Электроснабжение зданий: Электроснабжение жилых зданий

Электроснабжение жилых зданий

В Европе наиболее широко распространена система TN-S. В России до настоящего времени применялась система TN-С, в которой открытые проводящие части электроустановки (корпуса, кожухи электрооборудования) соединены с заземленной нейтралью источника совмещенным нулевым защитным и рабочим проводником (PEN) — «занулены». Эта система относительно простая и дешевая. Однако она не обеспечивает необходимый уровень электробезопасности.
В жилых зданиях металлические корпуса электрооборудования должны присоединяться к защитным проводникам, а сети штепсельных розеток должны выполняться трехпроводными. Это означает, что в жилых зданиях регламентировано применение систем TN-C-S и TN-S.
Наиболее перспективной для нашей страны является система TN-C-S, позволяющая обеспечить высокий уровень электробезопасности в электроустановках без их коренной реконструкции.
В системах заземления TN-C-S и TN-S электробезопасность потребителя обеспечивается не собственно системами, а возможностью применения в них устройств защитного отключения (УЗО) — самого современного и эффективного электрозащитного средства.
Как правило, электроснабжение жилых зданий осуществляется через главный распределительный щит (ГРЩ) или вводно-распределительное устройство (ВРУ). При этом питание всех потребителей осуществляется от сети напряжением 220/380 В с глухозаземленной нейтралью (система TN-S). В состав ГРЩ входят автомат защиты и устройства управления, позволяющие раздельно отключать потребители электропитания. Мощность ГРЩ выбирается с учетом обеспечения возможности дополнительного подключения внешнего освещения здания, наружной световой рекламы и т. д. В ГРЩ производится распределение напряжения электропитания по групповым потребителям (освещение лестничных площадок, подвалов, чердаков, лифтовое оборудование, пожарная и аварийная сигнализации, жилые помещения и прочее).
Электроснабжение жилых помещений (квартир) осуществляется по стоякам, через УЗО. В свою очередь к питающим стоякам подключаются этажные распределительные щитки, образующие групповую сеть электропитания по квартирам.
В состав этажных электрощитков, как правило, входят электросчетчики, автоматические выключатели и УЗО. Автоматические выключатели сгруппированы по каждой цепи электропитания (освещение, розетки, электроплита, стиральная машина и т. д.). Для равномерной нагрузки на распределительную сеть цепи питания разных квартир подключаются к разным фазным проводникам.
Установка УЗО на действующем жилом объекте с двухпроводными электрическими сетями, где оборудование не имеет защитного заземления, рекомендуется как временная мера повышения уровня электробезопасности и снижения вероятности возникновения пожаров из-за неисправной электропроводки в период до проведения полной реконструкции объекта. На объекте можно устанавливать дифференциальный автоматический выключатель или УЗО. При использовании УЗО необходимо последовательно с ним включить автоматический выключатель — для защиты от сверхтоков.
Схема электроснабжения в двухпроводной сети с применением УЗО показана на рисунке. В качестве УЗО здесь используется дифференциальный автоматический выключатель, установленный на входе линии питания.
Для нормального функционирования УЗО необходимо обеспечить формирование дифференциального тока при возникновении утечки тока на землю. Дифференциальный ток появится только в случае утечки через заземленный проводник, не подключенный к УЗО. Поскольку нейтраль N проходит через УЗО, необходимо до места подключения УЗО разделить проводник PEN на проводники N и РЕ. При этом проводник РЕ должен быть подключен к электрооборудованию непосредственно. Не допускается его размыкание или исполнение в виде временного проводника.

Для объектов нового строительства рекомендована, в частности, система TN-C-S. Она подразумевает заземление металлических корпусов электрооборудования и подключение розеток трехпроводными проводами. УЗО в этом случае должно осуществлять защиту максимального числа линий и оборудования.
При объединении групповых линий для защиты одним УЗО следует учитывать возможность их одновременного отключения. Кроме того, в многоступенчатых схемах необходимо выполнять условия селективности, то есть функции отключения с задержкой, с целью исключения срабатывания вводного УЗО после группового.
На современных объектах индивидуального строительства (коттеджи, дачные дома и т. д.) требуется применение повышенных мер электробезопасности. Это связано с высокой энергонасыщенностью, разветвленностью электрических сетей и спецификой эксплуатации как самих объектов, так и электрооборудования. При выборе схемы электроснабжения типа УЗО и распределительных щитков следует обратить внимание на необходимость использования ограничителей перенапряжений (грозовых разрядников), которые следует устанавливать до УЗО (после вводного диф-автомата, перед счетчиком). Особенно это актуально использовать в жилых домах с питанием по воздушным линиям электропередач.
В индивидуальных домах рекомендуется использовать УЗО с номинальным током, не превышающим 30 мА, для групповых линий, питающих ванные комнаты, душевые и сауны, а также штепсельные розетки (внутри дома, в подвалах, встроенных и пристроенных гаражах). Для линий, обеспечивающих наружную установку штепсельных розеток, применение УЗО с номинальным током, не превышающим 30 мА, обязательно.

Схемы электроснабжения жилых зданий.

Наиболее лучшая и удобная схема питания, обеспечивающая защиту групповых линий отдельным УЗО. Однако сложность схемы требует дополнительных затрат на материалы и монтажные работы.

Электроснабжение | Проектирование жилых зданий

При знакомстве с комфортабельными домами, построенными в 20-е годы, мы убеждаемся, что в них качество конструкций, деталей и отделки превосходит то, что можно видеть в современном строительстве. Трубопроводы, прослужившие 50 лет, остаются в прекрасном состоянии. Там, где предусматривалось воздушное отопление, с заменой отопительного агрегата, установленного много лет назад, система, видимо, будет функционировать даже при значительном увеличении нагрузки. В этих домах, как правило, нет системы охлаждения воздуха, но она может быть смонтирована без больших затруднений. В целом старый дом — более чем достаточно комфортабельное место для жизни, за исключением одного аспекта.

По современным стандартам, электрооборудование в этих домах никуда не годится. Число выпусков в каждой комнате не соответствует числу осветительных и бытовых приборов, которыми мы должны пользоваться в быту ежедневно. Служба электроснабжения была в 2 или 3 раза менее развитой, чем этого требует жизнь во второй половине XX столетия. Оборудование, предназначенное для коммуникационных систем, обеспечения безопасности, коллективного отдыха, совершенно отсутствовало (по крайней мере, это касается встроенного электрооборудования). В заключение можно сказать, что если жилище, построенное 50 лет назад, подвергнуть инспекции на соответствие современным строительным нормам той местности, где оно построено, то оно легко пройдет по всем показателям, кроме системы электроснабжения.

 

Каковы же требования норм к системе электроснабжения в современном жилищном строительстве?

 

Прежде всего следует не только обеспечить электроснабжение здания, достаточное для удовлетворения потребностей сразу после его постройки, но и предусмотреть ожидаемое увеличение электрооборудования в будущем, которое приведет к повышению потребления электроэнергии. Предусмотреть некоторое усложнение электрооборудования во время строительства дома стоит сравнительно недорого, но значительно дороже будет стоить смена проводки, если через несколько лет она окажется не соответствующей возросшим потребностям.

 

Что произойдет, если система электроснабжения или какая-то часть системы распределения окажется недостаточно развитой? Прежде всего следует понять, что по реакции на перенапряжение система электроснабжения сильно отличается от других основных систем обслуживания, имеющихся в жилом доме,— водоснабжения и газоснабжения. Когда потребление увеличивается, вода и газ просто перестают поступать. Через трубы определенного диаметра можно пропустить ровно столько газа или воды, сколько это позволяет конкретно применяемое давление. И если потребность в газе или воде повышается, то все равно большего количества получить невозможно. В этом отношении система электроснабжения срабатывает, как «самоубийца». Чем больше требуется энергии, тем больше ее поступает до тех пор, пока перегрузка не достигнет критической точки и провода перегорят или расплавятся. И только тогда, когда уже не останется пути, по которому может идти ток, подача его прекращается.

В настоящее время, конечно, человек нашел способ, как предохранить электрические системы от разрушения, вызванного перегрузкой в результате небрежности, недомыслия или случайности. В распределительную систему в легкодоступном месте помещают заведомо слабое звено.

 

До того как перегрузка достигнет опасного уровня, слабое звено разрушается, предохраняя тем самым остальную цепь. В широком обращении используются два типа «слабого звена»— плавкие предохранители и прерыватели. Плавкий предохранитель имеет сравнительно легкоплавкий участок, который перегорает при перегрузке. Прерыватель представляет собой автоматический выключатель, который открывает и прерывает поток электрического тока, когда повышение температуры свидетельствует об опасной перегрузке. Плавкие предохранители или по крайней мере их плавкие участки могут быть использованы только один раз, и после каждого случая перегрузки цепи должны заменяться. Прерыватель может быть вновь поставлен в рабочее положение (обычно это делается вручную). Конечно, не следует ни менять предохранитель, ни включать прерыватель до тех пор, пока причина, которая привела к разрыву сети, не будет обнаружена и устранена.

 

В настоящее время в современных электросистемах как в жилых домах, так и в других типах зданий предпочтение отдается прерывателям, так как при этом не требуется держать под руками запас предохранителей. Прерыватели также более удобны в эксплуатации, хотя плавкие предохранители имеют одно важное техническое преимущество, которое проектировщики зданий должны иметь в виду. Иногда может случиться авария, которая повлечет за собой необычное усиление напряжения в линии. Это может случиться в результате поражения линии молнией, соприкосновения проводов в штормовую погоду или повреждения изоляции проводов. Усиление нагрузки в этих случаях может быть настолько большим и настолько внезапным, что прежде чем прерыватель успеет разомкнуть цепь, его части уже будут спаяны, образовав канал, через который ток будет поступать до тех пор, пока в каком-то другом непредвиденном месте провода не расплавятся или загорятся, причем может возникнуть пожар. Плавкие предохранители могут быть рассчитаны на срабатывание при таких чрезвычайных условиях коротких замыканий; они расплавятся или испарятся, как им и предназначено, без спекания в проводящую массу, поддерживающую напряжение в цепи. Таковы стандартные, имеющие широкое распространение плавкие предохранители. Их размещают в месте входа линии питания в здание, даже если каждый участок сети в здании защищен прерывателями. Ток необычно большого напряжения может поступать только от обслуживающих компаний, и только от них можно получить сведения, каково максимальное превышение напряжения тока в случае аварии. Плавкие предохранители, помещаемые в месте входа линии в здание, выбирают с расчетом, чтобы они не перегорали при максимальном возможном напряжении обычного тока.

 

В большинстве случаев электрообслуживание обеспечивается электроэнергетическими компаниями (общественными или частными), получившими право от местной администрации на общественное обслуживание в данном районе. Однако бывают исключения. Их следует рассмотреть.

 

Нормы, определяющие решение системы электроснабжения, имеют целью обеспечение безопасности людей, защиту их от удара током при прикосновении к проводам, а также при пожаре (что уже рассматривалось ранее, при освещении вопросов использования электричества). Конечно, безопасность обеспечивается тем, что провода должны быть надежно изолированы. Большинство проводов, используемых в жилищном строительстве, делается из меди или алюминия. Они покрыты плотно прилегающим слоем непроводящего материала на основе пластиков или резины. Для крупномасштабного распределения, особенно в многоэтажных зданиях, основной кабель может быть медным или алюминиевым в защитной стальной оболочке. Медь обладает большей проводимостью на единицу сечения, чем алюминий, и создает лучшую и более надежную связь, чем алюминиевые проводники. Тем не менее алюминий используется все шире в связи с высокой стоимостью меди и растущей ее нехваткой. Алюминий чаще идет для стояков и толстых проводов, применяемых для тока 40 А. Большая часть электропроводки требует меньшего сечения проводов, рассчитанных на ток 20—15 А, и в проводах малого сечения все же целесообразнее применять медь (она выдерживает напряжение в крученых проводах лучше, чем алюминий).

 

Изолированные провода также защищают от коррозии или других повреждений на случай, если изоляция будет нарушена. Местные нормы в области электроснабжения единодушны в своих требованиях о необходимости такой защиты для проводки в гаражах, подвалах, вне здания или в других подобного рода местах. Такие провода прокладывают в стальных или алюминиевых защитных трубках, которые отличаются от труб, используемых для большинства других целей, своей гибкостью, могут быть легко и аккуратно согнуты на поворотах и в местах разводки по форме конструктивных элементов. Благодаря их легкому весу, обеспечивающему удобство в работе, алюминиевые защитные трубки имеют большие преимущества, особенно при больших их размерах. Одно обстоятельство, однако, должно быть учтено при этом: алюминиевые защитные трубки ни в коем случае не должны быть заложены в бетон, так как при этом возникает реакция, ведущая к их повреждению.

 

Нормы предусматривают особые требования к защите электропроводки для служебных целей в жилище. В ряде местных норм указано на необходимость вести всю проводку в защитных трубках. В других нормах допускается использование гибких кабелей, содержащих в себе два или более изолированных проводов с наружной защитной оболочкой из влагозащитного, огнезащитного неметаллического материала. Такие кабели не предназначены для размещения внутри каменной кладки или в панелях, но они могут быть проложены в полых конструкциях, таких, как каркасные стены или перегородки, со значительно меньшими затратами, чем при использовании проводов в защитных трубках. Армированные кабели, в которых изолированные провода проходят в гибкой металлической оплетке вместо неметаллической оболочки, также подходят для этих целей, но они более дороги. Если действующие нормы допускают применение проводки без защитных трубок, неметаллическая оболочка является наиболее предпочтительной благодаря ее дешевизне и большой гибкости.

 

Здесь следует сказать несколько слов о заземлении электрических систем. Повреждение изоляции и неисправность вилок включения в осветительных и бытовых приборах могут привести к утечке электричества. Она может оставаться незамеченной до тех пор, пока кто-нибудь не дотронется до прибора, имея в то же время контакт с радиатором или трубами отопления или водопровода. Ток пройдет через тело дотронувшегося (электрошок) и через трубы уйдет в землю. Таким образом, заземление утечки электричества будет сопровождаться поражением тела человека.

 

Чтобы избежать опасности электрошока, который может быть смертельным или по крайней мере весьма неприятным, система электроснабжения должна предусматривать искусственное заземление, и тогда утечка тока будет отведена другим путем, а не через тело человека. Для заземления ток через металлический проводник отводят от системы у источника тока к земле через водопроводные трубы или, если это неудобно, подсоединяют его к медному пруту, врытому в землю на глубину порядка 3 м. Конечное заземление делается у входа электрического кабеля в здание также подсоединением к водопроводным трубам или к врытому пруту. От источника тока до входа в здание проводка должна быть проложена непрерывным металлическим проводником.

 

Если вся проводка прокладывается в металлических защитных трубках или в металлической оплетке, трубки или оплетка могут вполне удовлетворительно служить проводником заземления при условии, что по всей протяженности проводки соединения сделаны достаточно хорошо. Если для защиты проводки используется неметаллическая оболочка, для заземления требуется прокладка дополнительного проводника внутри оболочки. Даже в этом случае прокладка проводки в неметаллической оболочке дешевле, чем с применением защитных трубок или металлической оплетки.

 

Кроме изоляции, защиты проводки и заземления одним из основных устройств, обеспечивающих безопасность пользования электричеством, служат распаячные коробки. Каждое место подсоединения к осветительному прибору, розетке или другому устройству должно быть защищено прочной коробкой, как правило, стальной, предохраненной от коррозии. Коробка, закрытая с пяти сторон, с шестой стороны открыта для соединения проводов. Открытую сторону, обращенную в помещение, обязательно закрывают пластиной. Часть закрытых сторон или все пять имеют отверстия для прохода входящих и отходящих проводов. Размеры коробки и ее глубина определяются числом соединяемых в ней проводов.

 

Для установки коробки необходимо в теле стены вырубить соответствующее пространство, за исключением тех случаев, когда стены отделываются штукатуркой или панелями сухой штукатурки. Толщина штукатурки должна быть принята с учетом глубины коробок, чтобы избежать лишних затрат на вырубку стен. Коробки, закладываемые в бетонные столбы и панели, предпочтительно монтировать при их формовании. Для этого они должны быть достаточно прочными.

 

Там, где это возможно, провода от их выхода из электрощитовой до распаянной коробок применяют только цельные. Если это расстояние слишком велико и провод необходимо нарастить, в месте соединения следует установить дополнительную коробку.

 

Распаячные коробки нужно закреплять неподвижно, надежно, и отверстия в стенах должны точно соответствовать размерам коробок. Коробки, размещаемые по обе стороны одной и той же стены или перегородки, не должны совпадать; расстояние между местами их установки должно быть не менее 15 см на внутриквартирных перегородках и 30 см — на межквартирных стенах. Расплатой за пренебрежение к указанным правилам является неприглядная картина погнутых, криво поставленных коробок с оторванными деталями. Если расположение розеток, размещенных с двух сторон стены, совпадает, заметно ухудшается звукоизоляция между комнатами и, что особенно неприятно, между квартирами.

 

Возвращаясь к разговору о высококачественном жилище 20-х годов с недостаточно развитой системой электроснабжения, с которого начиналась настоящая глава, следует остановиться на одном элементе электрического оборудования, который был развит даже более сильно, чем в практике сегодняшнего дня. Это потолочное освещение в каждой спальне и каждом санитарном узле, потолочные светильники и бра в общих комнатах, импозантные люстры в столовых. Позднее вкусы 50-х годов отдавали предпочтение торшерам и настольным лампам, дающим местное освещение, которые нашли большое распространение. При этом верхнее освещение остается в столовой и кухне, в передней, коридорах и больших кладовых. Если спальня не очень велика, достаточным может быть светильник рядом с зеркалом. Служебные помещения, гаражи, подвалы и вестибюли должны иметь специальные светильники. Балконы, входы, рекреационные площади также требуют освещения в соответствии с их назначением и характером окружающей среды.

 

Довольно часто строители предусматривают только розетки и оставляют выбор и приобретение арматуры жильцам. Если это встречает сопротивление арендатора или покупателя, определенная часть арматуры монтируется в процессе строительства, а остальное жильцы будут приобретать по своему вкусу. Тем не менее в любом случае проектировщик и строитель должны оставлять за собой контроль за освещением галерей, балконов и других частей зданий, где оно может влиять на восприятие архитектуры в целом.

 

Выключатели всех осветительных приборов размещают у дверей каждой комнаты. Эта рекомендация может показаться очевидной, но следует отметить, что в ряде случаев используются выключатели со шнурами для освещения подсобных помещений, неудобные во всех отношениях. Жильцы предпочитают выключатели на дверях, которые включают свет как только дверь открывается. Другой прием, более удобный при пользовании светильниками,— устройство нескольких выключателей для комнат, имеющих несколько входов.

 

Малочисленность выпусков электропроводки в наших домах 20-х годов учтена в современных нормах.

 

Прежние требования устройства в каждой комнате только одной или двух розеток приводило к тому, что сеть шнуров и переходников присоединяемых к розеткам, создавала впечатление спрута, оплетшего комнату своими щупальцами. Брошенные на пол провода затрудняли уборку, создавали опасность их повреждения, вызывая значительные неудобства для проживающих. Новые нормы требуют достаточного количества распаячных коробок, размещенных по периметру комнат с небольшими интервалами друг от друга, обычно не далее 30 см, что означает не более 15 см от любого места в комнате. Очевидной истиной является положение, что лучше иметь неиспользованные розетки, чем обилие проводов. Несмотря на большое количество распаячных коробок, каждая из них обычно имеет две розетки, что стоит не более, чем коробка с одиночной розеткой. Все коробки должны быть заземлены, в связи с чем в розетках между двумя основными отверстиями предусмотрено третье небольшое отверстие.

 

В комнатах, которые не оборудуются потолочными светильниками, по крайней мере одна коробка должна иметь свой выключатель у двери, чтобы обеспечить свет при входе в комнату в темное время. Это дает возможность жильцам подсоединить один из осветительных приборов к розетке, связанной с выключателем, а проектировщику со строителем надлежит выбрать для такой розетки наилучшее место. Иногда в распаячной коробке с двумя розетками лишь одна из них подсоединяется к выключателю у двери, чтобы оставлять часы или другие приборы, подсоединенные ко второй розетке, постоянно включенными.

 

Коробки, как и выключатели, располагают на такой высоте, чтобы было удобно ими пользоваться. Иногда их размещают у пола, чтобы сделать как можно менее заметными, но это вызывает осложнение при уборке. Обычно коробки монтируют в стене на высоте 20—30 см от пола. Однако имеется по крайней мере два важных исключения из этого правила. В домах для пожилых розетки делают вдвое выше, чтобы избежать необходимости наклоняться низко. Там, где используются напольные отопительные приборы, розетки должны размещаться так, чтобы избежать их соседства с отопительными элементами. Кроме того, конечно, провода не должны контактировать с конвекторами, тепло которых может высушить их и сделать изоляцию хрупкой.

 

Автор: Harry S. Nachman / Гарри Нахман. Источник: “Housing”. John Wiley & Sons. New York. 1976 / «Проектирование жилых зданий». Стройиздат. Москва. 1979

Сайт компании Технопрофф – Static Site1

Система электроснабжения – система передачи и распределения электрической энергии, обеспечивающая бесперебойную подачу электропитания в здания и сооружения.

Комплексное проектирование системы электроснабжения направлено на решение следующих задач:

• Непрерывность и бесперебойность производства за счет стабильности электроснабжения;
• обеспечение электроэнергией надлежащего качества вне зависимости от качества электроэнергии, поступающей из внешних сетей;
• предотвращение убытков, связанных с выходом из строя дорогостоящего электрооборудования;
• разделение внутренних энергопотребителей на группы в соответствии с их требованиями к мощности и надежности электроснабжения, что позволяет оптимизировать затраты на обеспечение электроснабжения.

Согласно классификации ПУЭ, организации как энергопотребители делится на три категории.

Первая – перерыв в электроснабжении может представлять опасность для жизни и здоровья людей, привести к значительному материальному ущербу, остановить работу особо важных элементов коммунального хозяйства или предприятий связи, телевидения и радиовещания. К этой категории можно отнести больницы, железные дороги и метрополитен, телебашни и проч.

Вторая – перерыв в электроснабжении приводит к массовым простоям рабочих, оборудования, промышленного транспорта, а также влияет на деятельность значительного количества людей. К этой категории можно отнести заводы, фабрики, спортивные сооружения.

Третья – к этой категории относятся все остальные потребители, не попадающие в две категории, представленные выше.

Проектирование системы электроснабжения для первых двух категорий требует особенно тщательной проработки технических решений.

Создание системы электроснабжения зданий и сооружений проводится в несколько этапов. Сначала проводится обследование объекта, анализ потребителей и требуемой им мощности. Следующий этап – разработка проекта. Это один из самых важных этапов, поскольку именно здесь определяется стоимость вводимых в эксплуатацию электрических сетей и их надежность. Грамотно подготовленный проект впоследствии помогает избежать множества проблем, обеспечивает безопасность потребителей и при необходимости позволяет возобновить подачу электроэнергии в кратчайшие сроки. Важно отметить, что проект электроснабжения здания должен строго соответствовать СНИПам и ГОСТам РФ. За этим специалисты «Технопрофф» следят с особой тщательностью.

После утверждения проекта начинается этап строительно-монтажных и пуско-наладочных работ. Монтаж сетей производится в соответствии с разработанным проектом, строительно-монтажными и иными нормами. При необходимости по окончании работ система проверяется электротехнической лабораторией и органами Энергонадзора.

Наша компания располагает полным штатом необходимых специалистов в области проектирования и монтажа сетей электроснабжения до 1000В, а также всеми необходимыми разрешениями и сертификатами для проведения данных работ. Богатый опыт решения задач электроснабжения зданий и сооружений позволяет нам считать себя специалистами в данной области. Это подтверждают положительные отзывы наших клиентов, сделавших выбор в пользу именно нашей компании.

Схема электроснабжения здания • Energy-Systems

 

Электроснабжение здания

На решение сделать выбор схемы подключения электричества дома влияет множество факторов, таких как надежность электроснабжения и уровень нагрузок в сети, финансовая составляющая этого проекта, а также простота и удобство в эксплуатации. Стоит заметить, что схема электроснабжения здания  выбирается и с учетом архитектурной специфики объекта.

Схема электропроводки помещений должна обеспечивать правильную работу каждого участка цепи во всех режимах (нормальном и аварийном), а также гарантировать необходимый уровень напряжения на контактах присоединений абонента. Тут имеется в виду, что предприятие, производящее электроснабжение дома, поддерживает ее в нужных параметрах.

Пример проекта электроснабжения дома

Назад

1из20

Вперед

В нашей стране стандартным уровнем напряжения в сети является 380/220 В, подача электропитания в таких пределах является наиболее экономичной и происходит при наличии глухозаземленной нейтрали питающих силовых трансформаторов. Но встречаются сети и с более низким напряжением 220/127 В, как правило в старых зданиях. Переход к более высокому напряжению происходит из-за постоянного увеличения нагрузочных мощностей.

Категорийности потребителей

ПУЭ – это основной технический документ, который регламентирует требования к распределению электроэнергии в здании. Все потребители согласно этому нормативному документу делятся на три категории

1 категория:

Прекращение подачи электроэнергии абонентов первой категории  приводит к  угрозе здоровью и жизни человека. Прекращение подачи электроэнергии потребителей этой категории допускается только на время, за которое происходит включение АВР (автоматического ввода резерва). Потребителям этой категории напряжение должно приходить от двух независимых источников. Независимый источник – это источник питания, контактные части которого, в нормальном своем положении,  находятся под напряжением при отсутствии такового на другом источнике питания.

Объекты, которые относятся к первой категории:

• объекты с массовым скоплением людей, городской электротранспорт,
• лифтовое хозяйство,
• противопожарное освещение в домах выше 16-ти этажей (подъездов, коридоров, лестничных пролетов).
• противопожарные устройства (насосные станции, вентиляционные устройства)
• специальные приемники (станции перекачки сточных вод, встроенные АТС)

2 категория:

Перерыв потребителей этой категорийности приводит к массовому простою техники и недоотпуску продукции, а также к нарушению нормальной жизнедеятельности человека.

Для потребителей второй категории отсутствие электроэнергии разрешается только на время за которое бригада ОВБ (оперативная бригада) включит резервное питание. К этой  категории электроснабжения относятся:

• здания высотой до 16 этажа
• пятиэтажные дома с электроплитами;
• пристроенные к жилым домам всевозможные магазины, общепит детских садиков и т. п.

3 категория:

Все остальные потребители, не вошедшие в первую и вторую категорию, относятся к третьей группе. У потребителей этой категории напряжение может отсутствовать не более чем 24 часа. В первую очередь при создании схемы электрической сети должны учитываться  требования к надежности электроснабжения.

Поэтому важным критерием выбора той или иной схемы является ее экономичность как по приведенным затратам, так и по расходу цветного металла.

Важным фактором в схеме подключения к электропитанию здания является простота,удобство ее использования. Сеть необходимо строить таким образом, чтобы при поломке или аварийной ситуации на каком-либо участке, этот дефект можно было легко удалить.

Существует еще первая, особая категория. Электроснабжения потребителей этой категорийности не может прекратиться даже на время включения автоматического включения резерва.

 Схема электроснабжения зданий

Радиальная тупиковая схема – эта схема, питающая абонентов третей категории. Она проста в исполнении, поэтому и экономична. Однако эта схема ненадежна, так как при обрыве одного из направлений, останутся без напряжения все последующие абоненты, по принципу гирлянды. Потребители будут оставаться без напряжения на период ремонта вышедшего из строя участка.

Кольцевая схема электроснабжения применяется для абонентов второй и третей категории. При такой схеме в случае выхода из строя участка цепи включается резервная линия.

Схема с автоматическим включением резервного питания (АВР) применяется для абонентов первой категории. Потребителю напряжение приходит по двум, не связанным между собой кабельным линиям. В случае повреждения одного из двух кабелей поврежденная линия отключается путем включения релейной защиты и автоматики, а вместо нее в работу включается автоматическое включение резерва и восстанавливается питание абонентов.

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости проектирования сетей электроснабжения:

Онлайн расчет стоимости проектирования

здания с нулевым потреблением энергии

Для того чтобы устранить какие-либо расхождения в терминологии, которые имеют место в разных материалах, нам необходимо принять общую терминологию для зданий с нулевым потреблением энергии (англ. zero energy building, ZEB) и для интеллектуальной электросети (англ. smart grid). Такие здания называют «дом с нулевым потреблением энергии», «дом нулевого энергопотребления», а сама энергия определяется как zero net energy, net zero energy, net zero — соответственно «нулевая чистая энергия», «чистая нулевая энергия», «чистая нулевая (энергия)» и т. д. Эти определения необязательно неверны, они скорее отражают уточнение технических определений и терминологии, происходившее последние несколько лет. В 2015 г. Национальный институт строительных наук (National Institute of Building Sciences) [1] решил устранить эти различия и подготовил для Министерства энергетики США [2] исследование под названием «Общее определение зданий с нулевым потреблением энергии». Предложенные термины приведены в таблице.

Таблица. Определения для зданий с нулевым потреблением энергии

Здание с нулевым потреблением энергии (Zero energy building, ZEB)	Кампус с нулевым энергопотреблением (Zero energy campus, ZECa)1	Портфель предложений по нулевому энергопотреблению (Zero energy portfolio, ZEP)	Сообщество нулевой энергии (Zero energy community, ZECo)2	Готовность к нулевому потреблению энергии (Zero energy ready, ZER)
Энергоэффективное здание, в котором с точки зрения источника энергии фактическая годовая доставляемая энергия меньше или равна экспортируемой возобновляемой энергии, выработанной на месте.	Энергоэффективный кампус, в котором фактическая годовая поставленная энергия меньше или равна экспортируемой возобновляемой энергии, выработанной на месте.	Энергоэффективный портфель, в котором на основе источника энергии фактическая годовая поставленная энергия меньше или равна экспортируемой возобновляемой энергии, выработанной на месте.	Энергоэффективное сообщество, в котором, исходя из источников энергии, фактическая годовая доставляемая энергия меньше или равна местной энергии, выработанной из возобновляемых источников на экспорт.	Представители промышленности заявили о необходимости разработать определение для зданий, готовых к нулевому потреблению энергии. Этот термин не был включен в определения, но может быть добавлен в будущем.

Примечания.

1. В отчете Министерства энергетики США не было аббревиатуры для кампуса с нулевым потреблением энергии. Чтобы избежать путаницы с сообществом нулевой энергии, название придумал автор статьи.
2. В отчете Министерства энергетики США не было аббревиатуры для «сообщества нулевой энергии». Чтобы избежать путаницы с кампусом нулевого энергопотребления, название предложил автор статьи.

Точно так же, хотя термин «интеллектуальные электросети» широко используется, стандарты, определяющие их, все еще находятся в разработке. Поскольку интеллектуальная электросеть — это долгосрочная поэтапная реализация, неудивительно, что и стандарты, и номенклатура постоянно меняются. Но для этой статьи воспользуемся определением интеллектуальной электросети, предложенным Национальным институтом стандартов и испытаний [3]. Итак, интеллектуальная электросеть — это «модернизированная электрическая сеть, которая обеспечивает двунаправленные потоки энергии и использует возможности двусторонней связи и управления, что приведет к появлению множества новых функций и приложений».

 

Здания с нулевым потреблением энергии на коммерческом рынке

За последнее десятилетие в области проектирования зданий с нулевым потреблением энергии произошел большой прогресс. Многие подобные здания уже спроектированы, построены и находятся в эксплуатации. Полезность таких сооружений заключается еще и в том, что они предоставляют возможность измерения и мониторинга: полученные данные просто неоценимы при проектировании и строительстве будущих зданий.

Согласно перечню зданий с нулевым потреблением энергии в США и Канаде, составленному Институтом новых зданий за 2019 г. [4], количество завершенных и проверенных в 2016–2019 гг. проектов выросло на 53%, а количество проектов, находящихся в стадии планирования или строительства, — на 79% (рис. 1). Эти данные подтверждают, что со временем здания с нулевым потреблением энергии станут значительной частью строительного фонда.

Рис. 1. Число проектов строительства зданий с нулевым потреблением энергии за период 2016–2019 гг

Во всем мире существует множество примеров высокоэффективных зданий, использующих меньшую часть энергии по сравнению со зданиями, соответствующими текущим нормам и имеющими аналогичные конструкцию, размер и расположение. Однако такие здания часто зависят от электроэнергии, поставляемой по электросети. В отличие от них здания с нулевым потреблением энергии используют электроэнергию, произведенную исключительно из ВИЭ (рис. 2).

Рис. 2. Концепция зданий с нулевым потреблением энергии: как потребность здания в энергии зависит от источника производства энергии

Однако здание, подключенное к местным ветряным и солнечным источникам электроэнергии, имеет высокую степень сложности, что приводит к большему количеству проектных параметров и выполнению множества нормативных требований.

Безусловно, у зданий с нулевым потреблением энергии есть финансовая выгода. Как известно, в различных отчетах определен диапазон периодов окупаемости, и многие исследования указывают на такие финансовые преимущества, как экономия затрат на коммунальные услуги 20–50%, окупаемость в течение 5–10 лет при увеличении первоначальных затрат всего лишь на 3–5%. Конечно, такие цифры могут варьироваться в зависимости от нескольких факторов, но есть много примеров из индустрии проектирования и строительства, демонстрирующих, что здание с нулевым потреблением энергии может быть хорошим финансовым вложением.

 

Стандартизация зданий с нулевым потреблением энергии

По мере строительства новых зданий с нулевым потреблением энергии уроки, извлеченные из предыдущих проектов, будут постепенно сокращать разрыв между бумагой и кирпичом, то есть проектированием и практикой строительства, а также будет уменьшаться количество сложностей, которые неизменно возникают при работе над новым и технически инновационным проектом. Когда разрыв будет почти ликвидирован, должен появиться ряд ресурсов, оценивающих жизнеспособность строительства здания с нулевым потреблением энергии и доступных профессионалам.

Стандарты с открытым исходным кодом и передовой опыт — один из способов гарантировать будущий успех проектов с нулевым потреблением энергии. При этом инструменты для планирования, проектирования, моделирования строительства и эксплуатации являются ключевым фактором и должны быть доступны широкой аудитории. Стандартизация также будет стимулировать более тесную координацию между производителями и строителями и позволит наладить диалог между разработчиками программных кодов и архитекторами зданий. В результате, если законодатели и их избиратели осознают ценность зданий с нулевым потреблением энергии для общества и окружающей среды, то их поддержка будет намного больше и сыграет положительную роль.

Для того чтобы это произошло, необходимо предпринять следующие важные шаги:

• Цели проектов должны быть ясны для представителей архитектурной, инженерной и строительной отрасли, а также для законодателей, поощряя их к обсуждению и участию в содержательном обмене идеями.
• Проект здания с нулевым потреблением энергии должен продемонстрировать (наиболее понятным образом) значительное сокращение расходования энергии, стоимости покупной электроэнергии и того, как использование ВИЭ на месте будет способствовать сокращению выбросов CO₂ по сравнению со сценарием «бизнес по старинке».
• Используя в качестве примера LEED (The Leadership in Energy & Environmental Design) — международный экологический стандарт для сертификации «зеленых» зданий, разработанный USGBC (United States Green Building Council) [5], строительный проект должен иметь возможность классифицировать отрасль с помощью стандартного метода.
• Все концепции зданий с нулевым потреблением энергии должны быть гибкими и иметь возможность адаптироваться по мере выхода на рынок новых технологий использования ВИЭ.
• Точное измерение и проверка потоков электроэнергии (от участка к зданию, от участка к электросети, от источника к объекту) — важный аспект, необходимый для понимания того, как функционируют здания и какими станут будущие проекты. По мере развития интеллектуальной сети электроснабжения владельцы зданий будут иметь возможность напрямую общаться с поставщиками энергии по вопросам оптимизации использования и производства электроэнергии.

 

Стратегии проектирования зданий с нулевым потреблением энергии

Специалисты в области архитектуры и строительства признают ценность работы в команде, все члены которой в итоге приобретают четкое понимание целей проекта и целостных концепций дизайна здания. И это тем более важно при проектировании зданий с нулевым потреблением энергии, поскольку необычные элементы, например ВИЭ, требуют еще более тесного взаимодействия.

Можно выделить четыре основных элемента дизайна зданий с нулевым потреблением энергии, формирующих основу общей стратегии проектирования. Причем все они взаимозависимы и должны рассматриваться как единое целое:

1. Пассивные элементы дизайна. В основе успешной эксплуатации здания с нулевым потреблением энергии лежат идеи пассивного охлаждения и обогрева. Эти концепции не новы, они использовались в жилищах по всему миру на протяжении тысячелетий. Широкое применение и развитие технологий проектирования зданий, материалов и строительных систем делают эти элементы конструкции здания еще более жизнеспособными.

Основная идея любого экологически устойчивого дизайна — работать с климатом, а не против него. В течение многих десятилетий коммерческие офисные здания проектировались с непроницаемыми внешними оболочками с герметичными окнами. При определенных климатических условиях этот тип конструкции жизненно важен для минимизации теплопередачи через сборку наружных стен и исключения проникновения воздуха.

Однако возможность использовать естественную вентиляцию и пассивные элементы конструкции для уменьшения притока солнечного тепла и сдвига пиковой нагрузки охлаждения привела к снижению затрат и повышению комфорта. Конструкция здания с нулевым потреблением энергии оптимизирована благодаря имеющимся данным о погоде в зоне размещения объекта, включая сведения о солнечной энергии и ветре, которые используются при проектировании местных систем энергоснабжения на возобновляемой энергии. В то же время пассивные компоненты конструкции здания не должны оказывать негативного влияния на другие его части. Получившееся здание должно использовать как можно меньше энергии для систем освещения и отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

2. Подключение и управление нагрузкой. В зданиях есть базовый уровень технологий (компьютеры, сетевое оборудование и т. д.), обеспечивающих функциональную среду для жильцов. Светодиодное освещение с датчиками присутствия, адаптивный контроль уровня внешней освещенности, высокоэффективные источники питания и офисное оборудование категории Energy Star — это лишь несколько способов сократить годовую потребность в энергии. Сведение к минимуму или устранение ряда подобных нагрузок позволяет сэкономить энергию на вентиляцию и кондиционирование.
3. Эффективность систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Системы отопления, охлаждения и вентиляции (HVAC) являются одними из самых «прожорливых» потребителей энергии в офисном здании. Снижение годового энергопотребления систем HVAC приведет к значительной экономии энергии. Кроме того, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и освещения тесно связаны с пассивными элементами конструкции здания, соответственно, и с управлением затенением, освещением, термической массой и вентиляцией — внедрение энергоэффективных решений в этой области позволит сократить ежегодное потребление энергии.
4. Использование ВИЭ на месте. Важно признать, что применение описанных выше трех принципов проектирования позволяет построить высокопроизводительное здание, которое может не полагаться на ВИЭ. Оно способно выступать в качестве «традиционного здания», полагаясь на электрическую сеть (при этом все равно потребляя гораздо меньше энергии, чем обычное здание, соответствующее нормам). Но если мы используем возобновляемую энергию, все становится интереснее.

 

Производство возобновляемой энергии

Возобновляемая энергия на месте — секретное оружие зданий с нулевым потреблением энергии. Самые популярные методы производства такой электроэнергии — фотоэлектрические (солнечные) панели и ветряные турбины. Закупочная цена на фотоэлектрические панели продолжает снижаться, методы установки панелей уже хорошо известны подрядчикам, а для зданий с ограниченными площадями фотоэлектрические панели считаются лучшим вариантом. Здесь есть один важный момент: для зданий с нулевым потреблением энергии система возобновляемой энергии должна располагаться «за счетчиком», то есть использование внешних ВИЭ (например, местной ветряной электростанции) не может быть классифицировано как производство электроэнергии на месте.

Количество получаемого электричества будет зависеть от местности и погодных условий. В качестве иллюстрации потребления ресурсов и воздействия на окружающую среду выбросов парниковых газов отметим, что количество энергии, использованной на объекте, нормализуется по отношению к источнику энергии.

Электроэнергия, вырабатываемая традиционными электростанциями, подвержена потерям при тепловом сгорании ископаемого топлива, а также при передаче и распределении на объект. Таким образом, количество электроэнергии, вырабатываемой у источника, превышает количество поставляемой электроэнергии. Эти потери учитываются с помощью коэффициентов, которые преобразуют энергию, потребляемую на объекте (не включая возобновляемую энергию на месте), в эквивалентное количество энергии, произведенной на источнике. Этот процесс необходим для оценки относительной эффективности зданий с различными видами топлива.

Здания с нулевым потреблением энергии являются частью обширной экосистемы различных стратегий энергоэффективности. Как уже было сказано, потребление минимума энергии и снижение выбросов CO₂ являются одним из основных принципов для определения сооружения как здания с нулевым потреблением энергии.

Впрочем, нет недостатка в причинах, по которым производство электроэнергии на месте с использованием возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, считается важным и перспективным:

• Главный недостаток ископаемого топлива — оно конечно.
• Сжигание ископаемого топлива для производства электроэнергии является одной из основных причин изменения климата.
• Электроэнергия, вырабатываемая в часы пик, поступает от небольших и менее эффективных генераторов, что приводит к большему уровню выбросов CO₂ по сравнению с более крупными генерирующими установками с базовой нагрузкой. Соответственно, у некоторых коммунальных предприятий возникают проблемы с генерирующей мощностью и/или имеются устаревшие системы распределения.
• Производство электроэнергии на стороне потребителя, имеющего счетчик электроэнергии, в значительной степени сводит к минимуму эти проблемы и со временем потенциально устраняет их. Помимо того, что мы уже перечислили, стратегии энергоэффективности включают тепло- и водосбережение, зарядку электромобилей и накопление энергии на месте.

Хотя эти и другие стратегии могут относиться к разным техническим областям, в итоге они реализуются по схожим мотивам — для сокращения потребления энергии и соответствующих выбросов CO₂ за счет использования ВИЭ. Возможность подавать электроэнергию обратно в электросеть в значительной степени зависит от государственной политики и органов регулирования по коммунальному обслуживанию, а также от распределительной компании. Правила чистых измерений обычно регулируются и зависят от конкретной электросети. Так что, к сожалению, нет единых регламентов по учету чистой электроэнергии, и это хороший пример того, что нужно сделать менее сложным и обременительным.

 

Выбросы углекислого газа

Выбросы CO₂ тесно связаны с электростанциями, работающими на ископаемом топливе и использующими уголь, природный газ или нефть. Топливо сжигается (это и есть источник выбросов CO₂) и нагревает воду, которая превращается в пар. Пар, в свою очередь, вращает турбины, приводящие в действие генератор энергии. Вообще говоря, электричество, генерируемое с полуночи до полуночи, считается базовой нагрузкой, когда большие электростанции вырабатывают электроэнергию очень рентабельно.

В течение дня, по мере того как все больше коммерческих зданий начинают свою работу и запускаются те или иные производственные процессы, вводятся в действие второй и третий уровни генерации электроэнергии. Они необходимы для того, чтобы удовлетворить спрос, который не может быть обеспечен только за счет производства электроэнергии по базовому сценарию. А в определенные дни и часы, особенно в жаркие летние месяцы, запускается еще и четвертый уровень генерации.

Если вкратце, именно так коммунальное предприятие управляет своими генерирующими активами.

Способность коммунального предприятия регулировать производство электроэнергии из источника в соответствии с фактическими потребностями конечных пользователей делает производство электроэнергии с помощью ВИЭ гораздо более целесообразным. Дело в том, что в зависимости от типа технологии, применяемой на имеющихся электростанциях, некоторые из них подходят только для удовлетворения базового спроса на электроэнергию.

Но есть такие электростанции, как парогазовые установки (обычно работающие на природном газе), способные рентабельно увеличивать и уменьшать выработку электроэнергии для удовлетворения быстрых изменений текущего спроса, обычно происходящих в начале и в конце пиковой нагрузки. Эти генераторы, иногда называемые «пиковые электростанции», могут быстро запускаться и быстро реагировать, но подобная гибкость обходится дорого — данные устройства менее эффективны, чем электростанции с базовой нагрузкой, и потребляют больше топлива на 1 МВт·ч производимой мощности, что приводит к увеличению выбросов CO₂.

 

Доставка энергии

При разработке модели перетоков электроэнергии в здания с нулевым потреблением энергии и из них необходимо начать с анализа основополагающих концепций точного учета CO₂ на основе потребления электроэнергии на месте и выбросов от ее источника. Анализ предусматривает следующие отправные точки:

• Энергия, потребляемая зданием с нулевым потреблением энергии. Сюда входят традиционные нагрузки здания, такие как HVAC, освещение, бытовые приборы, электронное оборудование и т. д. Интересно, что зарядка электромобилей учитывается при экспорте возобновляемой энергии, а не в электросети.
• Доставленная энергия. Это электричество, полученное из электросети, произведенное внешними источниками. Предоставляемая энергия также включает централизованное отопление/охлаждение, электричество, произведенное с использованием возобновляемых и невозобновляемых видов топлива.
• Возобновляемая энергия на месте. Это определение относится к законным границам участка, на котором находится здание с нулевым потреблением энергии. Причем все средства производства электроэнергии должны быть расположены на его территории, например фотоэлектрические батареи, ветряные турбины и другие технологии возобновляемой энергии. Если производство возобновляемой электроэнергии на месте превышает запросы здания с нулевым потреблением энергии, «лишняя» электроэнергия может быть передана во внешнюю электросеть и продана.
• Вся энергия, расходуемая зданием с нулевым потреблением энергии, будет поступать от производства электроэнергии на месте, от источника или их комбинации, в этом случае от одного источника энергии поступает максимум 50%.

 

Интеллектуальная сеть электроснабжения

В англоязычной технической литературе есть такие термины, как Nonwires solutions (буквально — «решения без проводов») и Nonwires alternatives (буквально — «альтернативы без проводов»), относящиеся к портфелю идей, связанных с оптимизацией подачи электроэнергии по существующей электросети. Так что по факту «без проводов» — это для красного словца. Такие идеи можно применять не только при строительстве новых линий электропередачи, но и при использовании других средств, предназначенных для уменьшения перегрузки электросети и повышения надежности. По сути, эти идеи служат для определения оптимального подхода к расширению распределения и передачи электроэнергии. В то же время для анализа потребности в проектах по производству электроэнергии используются соответствующие методы планирования.

Задачей таких «беспроводных» инициатив является достижение целей государственной политики, снижение затрат и/или повышение надежности. Некоторые варианты включают:

• Ответ на спрос.
• Динамическое розничное цено­образование.
• Распределенную генерацию.
• Энергоэффективность.
• Применение тех или иных технологий для увеличения емкости системы.
• Альтернативные варианты распределения электроэнергии.

Стандарт ASHRAE 201-2016 «Информационная модель интеллектуальных электросетей предприятия» [5], опубликованный Американским национальным институтом стандартов ASHRAE [6] и Национальной ассоциацией производителей электрооборудования [7], предоставляет дорожную карту для долгосрочного развития интеллектуальных сетей электроснабжения. Кроме того, государственные агентства и частные компании уже опубликовали десятки документов о преимуществах полной интеграции ВИЭ в национальную электрическую сеть. И уже есть много примеров эксплуатации подобных источников, функционирующих в соответствии с утвержденным планом.

Однако уже много лет специалистов волнует вопрос, как разумно соединить источники энергии, в частности фотоэлектрическую и ветровую энергию, с электросетью, в результате чего и должна быть организована интеллектуальная электросеть. Ожидается, что интеллектуальные электросети будут иметь следующие характеристики:

• Быть устойчивыми к стихийным бедствиям и умышленным повреждениям.
• Представлять собой самовосстанавливающиеся электросети для быстрого развертывания после сбоя.
• Включать новые рынки.
• Подразумевать участие конечного пользователя (заказчика).
• Гарантировать качество электроэнергии, необходимое для поддержки технологий.
• Использовать системы накопления энергии как альтернативу генерации.
• Использовать оптимизацию активов, обеспечивая очень высокую операционную эффективность.

В настоящее время основные средства обмена информацией о расходовании энергии и стратегиях энергоэффективности между коммунальным предприятием и потребителем ограничиваются счетами за коммунальные услуги и соглашениями о сокращении/ограничении поставок. Чтобы построить больше зданий с нулевым потреблением энергии, которые оптимизируют использование возобновляемой энергии на месте (и сокращают выбросы CO₂), все проблемы и успехи, связанные с межсетевым взаимодействием, должны быть включены в коллективную базу знаний. Этот тип коммуникации должен происходить на ранних этапах планирования, чтобы понять, как производство электроэнергии на месте может повлиять на мощность электросети и на различные технические проблемы.

 

Стандарт интеллектуальной электросети: ASHRAE 201

Другой тип коммуникации, необходимый в новых реалиях, заключается в двусторонней передаче данных по энергопотреблению между конечным пользователем и поставщиком. Стандарт ASHRAE 201 «Информационная модель интеллектуальной электросети предприятия [5]» — это разработанный в США и проверенный отраслевой регламент, определяющий взаимодействие поставщика энергии и компании, управляющей объектом.

Поставщики энергии будут использовать модели для разработки способов взаимодействия со всеми различными типами объектов с помощью нормализованного протокола. Стандарт 201 определяет абстрактную информационную модель, которая позволит системам автоматизации и управления зданиями не только регулировать энергопотребление объекта (аналогично существующему подходу), но и определять источники генерации — это будет результатом связи с интеллектуальной электросетью и передачи информации об электрических нагрузках коммунальным предприятиям и другим поставщикам электрических услуг.

В итоге такая двусторонняя связь обеспечит возможность подключения и оптимизацию использования энергии на объекте и производства энергии из разных источников. Возможность иметь двустороннюю связь между системами предприятия и коммунальным предприятием переводит потребителя из позиции пассивного наблюдателя в роль активного участника.

В 2007 г. в США был принят федеральный закон под названием «Закон об энергетической независимости и безопасности» (EISA) [8]. В этом законе на Национальный институт стандартов и технологий (Тhe National Institute of Standards and Technologies, NIST) была возложена ответственность за координацию разработки основ для стандартов интеллектуальных электросетей. Результатом программы интеллектуальной электросети NIST будет руководство по подключению объектов к интеллектуальной электросети следующего поколения путем создания технической основы для ценообразования в реальном времени, распределенных энергоресурсов, реагирования на спрос, распределенной генерации, хранения энергии, управления зарядкой электромобилей, а также для доступа потребителей к информации об использовании энергии.

Это именно тот тип программы, который со временем позволит использовать весь потенциал ВИЭ в зданиях с нулевым потреблением энергии. И здесь двунаправленный обмен данными и аналитикой в реальном времени становится важным компонентом для синхронизации действий поставщика и конечного пользователя. В определенных сценариях эти действия будут автоматизированы, что позволит быстро реагировать на потенциальную нестабильность или надежность электросети.

Хотя подробности планирования и дальнейшего развития интеллектуальной электросети выходят за рамки данной статьи, успешный рост и воплощение проектов здания с нулевым потреблением энергии во многом зависит именно от того, насколько электросеть будет интеллектуальной. Важную роль в этом начинании играют независимые и сотрудничающие организации, ответственные за координацию, контроль, мониторинг и эксплуатацию электроэнергетической системы.

А поскольку эти организации охватывают, как правило, несколько штатов США, то для планирования и реализации решающее значение имеют стандартизация и единообразие подходов. Если принять во внимание потенциал снижения спроса на энергию электрической электросети, а также требования по сокращению выбросов CO₂, здания с нулевым потреблением энергии являются и останутся важным компонентом в развитии технологий использования ВИЭ и двигателем в развитии интеллектуальных сетей электроснабжения. Дополнительная информация, поясняющая, что представляет собой здание с нулевым потреблением энергии, доступна по ссылке [9].

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Основные принципы электроснабжения зданий – Электромонтажные работы Минск МО РБ

Вне зависимости от того, какую функцию предстоит выполнять тому или иному зданию, будь-то жилой дом, офис или ресторан, его электроснабжение в обязательном порядке подчиняется ряду основных принципов. При этом суть самих принципов заключается, как в технических, так и в организационных моментах, в число которых входит также учет электроэнергии, надежности и должной степени безопасности. Данный материал был опубликован как раз для того, чтобы рассказать об основополагающих моментах, присутствующих при электроснабжении зданий.

Составление проекта, как данность

Проектирование электроснабжения здания – это одно из обязательных мероприятий, которое предваряет выполнение электромонтажа и ввод сети в эксплуатацию.

В то время, как проектная документация разрабатывается, специалисты осуществляют изучение особенности дальнейшей эксплуатации строения. После этого на бумаге излагаются четко сформулированные технические решения.

Проектная документация является основой электромонтажа любого здания – руководствуясь составленным проектом, руководящий персонал определяет разновидности и последовательность электромонтажных работ.

Соответствие нормативам

С точки зрения технико-организационной части, электромонтаж зданий должен в полной мере соответствовать всем существующим в нашей стране нормативным требованиям.

Вся кабельно-проводниковая продукция, которая используется в процессе выполнения электромонтажных работ, а также средства коммуникации и защиты проверяют на соответствие ряду технических регламентов.

Согласно действующему законодательству, электромонтаж зданий любого назначения предусматривает обязательное применение приборов учета, которые устанавливаются на каждом обособленном объекте хозяйствования.

Помимо этого, приборы учета в отдельном порядке устанавливаются внутри электрической сети дома, к примеру, для аварийных сигнализаций, лифтов и прочих систем, служащих для жизнеобеспечения зданий.

Приемо-сдаточные испытания

После того, как все работы по электромонтажу здания завершены, собственник проводит приемо-сдаточные испытания, призванные подтвердить качество и надежность электроснабжения.

В качестве подтверждения успешного завершения комплекса испытаний выступают технические заключения, предоставленные специализированным предприятием, либо его электротехнической лабораторией.

Документ, именуемый Заключением договоров на электроснабжение, представляет собой ряд договоров, которые подписывают две стороны: поставщик электроэнергии и собственник здания, выступающий в роли потребителя. В процессе оформления данной договорной документации поставщик осуществляет анализ выполнения обязательных требований и производит технологическое присоединение, в случае отсутствия замечаний.

 

Общие требования. Электроснабжение / ПУЭ 7 / Библиотека / Элек.ру

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 3х220 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. 7.8.

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.

Электроэнергетические системы в зданиях

В этой статье рассматриваются системы распределения электроэнергии в зданиях на самом базовом уровне. Мы обсудим общие принципы того, как электричество перемещается из инженерных сетей в удобную розетку в комнате. Компоненты системы различаются в зависимости от размера здания, поэтому мы будем рассматривать системы как для малых, так и для больших зданий.

Электроэнергия от энергокомпании

Электроэнергетические компании наиболее эффективно передают энергию от электростанции при очень высоких напряжениях.В Соединенных Штатах энергетические компании обеспечивают электроэнергией средние и большие здания напряжением 13 800 вольт (13,8 кВ). В небольших коммерческих зданиях или жилых домах энергокомпании понижают напряжение с помощью трансформатора, установленного на опоре или на земле. Оттуда электричество через счетчик подается в здание.

Распределение электроэнергии в малых зданиях

Небольшие коммерческие или жилые здания имеют очень простую систему распределения электроэнергии. Коммунальное предприятие будет владеть трансформатором, который будет установлен на площадке за пределами здания или будет прикреплен к опоре электросети.Трансформатор снижает напряжение с 13,8 кВ до 120/240 или 120/208 вольт, а затем передает электроэнергию на счетчик, который принадлежит коммунальному предприятию и ведет учет потребляемой мощности.

После выхода из счетчика мощность передается в здание, и вся проводка, панели и устройства являются собственностью владельца здания. Провода передают электричество от счетчика на щит, который обычно находится в подвале или гараже дома.В небольших коммерческих зданиях панель может располагаться в кладовой. Щит управления будет иметь главный служебный выключатель и серию автоматических выключателей, которые контролируют поток энергии к различным цепям в здании. Каждая ответвленная цепь обслуживает устройство (некоторые приборы требуют больших нагрузок) или несколько устройств, например розетки или фонари.

Распределение электроэнергии в больших зданиях

Большие здания имеют гораздо более высокую электрическую нагрузку, чем небольшие здания; поэтому электрическое оборудование должно быть больше и прочнее.Владельцы крупных зданий также будут покупать электроэнергию высокого напряжения (в США 13,8 кВ), потому что это дешевле. В этом случае владелец предоставит и обслужит собственный понижающий трансформатор, который понижает напряжение до более приемлемого уровня (в США 480/277 вольт). Этот трансформатор может быть установлен на площадке вне здания или в трансформаторной комнате внутри здания.

Затем электричество передается на распределительное устройство. Роль распределительного устройства заключается в безопасном и эффективном распределении электроэнергии между различными электрическими шкафами по всему зданию.Оборудование имеет множество функций безопасности, включая автоматические выключатели, которые позволяют отключать питание на выходе – это может произойти из-за неисправности или проблемы, но это также может быть сделано намеренно, чтобы позволить техническим специалистам работать на определенных ветвях энергосистемы.

Следует отметить, что очень большие здания или здания со сложными электрическими системами могут иметь несколько трансформаторов, которые могут питать несколько частей распределительного устройства. Мы стараемся упростить эту статью, поделившись основными концепциями.

Электричество покидает распределительное устройство и перемещается по первичному фидеру или шине. Шина или фидер – это проводник большого сечения, способный безопасно и эффективно проводить ток большой силы тока по всему зданию. Автобус или фидер подключаются по мере необходимости, а проводник подводится к электрическому шкафу, который обслуживает зону или этаж здания.

В каждом электрическом шкафу будет еще один понижающий трансформатор – в США он снизит мощность с 480/277 вольт до 120 вольт для розеток.Этот трансформатор будет питать ответвительную панель, которая управляет серией ответвлений, покрывающих часть здания. Каждая ответвленная цепь покрывает подмножество электрических потребностей области, например: освещение, удобные розетки для ряда комнат или электричество для части оборудования.

Электроснабжение – Designing Buildings Wiki

Большинство зданий [1] в Великобритании подключены к сети мирового класса, хотя и изношенной, по выработке электроэнергии и электроснабжению, в которую на протяжении многих лет были вложены огромные инвестиции.

В 1925 году правительство Великобритании попросило лорда Вейра решить проблему фрагментированной электросети, которая до этого состояла из множества независимых производителей, все с местными сетями, использующими разные напряжения и частоты.

В 1926 году в соответствии с Законом об электроснабжении [2] было создано Центральное управление электроснабжения, которое курировало разработку первой общенациональной сети переменного тока в Великобритании в 1933 году. ископаемое топливо с появлением ядерной электроэнергии за последние шестьдесят лет.

Электростанции обычно располагаются вдали от населенных пунктов, где много ископаемого топлива или имеется хорошее транспортное сообщение. Многие из этих мест находятся далеко от городов, где используется электричество, и, следовательно, существует потребность в передаче и распределении электроэнергии. Чтобы сделать это эффективно, напряжение, при котором вырабатывается электричество, повышается для эффективной передачи и распределения, а затем понижается для безопасного использования.

На момент создания сети это могло быть достигнуто только с помощью линейных трансформаторов, которые работают только на переменном токе [3].В результате сети переменного тока сейчас доминируют во всем мире [4].

Сеть электропередачи Великобритании основана на суперсети переменного тока 400 кВ и сети электропередачи 275 кВ. Местная распределительная сеть понижает его через несколько этапов со 132 кВ до 11 кВ, хотя некоторым крупным промышленным потребителям будет подаваться напряжение 33 кВ или выше. Затем напряжение снижается до трехфазного 415 В для малых / средних коммерческих и промышленных потребителей, и, наконец, оно подается в жилые дома однофазным напряжением 230 В (напряжение между одной из трех фаз и нейтралью).

Преобразование осуществляется с помощью линейных трансформаторов, но, в отличие от некоторых их меньших аналогов, трансформаторы, используемые для подачи электроэнергии, могут быть чрезвычайно эффективными, в районе 99,8% [5], однако реактивные нагрузки и их ненулевое мнимое сопротивление может снизить этот показатель при нормальных условиях эксплуатации.

После отмены регулирования электроэнергетического сектора энергоснабжающая сеть, от генерации до потребителя, управляется четырьмя отдельными организациями, которые выполняют очень разные функции [6]:

Национальная энергосеть в среднем эффективна на 93% и является одной из самых надежных в мире с эксплуатационной надежностью 99.99998 процентов [7], хотя эти цифры относятся только к основной сети передачи. Цифры надежности и эффективности для местных распределительных сетей получить труднее из-за индивидуальных характеристик сети и расчетного выставления счетов.

Однако с внедрением интеллектуальных счетчиков потребление и доступность электроэнергии станут намного более ясными, что позволит лучше охарактеризовать производительность местной распределительной сети. В целом преобразование энергии из первичного топлива на электростанции в электроэнергию, пригодную для использования в домашних условиях, составляет лишь около 35 процентов для угольных электростанций и 45 процентов для самых современных электростанций с комбинированным циклом газовых турбин (ПГУ) [ 8].

Пиковый спрос на электроэнергию во всех секторах на среднем холоде (ACS) в Великобритании составляет примерно 60 ГВт (2013/14). В 2013/14 году было произведено и потреблено около 350 ТВтч электроэнергии, большая часть которой была произведена за счет сжигания угля и газа, а также на атомных электростанциях.

Ожидается, что в 2035/36 г. общая выработка электроэнергии превысит 365 ТВт-ч с пиковым потреблением 68 ГВт (национальная сеть, сценарий перехода к экологии). К 2050 году эта цифра еще больше возрастет до примерно 600 ТВт-ч в год, главным образом за счет увеличения экспорта электроэнергии и электрификации транспорта и отопления жилых помещений с помощью тепловых насосов [9].

Внутреннее потребление электроэнергии увеличилось примерно на 40 процентов с 1970 года, хотя оно достигло пика в 2005/6 году и немного снизилось до 118 ТВтч в 2013/14 году. Согласно сценарию перехода национальной энергосистемы в зеленый, ожидается, что к 2025/26 г. она упадет до чуть более 100 ТВт-ч, а затем вырастет до более 125 ТВт-ч к 2035/36 г. [9] (примечание; см. Ссылку [9] для других «менее зеленых») сценарии). Для достижения этих скромных показателей роста необходимо, чтобы отечественный сектор выполнил сложные задачи в области энергоэффективности в течение следующих 20 лет.

Правительство Великобритании поставило сложные задачи по сокращению выбросов углекислого газа, и вместе с Директивой ЕС о крупных установках для сжигания [10] и Директивой о промышленных выбросах оно оказывает большое влияние на мощность производства электроэнергии в Великобритании. Великобритания взяла на себя обязательство сократить выбросы углекислого газа на 34% к 2020 г. (по сравнению с уровнем 1990 г.) и на 80% к 2050 г. декарбонизированный.

В краткосрочной перспективе около 20% существующих электростанций (угольных и атомных) должны быть закрыты в ближайшие пять лет. Этот дефицит требует новых инвестиций в размере более 110 миллиардов фунтов стерлингов в следующем десятилетии [11], [12]. Для достижения целевых показателей по двуокиси углерода новые мощности будут более непостоянными и негибкими из-за возобновляемой генерации (в первую очередь ветровой) и менее гибкими в результате ядерной генерации.

Из-за непостоянства производства электроэнергии из возобновляемых источников он имеет коэффициент нагрузки, расчетный вклад в отличие от максимального потенциала, от 30 до 40 процентов для ветра, берега и моря соответственно и чуть более 10 процентов для фотоэлектрических систем.В результате возобновляемая генерация приводит к необходимости почти вдвое увеличивать установленную мощность по сравнению с сегодняшней – с 91 ГВт до более 163 ГВт в 2035 году, несмотря на лишь небольшое увеличение пикового спроса при условии достижения целевых показателей энергоэффективности [9].

Однако в краткосрочной перспективе, в периоды пикового спроса, потеря генерирующих мощностей повлияет на запас, доступный между спросом и предложением. Согласно прогнозам, в периоды высокого спроса предложение может превосходить спрос лишь на несколько процентов, вероятно, примерно на 4% или меньше.В прошлом этот показатель обычно составлял от 10 до 20%, поэтому это означает значительное снижение запаса прочности. В результате вероятность большого дефицита электроэнергии, требующего контролируемого отключения потребителей, возрастает примерно с 1 за 47 лет зимой 2013/14 г. до 1 за 12 лет в 2015/16 г. или ниже, если меры по повышению энергоэффективности не будут приняты. материализоваться.

С точки зрения надежности снабжения используются две вероятностные меры: ожидаемая потеря нагрузки (LOLE) и ожидаемая недостающая энергия (EEU).Оценки LOLE на следующие несколько лет показывают, что спрос может превышать предложение более чем на 3 часа, и что этот дефицит может быть обусловлен рядом относительно частых небольших событий или нечастых более крупных событий.

Тем не менее, основы электроснабжения национальной сети были разработаны таким образом, чтобы с 2018/19 года не превышать трехчасового порогового значения LOLE. До этого, хотя дефицит вызывает озабоченность, системные операторы имеют некоторый контроль над сетью, например, сокращая экспорт электроэнергии или выборочно отключая промышленных пользователей, так что это может быть незначительным или никак не значительным воздействием на внутренних потребителей [13].

В целом общее потребление энергии в бытовом секторе претерпело изменения за последние 40 лет с увеличением использования электроэнергии, которое, вероятно, продолжится в будущем. Уголь был заменен природным газом, и по мере того, как сеть станет декарбонизированной, природный газ будет постепенно вытесняться электричеством.

---

Эта статья была создана –BRE. Это взято из обзора Эндрю Уильямса «Будущее электричества в жилых домах», опубликованного в ноябре 2014 года.

Проверка коммерческих зданий и их электроснабжения

Проверка коммерческих зданий и их электроснабжения

В электротехнике однофазная электроэнергия относится к распределению электроэнергии переменного тока с использованием системы, в которой все напряжения источника питания изменяются в зависимости от унисон. Однофазное распределение используется, когда нагрузки в основном освещают и обогревают с небольшим количеством крупных электродвигателей. Однофазный источник питания, подключенный к электродвигателю переменного тока, не создает вращающегося магнитного поля; Однофазные двигатели нуждаются в дополнительных цепях для запуска, и такие двигатели редко имеют номинальную мощность более 10 или 20 кВт.
Напротив, в трехфазной системе токи в каждом проводнике достигают своих мгновенных пиковых значений последовательно, а не одновременно; в каждом цикле промышленной частоты сначала один, затем второй, затем третий ток достигает своего максимального значения. Формы сигналов трех проводников питания смещены друг от друга во времени (с задержкой по фазе) на одну треть их периода.

Определение терминов

Ампер и вольт:
Думайте об электричестве как о воде, протекающей по трубе.Сила тока аналогична количеству воды, протекающей по трубе. Сила тока также называется током. Провода большего диаметра могут пропускать больший ток, так же как трубы большего диаметра могут пропускать больший поток.

Напряжение аналогично давлению – силе, которая перемещает воду по трубе. Маленький насос (низкое напряжение) будет производить меньшее давление, чем большой насос (высокое напряжение).

В большинстве зданий напряжение будет 208 вольт (низкое напряжение) или 600 вольт (высокое напряжение). Важнейший вопрос заключается в том, на какое напряжение и силу тока рассчитана система, или, другими словами, какое оборудование я могу использовать в здании?

208 Вольт vs.600 Вольт:
Большинство современных зданий оборудованы сетью напряжением 600 вольт. Такое оборудование, как кондиционеры (более 5 тонн), более крупные вытяжные вентиляторы, электрические обогреватели и некоторое освещение, будет потреблять 600 вольт. Однако стандартные розетки и большая часть освещения работают от 208 вольт.

В Северной Америке индивидуальные жилые дома и небольшие коммерческие здания с услугами до около 100 кВ · А (417 ампер при 240 вольт) обычно имеют трехпроводное однофазное распределение, часто с одним потребителем на распределительный трансформатор.В исключительных случаях могут быть предоставлены более крупные однофазные трехпроводные сети, обычно только в удаленных районах, где многофазное распределение недоступно. В сельской местности фермеры, желающие использовать трехфазные двигатели, могут установить фазовый преобразователь, если имеется только однофазное питание. Более крупные потребители, такие как большие здания, торговые центры, фабрики, офисные блоки и многоквартирные дома, будут иметь трехфазное обслуживание. В густонаселенных районах городов сетевое распределение электроэнергии используется для многих потребителей, и многие питающие трансформаторы подключены для обеспечения сотен или тысяч кВ · А, нагрузки, сконцентрированной на нескольких сотнях квадратных метров.

В зданиях, оборудованных сетями на 600 вольт, всегда будет трансформатор для понижения 600 вольт до 208 вольт для панелей главного здания. Эти трансформаторы обычно располагаются рядом с главным входом в электрические сети.

При сравнении мощности, доступной для разных напряжений, мощность 200 А, 600 В почти в три раза больше, чем мощность 200 А, 208 В.

Это менее важно. Все услуги на 208 и 600 вольт трехфазные.Это означает, что в здание входят три провода питания.

Однофазные сети можно найти в старых, небольших зданиях и только в домах.

В некоторых старых зданиях можно найти однофазное и трехфазное обслуживание. Его обычно можно идентифицировать снаружи по двум отдельным службам, ведущим к зданию.

Определение рабочей силы тока

Когда вы осматриваете электрическую комнату, вам нужны два элемента информации; это сила тока и напряжение.Наличие трансформатора в электрическом помещении обычно свидетельствует о том, что он на 600 вольт. Они действительно производят трансформаторы, которые можно использовать для повышения напряжения с 208 вольт до 600 вольт для определенного оборудования.

Обычно вы должны видеть небольшой канал (высокое напряжение, низкий ток), идущий в трансформатор, и больший канал (низкое напряжение, большой ток), выходящий и ведущий к панели выключателя или разделительной панели.

Не следует полагаться на характеристики переключателей и разделительной панели; они говорят только о максимальном токе или напряжении, с которым может работать оборудование.Не полагайтесь на рейтинг гидрометра (ов) по той же причине.

Лучший способ проверить силу тока – открыть дверцу главного выключателя питания и прочитать номинал основных предохранителей. Иногда это невозможно сделать без выключения питания, но всегда опасно, если вы не знаете, что делаете. Даже при выключенном питании половина коробки жива. Вы можете закончить свою карьеру в сфере недвижимости прямо здесь, в чьей-нибудь электрической комнате.

Считывание калибра (размера) основных силовых проводов (в шкафу счетчика или главной распределительной панели) также может помочь определить силу тока в сети.Номер калибра обычно напечатан на оболочке провода. Стандартные сечения проводов для медных проводов и допустимые значения силы тока следующие:

Калибр проводов Допустимая сила тока
3100 ампер
000 200 ампер
350MCM 300 ампер
500MCM 400 ампер

Резервный и аварийный источник питания. Есть разница?

Время чтения: 5 минут

Допустим, проектировщик решает установить резервный источник питания для ИТ-сети в офисе или предоставить альтернативный источник питания для водоотливного насоса в здании.Или принято решение установить резервный источник питания для освещения во всех классах средней школы. Или что, если резервный источник питания предусмотрен для всех вытяжных вентиляторов здания, вентиляторов подпитки и вентиляторов, используемых для контроля дыма и отвода дыма? А как насчет такого же подхода к лифтам или пожарным насосам? А как насчет резервного источника питания, предназначенного для аварийного освещения выходов или коридоров, используемых населением? А чтобы было весело, давайте даже рассмотрим резервный источник питания для обычного дома. Какие источники питания следует использовать для резервного питания всех этих нагрузок?

Ответ можно найти в Национальном строительном кодексе Канады (NBCC) и в Канадском электротехническом кодексе (CEC).

Рассмотрим первый пример: резервный источник питания для офисной ИТ-системы. Можно ли использовать для этой цели аккумулятор? А как насчет ИБП, солнечной панели, генератора или любого доступного источника альтернативной энергии?

NBCC специально требует, чтобы только определенные системы были оборудованы аварийным источником питания. В нем также перечислены разрешенные источники аварийного питания для конкретного оборудования, составляющего эти «системы безопасности жизнедеятельности». Раздел 46 CEC определяет систем безопасности жизни и объясняет, какое электрическое оборудование, представленное этими системами безопасности жизни, должно быть снабжено определенным типом источника аварийного питания в соответствии с требованиями NBCC.

Давайте посмотрим, какое оборудование фактически требует от NBCC снабдить аварийным питанием. NBCC заявляет, что аварийное питание, обеспечиваемое батареями, генераторами или их комбинацией, должно обеспечиваться для аварийного освещения, требуемого Кодексом, для электрически подключенных выходных знаков и для систем пожарной сигнализации. Строительный кодекс также гласит, что электрическое оборудование, такое как лифты в высотных зданиях, пожарные насосы, вентиляторы, используемые для контроля дыма и отвода дыма (и последнее включает дымовые заслонки), должно быть снабжено аварийным источником питания от генератора.NBCC также довольно ясно заявляет, что генератор, используемый для этой цели, должен соответствовать стандарту CSA C282. «Аварийное электроснабжение зданий».

Рис. 8. «Воспроизведено с разрешения Канадской ассоциации стандартов из CSA C22.1-09 Канадские электротехнические нормы, часть I (21-е издание), Стандарт безопасности для электрических установок, авторские права на которые принадлежат Канадской ассоциации стандартов, 5060 Spectrum Way, Suite 100 Миссиссауга, ПО L4W 5N6. Несмотря на то, что использование этого материала было разрешено, CSA не несет ответственности за способ представления информации или ее интерпретацию.Для получения дополнительной информации о CSA или для приобретения стандартов посетите наш веб-сайт www.shopcsa.ca или позвоните по телефону 1-800-463-6727 ».

Раздел 46 CEC охватывает требования к установке оборудования, включающего системы безопасности жизнедеятельности, аварийного источника питания, предписанного NBCC для этих систем, а также методов подключения между необходимыми источниками питания и системами безопасности жизнедеятельности. В этом разделе также подчеркивается тот факт, что, когда генератор используется в качестве источника питания для систем безопасности жизнедеятельности, он должен соответствовать стандарту CSA C282.

Пока все хорошо. Теперь мы можем вернуться к нашим предыдущим примерам нагрузок, предназначенных для обеспечения резервного питания, и посмотреть, что можно использовать в качестве альтернативного источника питания для этих нагрузок.

Таким образом, если IT-система должна быть оборудована аварийным источником питания, нет строгих требований к использованию только батарей или только аварийного генератора, соответствующего C282. Аналогичный подход применим к резервному источнику питания отстойника, освещения в школьных классах, нагрузок в доме или типичного вытяжного / подпиточного вентилятора (если эти вентиляторы не используются как часть системы контроля дыма или дымоотвода. система).Следовательно, в этом случае может быть разрешено любое доступное электрическое оборудование, способное обеспечить альтернативный источник энергии. Однако всегда следует помнить об одном: каждое оборудование, используемое в электромонтажных работах, должно быть одобрено.

Таким образом, если в этом случае используется генератор, он не должен соответствовать положениям стандарта CSA C282. Он просто должен быть сертифицирован по стандарту безопасности CSA C22.2 № 100 «Двигатели и генераторы». Если ИБП предназначен для этой цели – нет проблем, при условии, что ИБП одобрен (т.е., он спроектирован, сконструирован, испытан и сертифицирован в соответствии со стандартом безопасности CSA C22.2 № 107.3 «Системы бесперебойного питания»). Если мы хотим использовать батарею, солнечную фотоэлектрическую систему, ветряную турбину или топливный элемент – обязательно (при условии, что каждый из этих альтернативных источников энергии одобрен). Однако, если NBCC предписывает использовать альтернативный источник питания для конкретного оборудования для обеспечения безопасности жизнедеятельности, это совсем другая история, как было показано выше.

Но что, если будет принято решение подключить нагрузки, такие как ИТ, общее освещение, отопление и кондиционирование воздуха, к генератору, который необходим для подачи аварийного питания в систему безопасности жизнедеятельности?

Это разрешено? Ответ можно найти в стандарте CSA C282.Этот стандарт разрешает подключение этих типов неаварийных нагрузок к аварийному генератору, , если такие нагрузки не влияют отрицательно на способность генератора обеспечивать аварийное питание системам безопасности жизнедеятельности, предусмотренным Кодексом. Раздел 46 CEC дополнительно объясняет этот факт, предписывая прокладывать проводку от аварийного источника питания к системе безопасности жизнедеятельности отдельно от проводки к неаварийному оборудованию, подключенному к этому источнику питания. Приложение B Примечание к Правилу 46-108 (5) CEC (рис. 8 на странице 430 Кодекса CE) объясняет, что для подключения таких систем безопасности должен использоваться отдельный переключатель, и что неаварийное оборудование не может быть питание от генератора через этот переключатель.На рисунке 8 также подчеркивается тот факт, что пожарный насос должен питаться от аварийного генератора через его собственный специальный переключатель, специально отмеченный для обслуживания пожарного насоса.

Похоже, мы разъяснили разницу между альтернативными источниками питания с целью питания различных нагрузок.

Но, , как насчет «основных электрических нагрузок», перечисленных в Таблице 8 стандарта CSA Z32? Эти нагрузки не упоминаются в NBCC, и эти нагрузки не определены в разделе 46 CEC как часть систем безопасности жизнедеятельности.Так что же нам делать? Могут ли эти нагрузки (т. Е. Жизненно важные нагрузки в хирургических кабинетах, детских яслях, в отделениях диализа медицинского учреждения) обеспечиваться аварийным генератором через безбарьерный переключатель, соединяющий системы безопасности жизнедеятельности, или для них должен использоваться отдельный безобрывный переключатель. существенные нагрузки? ЦИК пока молчит по этому поводу. Тем не менее, S / C, ответственный за Раздел 46, признал необходимость прояснения этого вопроса и рекомендовал Техническому комитету по Кодексу CE пересмотреть Примечание к Приложению B, добавив следующую формулировку:

Это Правило также подразумевает, что для целей Правила 46-108 определение «систем безопасности жизнедеятельности» включает «основные электрические системы», описанные в Правиле 24-300.Пользователи этого Кодекса должны обратиться к Таблице 8 CAN / Z32 для получения полного списка нагрузок, составляющих важную электрическую систему.

Надеюсь, эта статья поможет в разъяснении требований Кодексов и Стандартов по предмету.

Однако, как обычно, перед выбором и установкой источника питания необходимо проконсультироваться с властями, имеющими юрисдикцию в отношении применения и установки источников аварийного питания для различных нагрузок.

Почему вашему зданию нужен источник бесперебойного питания

В наши дни многие коммерческие предприятия сильно зависят от компьютеров и информации, которую они хранят, для своей повседневной работы.Однако компьютеры несовершенны, поскольку перебои в подаче электроэнергии могут привести к потере данных и, в некоторых случаях, даже к повреждению самого компьютера. Что произойдет с вашим бизнесом, если вы потеряете важную информацию из-за внезапного скачка напряжения? К счастью, есть очень экономичный способ борьбы с такими ситуациями: источник бесперебойного питания.

Что такое источник бесперебойного питания?

Источник бесперебойного питания (ИБП) – это система электроснабжения, которая мгновенно обеспечивает аварийное питание в случае перебоев в подаче электроэнергии.Он отличается от резервного генератора и других аналогичных альтернативных систем питания тем, что он потребляет энергию от батареи или в некоторых случаях от механического маховика.

Обычно в ИБП не так много энергии. Очень редко они длятся дольше нескольких минут. Основная цель ИБП – не обеспечивать постоянное резервное питание (для этого вам понадобится резервный генератор). ИБП просто обеспечивает вас электроэнергией, достаточной для питания компьютеров или других критически важных устройств на время, достаточное для их правильного выключения, резервного копирования данных или правильной работы генератора.

Почему каждому бизнесу нужен ИБП

Если у вас бизнес, вы работаете с компьютерами, возможно, десятками или сотнями, в зависимости от размера вашего бизнеса. Хотя существует множество методов хранения и резервного копирования важных данных, у этих методов есть свои ограничения и, как правило, они не являются мгновенными. В случае внезапного сбоя питания или скачка напряжения эти данные могут быть легко потеряны без какого-либо способа их восстановления. В некоторых случаях мог выйти из строя сам компьютер.

Системы ИБП

обеспечивают мгновенную защиту в подобных случаях, немедленно включаются и дают вам возможность выполнить резервное копирование данных или правильно выключить компьютер, избегая повреждений. Он не только поддерживает бесперебойную подачу электроэнергии во время отключения электроэнергии, но и постоянно стабилизирует напряжение. Это означает, что если когда-либо произойдет резкое падение или всплеск потока мощности, ваши компьютеры останутся полностью неизменными.

Как правильно выбрать ИБП

При выборе ИБП для бизнеса необходимо учитывать несколько факторов.Здесь мы подробно обсудим некоторые из них.

• Сколько систем нуждаются в бесперебойном питании? Системы ИБП могут обеспечивать только ограниченное количество энергии, поэтому одновременное подключение слишком большого количества устройств может привести к отказу системы или подаче питания на гораздо более короткий период времени, чем ожидалось. Также имейте в виду, что не каждая система в вашем здании обязательно нуждается в этом. ИБП обычно используется на компьютерах и других устройствах, которые критически важны для вашей работы или подвержены выходу из строя из-за колебаний напряжения.
• Как долго вам понадобится система ИБП для обеспечения питания? Это сильно зависит от того, что вам нужно делать в ситуации отключения электроэнергии. Вам нужно вручную создать резервную копию информации или вам просто нужно время, чтобы правильно выключить компьютеры? Собираетесь ли вы использовать резервный генератор вместе с вашим ИБП?
• Хочешь аккумулятор или маховик? Подавляющее большинство систем ИБП получают питание от батареи, но также можно использовать маховик. Маховики намного меньше и легче, чем системы ИБП на аккумуляторных батареях, но имеют гораздо меньшее время работы.Обычно система с маховиком может выдерживать нагрузку от 10 до 30 секунд. Может показаться, что это немного, но этого более чем достаточно, если ваша главная забота – защита компьютеров от скачков и падений напряжения.

Выберите подходящего подрядчика по электротехнике

Как видите, выбрать ИБП бывает непросто. Необходимо учитывать множество факторов, и у каждого бизнеса разные потребности, не говоря уже о разных энергосистемах. Выбор подходящего подрядчика по электрике может помочь вам принять правильное решение.Подрядчик, имеющий опыт проектирования и установки систем ИБП, может помочь вам правильно проанализировать ваши потребности и выбрать правильное устройство для вашего бизнеса.

Eau Gallie Electric – электротехнический подрядчик из Флориды, специализирующийся как на системах бесперебойного питания, так и на резервных генераторах. У нас есть опыт работы как в частном, так и в государственном секторе, что позволяет нам завершить каждый проект вовремя, минимизируя лишние расходы. Ищете ИБП для вашего бизнеса? Позвоните нам или свяжитесь с нами прямо сейчас.

Power в коммерческих зданиях – Кристофер Блом

Я начну с этого поста, сказав, что я НЕ электрик, и рекомендую проконсультироваться с ним по любым вопросам, связанным с потреблением электроэнергии / мощности, которые возникают у вашей компании. Однако недавний запрос клиента оставил меня в тупике, и я захотел узнать больше.

Власть обычно возникает в моем бизнесе только в одном из двух контекстов:

1. Компания с особенно большими требованиями (обычно для тяжелого промышленного оборудования / машин)
2. Компания, которая чрезмерно использует электроэнергию в своем помещении и вызывает проблемы со схемой (обычно из-за использования более крупного оборудования, не предназначенного для пространства ИЛИ из очень высокая плотность персонала).

Но что представляет собой превышение нормального энергопотребления? Чтобы начать отвечать на этот вопрос, важно понять несколько определений / уравнений:

Мощность (P) = Напряжение (В) * Ток (I)

Ток (I) = напряжение (В) / сопротивление (закон Ома)

• Мощность измеряется в ваттах
• Напряжение измеряется в вольтах (аналогично давлению воды)
• Ток измеряется в амперах (и соответствует скорости потока).18 электронов
• Сопротивление измеряется в Ом (аналогично размеру трубы)

http://www.creativeoutdoorlighting.com/electrical-plumbing-analogy/

Ниже приведена мощность нескольких обычных домов / офисов. позиции:

• Электропечь = 10500 Вт (1,5 кВт)
• Центральное кондиционирование (3 тонны 12 SEER) = 3000 Вт
• Микроволновая печь = 120 Вт
• Кофеварка = 120 Вт
• Посудомоечная машина = 2170 Вт
• Ноутбук = 50 Вт
• 17-дюймовый ЖК-монитор = 40 Вт

https: // www.starrco.com/resources/technical-info/determining-electrical-needs/

Используя приведенную выше таблицу, офис на 1000 SF может потреблять в среднем 4000 Вт или 4 кВт без учета более крупных бытовых приборов, таких как HVAC или кухонная техника.

Но сколько электроэнергии подается в коммерческие здания?

Выше приведено упрощенное визуальное представление генератора, вырабатывающего 3-фазный переменный ток (переменный ток колеблется в пределах от -170 до 170 вольт, что дает эффективное напряжение 120 В).

Большая часть бытовой техники может справиться с этими колебаниями (и временными случаями нулевого напряжения), но некоторое промышленное оборудование / двигатели не могут. Таким образом, три фазы смещения обеспечивают почти постоянное напряжение.

От генератора эта мощность поступает на передающую подстанцию ​​и «повышается» до передаваемого напряжения от 155 000 до 765 000 вольт. Дальность этой передачи обычно составляет около 300 миль (если вы посмотрите на распределительные линии, вы увидите 3 провода для 3 фаз питания + линия заземления).Затем напряжение «понижается» до распределительных напряжений от примерно 7200 до 13000 вольт. «Шина» распределяет мощность по нескольким направлениям, и трансформаторные коробки завершают последний этап снижения до уровней напряжения, имеющихся в вашем здании.

В жилых и небольших коммерческих зданиях этот трансформаторный ящик принадлежит коммунальным предприятиям и может быть найден на улице. В более крупных коммерческих зданиях трансформаторы, распределительное устройство, автобусы и т. Д. Будут принадлежать владельцу здания и содержаться внутри здания.

https://www.archtoolbox.com/materials-systems/electrical/electrical-power-systems.html

Общие методы подключения можно найти по ссылке ниже, но в целом жилые дома получают однофазное питание 240 В (разделенное на 2 ножки по 120 В), а коммерческие здания получают трехфазное питание. Напряжение может варьироваться, но обычно оно находится в диапазоне от 240 до 600 Вольт (за исключением больших коммерческих зданий, показанных выше, которые «понижают» напряжение на месте).

Это решает компонент напряжения в уравнении мощности, но как насчет ампер?

В старых домах обычно есть панели на 100 А, в более новых домах и небольших коммерческих зданиях – на 150–200 А.В однофазном доме это обеспечит 48 кВт мощности (200 ампер * 240 вольт) и обычно делится на цепи 15-20 ампер.

Мне не удалось найти в Интернете окончательный верхний предел силы тока, доступный в больших коммерческих зданиях, но я лично видел промышленные здания с панелями от 600 до 1000 А (или несколькими меньшими панелями).

Возвращаясь к нашему небольшому офису на 1000 SF выше:

Если мы подключим наши известные значения к уравнению мощности:
Мощность (P) = Напряжение (В) * Ток (I)
4000 Вт = 120 В * Ток (I) = 33 А

Если бы это было в цепи 15–20 А, у нас были бы проблемы, и нам пришлось бы перемонтировать проводку, чтобы учесть дополнительные цепи в пространстве.Если бы мы были в цепи на 50 А, у нас не было бы никаких проблем. Однако, если компания выросла и удвоила плотность своих сотрудников (наряду с мониторами, компьютерами, телефонами и т. Д.), Нам также может потребоваться пересмотреть схему.

Стоит отметить, что в домах (и в коммерческих зданиях, но это более сложно из-за трехфазного аспекта и нескольких схем разводки) нагрузка может быть помещена между двумя одиночными ножками с напряжением 120 В для получения 240 В. Это используется для питания более крупного оборудования, такого как водонагреватель или оборудование HVAC, и сокращает ток вдвое.

Дополнительные ресурсы:

Commercial Electrical: источники бесперебойного питания и генераторы

Для руководителей предприятий есть несколько вещей, которые более разрушительны для бизнеса, чем перебои в подаче электроэнергии. Независимо от того, полагаются ли ваши сотрудники на компьютеры или оборудование в своей работе, их всех объединяет то, что они не могут работать без электроэнергии.

Независимо от того, связана ли проблема с погодой, отключениями электроэнергии или внутри самого объекта, перебои в подаче электроэнергии могут вызвать всевозможные помехи или перебои в работе.То, что когда-то считалось незначительным удобством, теперь может привести к серьезным сбоям в работе вашей организации, а это значит, что вам нужен резервный план. Введите: источник бесперебойного питания в сравнении с генераторами.

Надежные системы резервного питания для коммерческих зданий

Независимо от того, в какой отрасли находится ваша компания, наличие генератора или источника бесперебойного питания имеет первостепенное значение для постоянного успеха, независимо от обстоятельств, но у каждого есть свои плюсы и минусы.

Плюсы генераторов

Во-первых, известно, что генераторы легко справляются с тяжелой техникой, такой как морозильные камеры, холодильники и двигатели. Это имеет решающее значение, если вы находитесь в районе, где происходит длительное и неожиданное отключение нагрузки, или в жаркие летние месяцы, когда высокие температуры могут вызывать частые отключения электроэнергии.

Хотя генераторы могут быть тяжелыми, они относительно портативны, и большинство из них оснащено колесами, чтобы их можно было легко переносить или перемещать в любое место, которое больше всего необходимо, будь то офис, склад или завод.

Генераторы

также могут работать на природном газе или бензине. Хотя вам следует подумать об использовании бензина из-за его эффективности и способности продлить срок службы механических компонентов генератора, вы также можете прикрепить к генератору комплект для газа и использовать вместо него газ.

Генератор Плюсы Поломка

• Может выдерживать электрические нагрузки
• Большинство из них переносные
• Может работать на природном газе или бензине

Минусы генераторов

Самым большим недостатком генератора является коэффициент шума.Генераторы очень громкие, и хотя они могут приводить в действие почти все устройства и приборы в вашем здании, в зависимости от того, где расположен генератор или размера вашего здания, вам может быть трудно сосредоточиться на шуме.

Помимо фактора шума, если вы планируете использовать генератор в течение длительного периода времени, регулярное техническое обслуживание может начать накапливаться. Генераторы – это механические устройства с большим количеством более мелких механических компонентов, что означает, что в какой-то момент они наверняка потребуют ремонта.

Будь то воздушный фильтр, карбюратор или замена масла, эти затраты могут возрасти.

Если вы планируете использовать газ для работы генератора, это может сократить срок его службы, а также вызвать проблемы с производительностью или неисправности, а некоторые производители могут даже аннулировать гарантию, если генератор работает на газе, из-за его воздействия на механические части генераторов.

Кроме того, если вы работаете на очень большом предприятии, ваш генератор, скорее всего, не будет мобильным.

Генератор Минусы Поломка

• шумно
• Требуется регулярное техническое обслуживание
• Может стоить дорого
• Генераторы, работающие на газе, могут иметь меньший срок службы
• Генераторы на очень крупных объектах не являются мобильными

Плюсы источника бесперебойного питания

Прежде всего, преимущество источника бесперебойного питания (ИБП) заключается в том, что вы даже не подозреваете, что он там есть.

Системы бесперебойного питания

обеспечивают бесшумное резервное копирование питания без какого-либо шума в любой момент времени.В случае отключения электроэнергии системы ИБП мгновенно обеспечивают автоматическое резервное питание без какого-либо шума при запуске. Возможно, вы даже не сможете определить, что электричество вообще отключилось.

Еще одной замечательной особенностью систем ИБП является то, что они намного дешевле по сравнению с генераторами, не требующими регулярного обслуживания.

Единственное, о чем вам нужно беспокоиться в отношении источника бесперебойного питания, – это его аккумулятор. Если поддерживать аккумулятор в хорошем состоянии, у вас будет система ИБП с увеличенным сроком службы, которая будет продолжать обеспечивать резервное питание без единой проблемы.

Возможности ИБП

• Без шума
• Экономичнее, чем генераторы
• Если аккумулятор содержится в хорошем состоянии и не используется часто, он может прослужить долго

Минусы источника бесперебойного питания

Как и генераторы, у источника бесперебойного питания есть свои недостатки. Одним из основных недостатков системы ИБП является то, что они не предназначены для работы с тяжелыми приборами.

На самом деле, системы ИБП рекомендуются только для питания вентиляторов или освещения в здании, что затрудняет продажу этих систем в местах с частым или сильным отключением нагрузки.

Системы ИБП

также требуют установки электриком, чтобы они были установлены в замкнутой цепи, и от нее питались только определенные электрические компоненты. Если вся электрическая нагрузка здания будет перенесена на систему ИБП, это может привести к необратимым повреждениям.

Еще один недостаток систем ИБП – время автономной работы.Поскольку системы ИБП работают от батареи, они подходят для случаев, когда отключение электроэнергии длится более пары часов, и, если вы используете батарею низкого качества, вы можете обнаружить, что вам придется заменять батарею каждые 5-6 часов. месяцы.

Как видите, в вашем распоряжении есть два варианта относительно новых способов повышения надежности электроснабжения в вашем здании.