большинства стандартов по электричеству во всем мире (см. таблицу ниже и следующую страницу).
|
|
|
|
Качество и безопасность электроустановки
При выполнении процедур контроля, качество и безопасность могут быть обеспечены, если:
- Была проведена надлежащая начальная проверка соответствия электроустановки стандартам и установленным правилам.
- Электрооборудование удовлетворяет стандартам.
- Регулярно выполняются периодические проверки установки, рекомендованные производителем оборудования.
|
|
|
Установленные мощности нагрузки [2]
|
|
Исследование реальных значений полной мощности, потребляемой каждой нагрузкой, позволяет установить:
- Декларированную потребность в мощности, которая определяется в контракте на поставку электроэнергии.
- Номинальная мощность трансформатора высокого/низкого напряжения, там, где это применимо (с допуском на ожидаемое увеличение нагрузки).
- Уровни токовой нагрузки для каждого распределительного щита. |
|
Асинхронные двигатели
Номинальная мощность (Pn) двигателя в кВт указывает его номинальную эквивалентную механическую мощность.
Полная мощность (S) двигателя в кВА, является функцией выработанной энергии, КПД двигателя и коэффициента мощности.
S=Pn/ηcosϕ
|
|
|
|
|
|
Мощность нагрузки установки [7]
|
|
Чтобы правильно спроектировать электроустановку, необходимо оценить реальную максимальную мощность, которая может потребоваться от системы питания.
Основывать проектирование просто на арифметической сумме всех нагрузок, существующих в сети электроустановки, было бы очень неоправданно как с
экономической точки зрения, так и с точки зрения инженерной практики.
Целью данной главы является показать некоторые факторы, учитывающие неодновременность нагрузки (неодновременную работу всех устройств данной
группы) и режим работы (например, электродвигатель обычно не работает на своей полной мощности) всех существующих и проектируемых нагрузок, которые можно
оценить. Данные значения основаны на опыте и на данных, взятых с существующих электроустановок. В дополнение к основным данным проектирования установки
для отдельных цепей, можно получить общие значения для всей установки, которые позволят определить требования для системы питания (распределительная сеть,
трансформатор высокого/низкого напряжения, или генератор). |
|
Пример применения коэффициентов ku и ks
Пример оценки потребности в реальной максимальной мощности на всех уровнях электроустановки, начиная от положения каждой нагрузки до точки подачи питания.
В данном примере, общая установленная полная мощность равна 126,6 кВА, что соответствует реальному (оцененному) максимальному значению 65 кВА на низкой
стороне трансформатора высокого/низкого напряжения.
Примечание: Чтобы правильно выбрать сечение кабеля питания для распределительных цепей электроустановки, ток I (в амперах), проходящий через цепь, определяется из уравнения
где S, кВА - это реальная максимальная 3-фазная полная мощность, показанная на схеме рассматриваемой цепи, а U – напряжение между фазами (в вольтах).
|
|
|
|
|
|
|
Выбор номинальной мощности трансформатора
Когда электроустановка должна снабжаться напрямую от трансформатора высокого/ низкого напряжения и уже определена максимальная полная мощность для нагрузки установки, можно выбрать номинальную мощность трансформатора, принимая во внимание следующее (см. Таб. 1).
- Возможность увеличения коэффициента мощности установки
- Ожидаемое расширение установки.
- Ограничения установки (температура…)
- Cтандартные номинальные значения мощности трансформатора.
|
|
|
Контроль и регулирование потребляемой мощности [5]
|
|
Система контроля и регулирования потребляемой мощности может приносить большую пользу оператору или владельцу сети электроснабжения.
На нынешнем этапе наблюдается ускоренное развитие компаний, и соответственно эксплуатация оборудования в зданиях тоже становится более интенсивной. Сети энергоснабжения сталкиваются с постоянным ростом потребности в питании, что ведет к многократному возрастанию нагрузки и кроме того несомненно к росту «сопутствующих услуг» - например, к необходимости отслеживания затрат вследствие более острой конкуренции.
Даже если принято решение инвестировать средства в будущем, проект сети энергоснабжения должен предусматривать возможность применения системы контроля мощности. Если существующее оборудование готово к внедрению такой системы, это обеспечит Вам конкурентное преимущество.
В настоящее время внедрение методов контроля и регулирования мощности не означает установку сложной и дорогостоящей системы.
Некоторые из наиболее простых технических решений вполне доступны и имеют весьма приемлемый срок окупаемости, поскольку они могут быть непосредственно встроены в энергетическое оборудование.
Такая система может просто разделить канал передачи сервера информационной сети пользователя. Кроме того, для ее эксплуатации не нужны специальные навыки и обучение персонала. Требуется лишь безлицензионное программное обеспечение, например браузеры интрасети.
Возможность модернизации электросети на базе новых технологий, которые внедряются в области коммуникаций и автоматизации офисной деятельности (в частности, сейчас можно пользоваться несколькими протоколами передачи данных
по одному и тому же каналу – например, имеющимся и новым), тоже сейчас вполне реальна. Эти новые возможности постепенно изменят стиль вашей работы. |
|
Основные преимущества для пользователей
Контроль и регулирование мощности может заинтересовать по четырем основным причинам, способствуя:
- более эффективной работе обслуживающего персонала
- снижению затрат на энергию
- оптимизации и увеличению сроков эксплуатации основного оборудования, подключенного к сети энергоснабжения
- росту производительности связанного процесса (производственного процесса, административного управления или диспетчеризации инженерных систем здания) за
счет предотвращения или снижения простоев, или обеспечения потребителей более качественной энергией).
|
|
|
|
От системы контроля и регулирования электрической сети к интеллектуальному энергетическому оборудованию
Традиционно в течение многих лет системы контроля и регулирования были централизованными и основывались на системах автоматизации диспетчерского управления и сбора данных (Scada).
Из-за высокой стоимости применение подобных систем (позиция 3 на Рис. 1) было фактически ограничено критически важными электроустановками, поскольку они или являлись большими потребителями энергии или их процесс был очень чувствителен к снижению качества поставляемой энергии.
|
|
|
|
|
|
|
