Электротехника -1

ЛЕКЦИЯ № 21

ТЕМА: Передача и распределение электроэнергии.

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Электроэнергетика является одной из важнейших отраслей народного хозяйства. Ее задачей является производство, передача и распределение электроэнергии между потребителями, то есть их электроснабжение. Эти процессы осуществляются одновременно, в электроэнергетике нет «склада готовой продукции». Это обусловливает условия работы всех участков системы электроснабжения: электроэнергия должна быть произведена и передана потребителю только в тот момент и в таком количестве, когда и в каком количестве она ему нужна. Поэтому персонал, обслуживающий электростанции и передающие устройства, должен постоянно обеспечивать условия, позволяющие увеличивать или уменьшать мощность передачи.

Производство электрической энергии осуществляется на электрических станциях, на которых устанавливаются трехфазные синхронные генераторы. Эти генераторы вырабатывают электрическую энергию частотой тока 50 Гц, напряжением 3 35 кВ. Тип электростанции зависит от вида первичной энергии, преобразуемой в электрическую.

Тепловые электростанции (ТЭС) - это электростанции, на которых за счет сжигания топлива (каменного угля, торфа, мазута, нефти, природного газа) происходит преобразование химической энергии в электрическую. Первичным двигателем, вращающим генератор, является паровая или газовая турбина. Если часть пара турбины идет на тепловые процессы (отопление зданий и другие технологические процессы), то электростанция называется теплофикационной (теплоэлектроцентраль (ТЭЦ)). Если отбор пара не производится, то электростанция называется конденсационной (КЭС).

На гидравлических электростанциях или гидроэлектростанциях (ГЭС) используют энергию водного потока. Сооружаемые на реках плотины обеспечивают перепад воды (разность между верхним и нижним бьефом) от нескольких десятков метров на paвнинных реках до сотен метров на горных.

На атомных электростанциях (АЭС) в электрическую энергию превращается энергия деления атомного ядра. В качестве расщепляющегося материала на АЭС обычно используют уран 235U. По количеству получаемой электроэнергии 1 кг урана 235U эквивалентен 2900 т угля.

Среди других типов электростанций можно назвать дизельные, ветроэлектростанции, гелиоэлетростанции. Дизельные электростанции, на которых генератор приводится во вращение дизельным двигателем, являются мобильными, их используют в труднодоступных районах, а также в качестве резервных источников питания на других типах электростанций. На ветроэлектростанциях используют энергию ветра, они не имеют большого значения, так как основным их недостатком является отсутствие возможности управлять энергией ветра. На солнечных (гелио-) электростанциях используют энергию Солнца, их можно применять в районах с жарким климатом при наличии большого числа солнечных дней в году.

Основная доля электроэнергии вырабатывается на тепловых электростанциях, преимуществом которых является меньшая стоимость сооружения и меньший срок строительства. Но себестоимость выработки электроэнергии на ТЭС в несколько раз выше, чем на ГЭС. Это объясняется тем, что на ТЭС велика доля топливной составляющей себестоимости выработки, то есть стоимости источника энергии. На ГЭС составляющая источника энергии отсутствует, так как после постройки плотины подъем воды осуществляется без дополнительных затрат.

СХЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК

При выборе схем электроснабжения необходимо учитывать: положение потребителей как взаимное, так и относительно трансформаторной подстанции или электростанции; величины нагрузок потребителей; категории надежности электроснабжения потребителей; возможности расширения сетей без существенного переустройства; экономичность сооружения сети и удобство эксплуатации. Выбранная схема электроснабжения должна быть обоснована технико-экономическими расчетами, учитывающими как единовременные затраты на ее сооружение, так и эксплуатационные расходы. В строительной практике применяются следующие схемы распределения электроэнергии:

Магистральная схема, - при которой несколько потребителей энергии питаются по одной общей линии (магистрали). Магистральные линии обычно используются для присоединения неособенно мощных потребителей, не требующих повышенной надежности электроснабжения.

Радиальная схема, - при которой каждый потребитель или сосредоточенная группа потребителей питается отдельно линией от электростанции, трансформаторной подстанции (ТП) или распределительного пункта (РП). Радиальные сети просты в сооружении и эксплуатации, однако они требуют большого количества высоковольтной аппаратуры и значительных расходов на сооружение линий и распределительных устройств. Комбинированная схема - когда одни ТП питают по магистральной, а другие - по радиальной схеме. Чаще всего применяют комбинированную схему питания.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ И ПРОВОДКИ

Воздушные и подземные кабельные сети. Электрические сети разделяют на внешние и внутренние. Внешние сети предназначены для подведения электрической энергии от станции или подстанции к потребителям. Внутренние сети распределяют электрическую энергию между электроприемниками, находящимися в производственных помещениях.

Распределение электроэнергии на строительных площадках осуществляется с помощью постоянных и временных электрических сетей. Постоянные сети служат для электроснабжения производственных предприятий, обслуживающих стройки, и временные - для питания электродвигателей механизмов и осветительных устройств строительных площадок.

При организации временного электроснабжения следует стремиться к максимальному использованию постоянных электрических устройств (подстанций, кабельных линий и др.), предусмотренных проектом строящегося объекта.

По величине напряжения электрические сети подразделяются на сети напряжением до 1000 В и сети напряжением выше 1000 В. Силовые и осветительные сети на строительных площадках обычно осуществляются при напряжении 380/220 В (380 В - для электродвигателей и 220 В для осветительных электроприемников). Питающие и распределительные сети высокого напряжения строительных площадок выполняются на напряжение 6,10 и 35 кВ.

Особенности электрификации строительных площадок выдвигают ряд специфических требований к электрическим сетям. Важное значение имеют вопросы экономии проводниковых материалов и снижение первоначальных затрат. Основными мероприятиями по удешевлению сетей являются применение повышенных напряжений, широкое использование алюминиевых и стальных проводов, а также упрощенной конструкции опор.

Все электрические сети сооружаются в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ). К временным электросетям предъявляются те же требования, что и к постоянным.

Электрические сети бывают воздушные и кабельные. Воздушные сети получили широкое распространение вследствие их меньшей стоимости по сравнению с кабельными, простоты обнаружения мест повреждения и удобства ремонта. Недостатками воздушных сетей являются возможность повреждения их в результате внешних воздействий ветра, гололеда, ударов молнии, а также опасности поражения током людей и животных при повреждениях линий в населенных местах. При выборе трассы воздушной электрической линии следует стремиться к тому, чтобы она была по возможности кратчайшей. Для воздушных линий напряжением до 1000 В применяют железобетонные, деревянные с железобетонными пасынками и деревянные опоры.

Воздушные линии характеризуются основными конструктивными размерами и габаритами. Габариты линий регламентируются ПУЭ и зависят от величины напряжения линии и характера местности, по которой проходит трасса. Там же устанавливают габариты пересечений и сближений воздушных линий между собой и с линиями связи, с выступающими частями зданий.

Эти габариты таковы: для ВЛ напряжением З80/220 В в населенных местностях, на заводских территориях и строительных площадках - не менее 6 м, а в ненаселенных местах - не менее 5 м; для ВЛ напряжением 6 -10 кВ эти расстояния соответственно увеличиваются до 7 и 6 м.

Для воздушных линий напряжением до 1000 В применяются одно- и многопроволочные провода, причем по условиям механической прочности алюминиевые провода должны быть сечением не менее 16 мм2, сталеалюминиевые и биметаллические не менее 10 мм2, стальные многопроволочные - 25 мм2, стальные однопроволочные - 4 мм (диаметр).

Прохождение воздушных линий над зданиями и сооружениями, за исключением несгораемых зданий и сооружений промышленных предприятий, запрещается.

Расстояние по горизонтали от крайних проводов линии, при наибольших их отклонениях, до ближайших выступающих частей зданий и сооружений должно быть не менее 3 м - для линий напряжением до 20 кВ.

Кабельные сети отличаются высокой надежностью электроснабжения, они не загромождают улиц городов и территории предприятий опорами и проводами электрических сетей. Вопросы прокладки кабельной линии решаются на основе технико-экономических расчетов с учетом развития сети, ответственности и назначения линии, характера трассы, способа прокладки, конструкций кабелей и т.п. Трассу кабельной линии выбирают с учетом наименьшего расхода кабеля и обеспечения его сохранности от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и т. п. Кабель нельзя прокладывать под существующими или предполагаемыми к постройке зданиями. Прокладка подземной кабельной сети более дорогая и трудоемкая, нежели воздушной сети, ввиду чего она сравнительно редко применяется на строительных площадках. По действующим правилам кабели прокладывают в земле (в траншеях), в коллекторах, в блоках и трубах. В строительной практике преимущественно прокладывают кабели в траншеях Трудоемкие земляные работы при прокладке подземных кабелей (рытье траншей, их засыпка и др.) производится, как правило, механизированным способом с использованием траншейных экскаваторов, бульдозеров и других строительных машин.

Для питания передвижных механизмов используются гибкие кабели в герметичной оболочке из полихлорвинила или нейтрита (светостойкой резины) с жилами в резиновой изоляции. Шланговые шнуры переносные используются для питания электроинструментов, сварочных трансформаторов и переносных светильников.

Для питания электроприводов строительных механизмов используются шланговые кабели переносные

особо гибкие , тяжелые, в маслобензиностойкой изоляции.

Для питания строительных машин с высоковольтным электроприводом промышленность выпускает шланговые кабели на напряжение 6 кВ, морозостойкие, трехжильные с дополнительной заземляющей жилой.

Внутренние электропроводки. Электрические сети внутри зданий предназначены для питания электроэнергией силовых электроприемников и ламп электрического освещения. Выбор способа выполнения электрической сети внутри здания определяется, кроме соображений чисто технических (схема) и экономических (капиталовложения и эксплуатационные расходы), также условиями окружающей среды. Наиболее характерными показателями условий окружающей среды, влияющими на выбор марки проводов, являются: влажность, температура, наличие пыли (особенно горючей), едких паров и газов, возможность образования взрывоопасных смесей.

Проводка внутри зданий может быть выполнена открытой - по поверхности стен, потолков, ферм или скрытой в стенах, перекрытиях, в полу. Открытые проводки применяются в основном в производственных помещениях, а скрытые - общественных зданиях и жилых домах. Для прокладки внутри зданий применяют изолированные провода или небронированные кабели. Изоляция проводов и кабелей должна соответствовать номинальному напряжению сети.

В жарких помещениях, а также в местах с температурой 400 С и выше следует применять провода и кабели с теплостойкой изоляцией или нагрузки на провода с обычной изоляцией должны быть соответственно снижены.

Открытая проводка изолированных и голых проводов применяется для магистралей в производственных помещениях и прокладывается на значительной высоте в помещениях с нормальной средой.

Проводка в стальных тонкостенных и водогазопроводных, а также в пластмассовых винипластовых трубах применяется в тех случаях, когда необходима защита проводов от механических повреждений. Применение пластмассовых труб во взрыво- и пожароопасных помещениях не разрешается.

Силовые сети, прокладываемые в трубах, выполняются как открыто по стенам, перекрытиям, в каналах и т. д., так и скрыто в подготовке пола.

Как правило, для электрических сетей следует применять провода и кабели с алюминиевыми жилами, за исключением сетей освещения взрывоопасных помещений сцен зрелищных предприятий и других помещений, для которых, согласно ПУЭ, требуется применение проводов и кабелей с медными жилами.

Сети электрического освещения прокладываются открыто по конструкциям цехов промышленных предприятий и, как правило, скрыто в стенах, перекрытиях и других конструкциях жилых и гражданских зданий и многоэтажных производственных зданий некоторых отраслей промышленности.

Наибольшее распространение в массовом жилищном и гражданском строительстве получили скрытые проводки, выполняемые специальными плоскими проводами с полихлорвиниловой изоляцией . Эти провода прокладываются без труб в слое подготовки пола, под штукатуркой стен и потолков, в щелях и пустотах строительных конструкций. Недостатки такой проводки заключаются в возможности повреждения в процессе строительства и невозможности ее замены при эксплуатации. Новые более качественные и индустриальные проводки прокладываются в каналах строительных конструкций, образуемых при изготовлении железобетонных, гипсобетонных и других панелей на заводах. Такая проводка легко заменяется.

Другим индустриальным видом прокладки, который разрешен в тех случаях, когда создание каналов в строительных конструкциях невозможно по технологическим причинам, является глухая закладка проводов в толщу железобетонных, гипсобетонных и других конструкций в процессе их изготовления на заводах стройиндустрии. Провода смежных панелей соединяются в специальных коробках.

Инвентарные электротехнические устройства, такие, как передвижные трансформаторные подстанции, распределительные шкафы для подсоединения отдельных линий, подключательные пункты для присоединения строительных механизмов и электроинструмента, стойки и вышки для светильников и прожекторов, повышают надежность и удобство подключения электроприемников на строительных площадках или при сооружении многоэтажных зданий. Они повышают безопасность обслуживающего персонала от поражения электрическим током.

ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ И

ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Расчет электрических сетей для электроснабжения строительной площадки, в том числе и временных, производится проектными организациями, разрабатывающими проект организации строительства. Вместе с тем работникам стройки - строителям и монтажникам в ряде случаев приходится на месте решать вопрос о выборе сечения проводов той или иной временной линии, не предусмотренной проектом, но необходимой для подачи электроэнергии к какому-либо строительному механизму или к временной осветительной установке.

Правильный выбор сечения проводов и кабелей имеет весьма существенное значение. Сечение проводов с одной стороны должно быть выбрано достаточным для того, чтобы потеря напряжения при передаче необходимой мощности не превосходила допустимых пределов и чтобы провод не перегревался под действием проходящего по нему тока; с другой стороны сечение проводов должно быть выбрано экономно с наименьшим расходом цветного металла. Перегрев проводов током быстро приводит к выходу их из строя и перерыву в электроснабжении. Повышенная потеря напряжения и связанное с ней понижение напряжения у электроприемников ухудшает их работу: вращающий момент электродвигателей и световой поток электрических ламп резко уменьшается. Так, например, понижение напряжения против номинального на 10% уменьшает вращающий момент асинхронных двигателей на

19%, а световой поток ламп накаливания на 30%. В результате строительные механизмы не могут нормально работать, освещенность рабочих мест падает, производительность труда рабочих снижается.

Выбор сечения проводов производят по следующим двум факторам:

а) по допустимому нагреву проводов током (иными словами по их пропускной способности); б) по допустимой величине потери напряжения. Из двух величин сечения, определенных подвум у

казанным факторам, выбирают большее с округлением его до ближайшего стандартного сечения, При этом для воздушных линий решающим фактором оказывается, как правило, допустимая потеря напряжения, а для переносных шланговых кабельных линий, электропроводок и подземных кабельных линий небольшой протяженности определяющим признаком является их пропускная способность (по допустимому нагреву).

Поэтому выбор сечения рекомендуется вести в таком порядке: для проводов воздушных линий определять сечение по допустимой потере напряжения и потом проверять по допустимому нагреву; для установочных, изолированных проводов, шланговых и других кабелей - сначала определять сечение по допустимому нагреву и затем проверять на допустимую потерю напряжения.

По пропускной способности или допустимый нагрев проводов определяется по специальным справочным таблицам.

Величина расчетного тока для линии, питающей отдельный трехфазный электродвигатель, например подвод электроэнергии к той или иной строительной машине с однодвигательным приводом, определяется по формуле:

Iр = (1000Рнkз) / (1,73Uн дcos )

где Iр - расчетный ток в А; Рн - номинальная мощность электродвигателя в кВт; kз - коэффициент загрузки двигателя, принимаемый равным 0,8 - 0,9; Uн - номинальное напряжение двигателя (380 В);д - к.п.д. двигателя (принимается равным 0,85 - 0,92, для крановых двигателей - 0,8 - 0,85); cos - коэффициент мощности двигателя (принимается равным 0,8 - 0,9, для крановых двигателей - 0,7 - 0,75).

Потерей напряжения в трехфазовой линии называют арифметическую разницу между линейными напряжениями в начале и в конце линии.

Норма допустимой потери напряжения при передаче электроэнергии Правилами не установлена. Установлены лишь допустимые отклонения напряжения от номинального у различных электроприемников. Так, на зажимах электродвигателей эти отклонения от номинального напряжения, как правило, должны быть не более +5%, снижение напряжения у наиболее удаленных ламп освещения промышленных предприятий и общественных зданий, а также прожекторных установок должно быть не более 2,5% номинального напряжения, а у наиболее удаленных ламп светильников наружном освещения и освещения жилых зданий не более 5%.

Напряжения холостого хода источников питания (силовых трансформаторов и генераторов)

установлены более высокими, чем напряжения приемников энергии. Так, в сетях 380/220 в у трансформаторов (или генераторов), питающих эти сети, напряжение холостого хода составляет 400/230 В. Учитывая это обстоятельство и указанные выше нормы возможного понижения напряжения у потребителей энергии, допустимую потерю напряжения от источника питания до - электроприемника в сетях 380/220 В обычно принимают в размере 5,5 - 6,5%. При этом, если питание к строительному механизму подается шланговым кабелем, присоединенным к воздушной линии, то допустимую потерю напряжения обычно принимают: для воздушной линии в размере 5 - 5,5%, а для шлангового кабеля - 0,5 - 1,5% (в зависимости от его длины) с тем, чтобы суммарная потеря напряжения не превышала указанных выше пределов.

Потеря напряжения в трехфазовой линии определяется формулой:

U=1,73I1(г0 соs + х0 sin )

где U - потеря напряжения, В; I - ток в линии,А; l -длина линии, км; г0 и х0 - активное и индуктивное сопротивление одного провода, Ом/км; cos -коэффициент мощности электрической нагрузки; sin - тригонометрическая функция по величине, соответствующая значению коэффициента мощности cos . Таким образом, потеря напряжения зависит как от активного, таки от индуктивного сопротивления проводов линии.

Индуктивное сопротивление проводника не зависит от его материала (за исключением стали) и определяется главным образом его формой, в данном случае взаимным расположением проводов линии: чем меньше расстояние между проводами различных фаз, тем меньше их индуктивное сопротивление. Отсюда следует, что индуктивное сопротивление ВЛ составляет значительную величину, вполне сопоставимую с активным сопротивлением, и поэтому его необходимо учитывать. В кабельных же линиях и в электропроводках с малыми расстояниями между фазными жилами и проводами индуктивное сопротивление мало - много меньше активного сопротивления - и поэтому в расчете кабельных линий (шланговых и других) небольшой длины и электропроводок величиной х0 можно пренебречь, что значительно упрощает приведенную выше формулу

ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ ПРИМЕНЯЕМЫХ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ

Трансформаторные подстанции (ТП) служат для преобразования и распределения электроэнергии. Оборудование ТП состоит из одного или нескольких силовых трансформаторов, распределительных устройств первичного и вторичного напряжения и устройств управления, защиты и сигнализации.

Наиболее простыми и несложными в эксплуатации являются потребительские ТП с одним трансформатором. Трансформатор присоединен к линии через высоковольтный разъединитель (РВ) и высоковольтные плавкие предохранители. Разъединитель РВ предназначен для отключения ТП от сети высокого напряжения при, ремонте трансформатора, а плавкие высоковольтные предохранители - для автоматического отсоединения трансформаторной подстанции (ТП) от сети при повреждениях на ТП или в трансформаторе. Плавкие предохранители в цепи вторичного напряжения служат для защиты трансформатора от значительных перегрузок, а также от коротких замыкании на стороне низкого напряжения.

Высоковольтный разъединитель предназначен только для отключения трансформатора после снятия с него нагрузки рубильником.

Защита тупиковой ТП от атмосферных перенапряжений осуществляется трубчатыми разрядниками, устанавливаемыми на ближайшей к подстанции опоре воздушной линии. При присоединении подстанции к кабельной линии установка разрядников не требуется.

В зависимости от конструктивного выполнения ТП подразделяют на закрытые, электрооборудование которых устанавливается в зданиях, и открытые с электрооборудованием, устанавливаемым на открытом воздухе. Те и другие типы ТП можно выполнять с монтажом оборудования на месте установки или в виде комплектного устройства (КТП), которое изготовляют на заводе и доставляют на место установки в собранном виде. По принципу обслуживания ТП могут быть сетевые или абонентские. В первом случае ТП обслуживает персонал энергосистемы, во втором случае - персонал потре

По местоположению на территории строительства различают: отдельно стоящие ТП, внутрицеховые ТП, присоединенные к зданию цеха или встроенные в него ТП и КТП. Применение КТП на строительных площадках дает большую экономию времени по вводу в действие временных сетей электроснабжения; позволяет устанавливать подстанции в непосредственной близости к центрам нагрузки - работающим строительным механизмам и при необходимости перемещать их на новое место.

При выборе числа и мощности трансформаторов для отдельных ТП необходимо, чтобы были обеспечены: надежность питания в зависимости от категории потребителя; наименьшие капитальные затраты; минимальные потери электроэнергии в процессе эксплуатации.

КАТЕГОРИИ ПРИЕМНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Каждая система электроснабжения должна бесперебойно подавать электрическую энергию предприятию в необходимом количестве и надлежащего качества, отличаться высокой надежностью и экономичностью по первоначальным и эксплуатационным затратам, простотой, удобством и безопасностью обслуживания.

Приемники электрической энергии, использующие электрическую энергию для технологических процессов, разделяют по напряжению на две группы: до 1000 В и выше 1000 В, а по степени обеспечения надежности электроснабжения их относят к одной из трех категорий. К 1-й категории принадлежат ответственные приемники, для которых не допустим перерыв в подаче электрической энергии, за исключением времени автоматического ввода резервного питания, обеспечиваемого двумя, а иногда и тремя независимыми источниками электрической энергии. Ко 2-й категории относят приемники, для которых перерыв в электроснабжении связан с ремонтом или заменой поврежденного элемента, что приводит к серьезным растройствам технологического процесса, а к 3-åé категории - остальные приемники, которые не подходят под определение 2-й категорий и допускают перерыв в электроснабжении для необходимого ремонта не более одних суток.

КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Электрическая энергия, производимая на электростанциях, должна иметь строго определенные параметры. О качестве электроэнергии судят в основном по уровню напряжения и частоты электрического тока. Только при питании с номинальными напряжением и частотой потребители электроэнергии работают в оптимальном режиме. Для получения электрической энергии с номинальными параметрами на электростанциях и распределительных устройствах вводят автоматическое регулирование напряжения и частоты.

Стандарты допускают следующие отклонения этих величин:

1.Отклонение частоты от номинального значения в нормальном режиме работы допускается в пределах0,1 Гц. Допускается временная работа энергосистемы с отклонением частоты в пределах 0,2 Гц. 2.На зажимах приборов рабочего освещения, установленных в производственных помещениях и общественных зданиях, где требуется значительное зрительное напряжение, а также в прожекторных установках наружного освещения допускаются отклонения напряжения в пределах от -2,5 до +5% номинального.

3.На зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления допускаются отклонения напряжения в пределах от - 5 до + 10% номинального.

4.На зажимах остальных приемников электроэнергии допускаются отклонения напряжения в пределах5% номинального.

Классификация приемников на категории по бесперебойности снабжения электрической энергией является основанием для выбора соответствующей схемы электроснабжения.

Большинство предприятий noлучают электрическую энергию от районных понизительных трансформаторных подстанций (ТП) энергосистем с напряжением 6, 35, 110 или 220 кВ.

Контрольные задания:

1.Внимательно изучить предложенную тему.

2.Составить конспект по изученному материалу.

3.Углубленно изучить материал, используя Интернет-ресурсы.

4.Написать отчет о проделанной работе .

ТЕМА: ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ

Общие сведения. Правильная организация электрического освещения на строительной площадке

имеет существенное значение для успешного выполнения строительно-монтажньтх работ, особенно в осеннезимний период при сокращении светлого времени суток. Недостаточная освещенность рабочего места снижает производительность труда, ухудшает качество работы и, кроме того, во многих случаях является причиной травматизма. Поэтому каждому инженерно-техническому работнику на стройке необходимо знать, как целесообразнее устроить хорошее электрическое освещение в условиях строительства.

Освещение может быть общим, местным и комбинированным. При этом общее освещение подразделяется на равномерное и локализованное.

При общем равномерном освещении освещается все помещение или наружная площадка в целом (без выделения рабочих поверхностей); светильники устанавливаются равномерно, на равных расстояниях один от другого. При общем локализованном освещении на отдельных участках помещения или наружной территории создается большая освещенность. На таких участках устанавливаются дополнительные светильники или они размещаются более часто. При местном освещении освещаются только рабочие поверхности. При комбинированном - применяются и общее и местное освещение.

Вусловиях строительства применяется как общее (равномерное и локализованное), так и комбинированное освещение мест работы.

Кроме обычного, рабочего, освещения, на тех участках строительства, где людей в темноте грозит для них опасностью, устраивается аварийное освещение, обеспечивающее минимальную освещенность в случае аварийного погасания основного освещения. Для аварийного освещения устраивается отдельное надежное питание.

Источники света. В качестве источников света на строительстве и в промышленности применяют лампы накаливания и газоразрядные лампы, которые в свою очередь подразделяются на ртутные лампы низкого давления - люминесцентные и ртутные лампы высокого давления. Из этих типов источников света лампы накаливания являются наименее экономичными - обладают наименьшей светоотдачей и поэтому постепенно вытесняются более экономичными газоразрядными лампами.

Влампах накаливания световая энергия получается за счет нагревания тонкой вольфрамовой нити проходящим по ней электрическим током. Нить помещена в стеклянную колбу, заполненную инертным газом. Раскаленная (при температуре порядка 3000° С) нить ярко светится. Колба лампы укреплена на металлическом резьбовом цоколе, с помощью которого лампа ввертывается в патрон, служащий для ее подсоединения к проводам электросети. Лампы накаливания выпускают на напряжения 220 и 127 В, а также на малые напряжения - 36 и 12 В. На стройках, как правило, применяют лампы на 220 В. Их выпускают мощностью от 15 до 1500 Вт. Светоотдача таких ламп возрастает с увеличением мощности. Лампы на напряжение 127 В несколько экономичнее, примерно на

10 15%. Лампы накаливания для напряжений 36 и 12 В выпускают мощностью от 11 до 100 Вт. Действие газоразрядных ламп основано на электрическом разряде, в среде разреженного газа. Люминесцентная лампа представляет собой длинную (длиной порядка 450 - 1500 мм) стеклянную трубку с двумя цоколями на концах, заполненную разреженным газом - аргоном - и небольшим количеством паров ртути. На внутреннюю поверхность трубки нанесен слой специального состава - люминофора. В цоколи лампы впаяны вольфрамовые электроды. При включении лампы в электрическую сеть между ее электродами в парах ртути в трубке возникает газовый разряд и невидимое ультрафиолетовое излучение, под воздействием которого люминофор начинает светиться - дает яркий видимый свет. Люминесцентные лампы включаются в сеть с помощью специальных пускорегулирующих устройств. Гlараллельно с лампой включается особый пускатель (стартер), обеспечивающий зажигание лампы. Люминесцентные лампы выпускают мощностью в 15, 20, 30, 40 и 80 Вт.

Ртутная лампа высокого давления по внешнему виду похожа на крупную лампу накаливания. В отличие от люминесцентной лампы в ней электрический разряд в ртутных парах происходит не во всей колбе, а в маленькой трубке («горелке») из кварцевого стекла, прозрачного для ультрафиолетовых лучей. Под влиянием ультрафиолетового излучения горелки специальный люминофор, нанесенный на внутреннюю поверхность колбы, дает яркий, слегка зеленоватый свет (близкий к белому). Лампы в сеть они включаются, так же как и люминесцентные, по особой схеме с помощью специальных пускорегулирующих аппаратов, содержащих дроссель, конденсаторы, разрядник и др. Выпускают лампы мощностью, значительно большей, чем люминесцентные - 250, 500, 750 и 1000 Вт.

Осветительная арматура Правильно организованное освещение прежде всего должно создавать достаточную освещенность для того, чтобы глаз человека мог легко, не утомляясь, различать все

детали, необходимые при данной работе. Кроме того, освещение должно быть по-возможности равномерным, без резких теней; источник света не должен быть непосредственно виден глазом (для того чтобы не было слепящего действия).

Для создания необходимых условий освещения, удовлетворяющих указанным требованиям, служит осветительная арматура. Осветительная арматура вместе с помещенной в нее лампой называется светильником.

Светильники служат для освещения предметов, расположенных на относительно небольших расстояниях. В качестве осветительных приборов дальнего действия применяют прожекторы различных типов.

Для освещения строительных площадок служат прожекторы заливающего света, работающие с обычными лампами накаливания мощностью от 200 до 1000 Вт. Благодаря специальному отражателю параболической формы прожекторы дают узкий, направленный вдоль оптической оси прибора световой поток о очень большой силой света.

Устройство электрического освещения на строительных площадках Наружное освещение территории строительных площадок осуществляется преимущественно прожекторами заливающего света. Прожекторы устанавливают группами по 3 - 4 и более на мачтах, высота которых зависит от силы света и мощности прожекторов. Чем больше сила света прожектора, тем выше он должен быть установлен (для ограничения слепящего действия). При этом оптическая ось прожектора устанавливается почти горизонтально: под углом 80 150 вниз по горизонтали.

Практически принимается следующая минимальная высота установки прожекторов над уровнем земли: с лампой 1000 Вт - 21 м, с лампой 500 Вт - 13 м. Целесообразно применять инвентарные переносные прожекторные мачты. Расстояние между прожекторными мачтами выбирается обычно от 80 - 100 до 200 - 250 м (меньшие цифры относятся к прожекторам меньшей мощности).

Для дополнительного освещения рабочих зон применяются инвентарные переносные стойки с прожекторами малой мощности (с лампами 200 Вт) или со светильниками. Кроме того, на экскаваторах и других крупных строительных машинах также обычно устанавливаются прожекторы малой мощности, дополнительно освещающие зону работы.

Освещение дорог, не попадающих в зону, освещенную прожекторами, осуществляется светильниками с арматурой наружного с лампами мощностью 200 - 300 Вт. Светильники подвешивают на кронштейнах к опорам (столбам) питающей их воздушной линии на высоте около 6 м от земли и на расстоянии 25 - 35 м один от другого. Для этой же цели, а также и для освещения отдельных площадок территории строительства с успехом могут применяться светильники с более экономичными ртутными лампами.

Общее освещение производственных предприятий строительства осуществляется или лампами накаливания, или люминесцентными при помощи светильников.

Для сухих производственных помещений применяют светильники с лампами накаливания или светильники с люминесцентными лампами. Сырые и пыльные помещения освещают уплотненными светильниками с лампами накаливания. Светильники подвешивают обычно на высоте 2,5 - 3,5 м над рабочими поверхностями, расстояние между ними принимают примерно равным удвоенной высоте подвеса. Местное освещение рабочих мест в мастерских выполняется при помощи светильников с лампами накаливания.

для временного освещения строящихся зданий используют те же перечисленные выше светильники с лампами накаливания. В дополнение к общему освещению применяют, как правило, местное освещение рабочих зон, для чего используют инвентарные переносные стойки и подвесные устройства со светильниками. По требованиям техники безопасности временное освещение зданий рекомендуется устраивать на пониженном напряжении (36 В), получаемом от понижающих трансформаторов. Если же временное освещение имеет напряжение 220 и 127 В, светильники, согласно правилам, должны быть подвешены на высоте не менее 2,5 м от пола или настила; при этом должно быть обращено особое внимание на состояние изоляции проводов временной проводки, целость изолирующей оболочки патронов и т. п.

ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ

Условия работы электроустановок на строительных площадках - под открытым небом, сырость, атмосферные осадки, передвижные механизмы с электроприводом, временные электросети - создают

повышенную опасность поражения людей электрическим током. Одним из наиболее важных мероприятий, значительно повышающих электробезопасность работающих на стройках, является правильное устройство защитного заземления.

Причиной поражения людей электрическим током может быть не только прикосновение к токоведущим частям. При повреждении изоляции корпусы электродвигателей или пусковой аппаратуры и - самое главное - связанные с ними металлические части строительных машин и механизмов оказываются под напряжением. Прикоснувшись к ним, человек при отсутствии защитных мер поражается электрическим током. Такие случаи особенно опасны тем, что рабочие, обслуживающие машины, не ожидая опасности, постоянно соприкасаются с ее металлическими частями. Защитой от поражения током при переходе напряжения на конструктивные металлические части служит защитное заземление.

Заземлением какой-либо части электроустановки называют преднамеренное электрическое соединение ее с землей при помощи провода (заземляющего проводника), присоединенного к металлическому заземлителю, имеющему непосредственное соприкосновение с землей. Заземлитель и заземляющие проводники носят название заземляющего устройства.

Заземлению подлежат металлические части строительных машин и механизмов с электроприводом, корпуса электроинструментов, корпуса электрооборудования и пускорегулирующих аппаратов, конструкции, каркасы и кожухи электротехнических устройств и другие металлические части, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

Защитное заземление выполняется различно в зависимости от напряжения и системы электроснабжающей сети.

Сети напряжением до 1000 В (сети 380/220 В) на строительных площадках сооружаются по четырехпроводной системе - звезда с нулем. В таких сетях согласно Гlравилам в обязательном порядке заземляется нейтраль (нулевая точка) силовых трансформаторов (система с глухозаземленной нейтралью). Для этого у каждого ТП устраивают заземляющий контур, к которому подсоединяют вывод нулевой точки трансформатора, а следовательно, в нулевой провод сети. Сопротивление заземляющего устройства ТП согласно Правилам должно быть не более 4 Ом (для трансформаторов мощностью до 100 кВА эта норма повышается до 10 Ом).

Нулевой провод воздушных линий повторно заземляют через каждые 250 м, а также на концах линий и ответвлений, в том числе обязательно в зоне работы строительных механизмов - башенных кранов, экскаваторов и т. д.

В сетях с глухозаземленной нейтралью защитное заземление выполняют присоединением заземляемых частей установки к заземленному нулевому проводу электросети. Действие такого заземления (ранее оно называлось занулением) состоит в том, что в случае повреждения изоляции и появления напряжения на корпусе оборудования создается короткое замыкание в одной из фаз трансформатора через нулевой провод, в результате чего поврежденная часть установки автоматически отключается, так как под действием тока короткого замыкания немедленно перегорает плавкая вставка предохранителя или отключается автомат. Выполнять защитное заземление в сетях с глухозаэемленной нейтралью при помощи местного заземляющего устройства, не присоединенного к нулевому проводу запрещается, так как оно не обеспечивает безопасность людей.

Заземление корпусов строительных машин осуществляется с помощью заземляющей жилы шлангового кабеля, питающего электропривод машины. Один конец заземляющей жилы присоединяется к заземляющему болту на корпусе (или металлоконструкциях) машины, а другой конеu - к заземляющему болту на корпусе пускового ящика или подключательного пункта, через который подается питание к машине. Корпус пускового ящика присоединяется к нулевому проводу сети.

Некоторые особенности имеет заземление башенных кранов. Помимо заземления металлической конструкции и корпусов электрооборудования крана, которое производят посредством четвертой жилы шлангового кабеля, обязательно заземляют подкрановые рельсовые пути. При этом перемычки между всеми стыками рельсов, а также между двумя нитками рельсов выполняются сваркой; рельсы присоединяются (отдельными проводниками) к повторному заземлению нулевого провода и к заземляющему болту подключательного пункта крана.

При устройстве заземляющих контуров впервую очередь рекомендуется использовать так называемые естественные заземлители, а именно: проложенныё в земле водопроводные трубы, не

имеющие изоляции, металлические конструкции зданий и сооружении, имеющие надежное соединение с землей, и др. При их отсутствии выполняется искусственное заземляющее устройство.

Вкачестве искуственных заземлителей применяют вертикально забитые в землю отрезки угловой стали сечением 50 х 50 мм, длиной 2 - 2,5 м или стальные стержни из круглой стали диаметром 12 - 14 мм, длиной до 4 - 5 м (прутковые заземлители). Стержни ввертывают

в грунт при помощи имеющегося для этого специального приспособления. Отдельные заземлители связывают между собой в общий заземляющий контур стальными полосами сечением 40 х 4 мм; соединение выполняют на сварке. Заземляющие проводники присоединяют к заземляющему контуру (к стальной полосе) также сваркой, а к корпусам аппаратов и машин - болтами. Необходимое количество заземлителей в контуре определяется расчетом. Чем меньше должно быть электрическое сопротивление заземляющего устройства, тем больше требуется заземлителей. При этом большое значение имеет характер грунта, в котором выполняется заземление. Более благоприятные грунты глинистые, наименее благоприятные - песчаные и скалистые.

При устройстве заземлений и во время эксплуатации электрооборудования требуется проведение ряда измерений (проверка соответствия заземляющего устройства нормам). Для этой цели служат специальные приборы - измерители эаземлений.

Всетях до 1000 В с глухозаземленной нейтралью необходимо периодически проверять надежность защитного действия заземления (зануления) оборудования; для этой вели проводят измерения сопротивления петли фаза - нуль (то есть суммарного сопротивления одного из фазных проводов и нулевого провода до самого отдаленного электроприемника), результаты измерения сопоставляют с имеющимися нормативными данными.

Такие измерения выполняют специалисты электрики в соответствии с имеющимися инструктивными указаниями.

Контрольные задания:

1.Внимательно изучить предложенную тему.

2.Составить конспект по изученному материалу.

3.Углубленно изучить материал, используя Интернет-ресурсы.

4.Написать отчет о проделанной работе .

ТЕМА: ЗАЩИТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИИ ОТ ДЕЙСТВИЯ МОЛНИИ

Линейная молния в виде электрического разряда между заряженными облаками и землей длительностью от десятых долей до нескольких секунд, сопровождаемого обычно громом, возникает при напряжении порядка нескольких десятков миллионов Вольт и сопровождается внезапным появлением ярко светящегося зигзагообразного канала белого, светло-голубогоили ярко-розового цвета с разветвлениями, раскаленного в основной своей части - главном канале - до температуры свыше 25000°С. диаметр канала молнии бывает от нескольких сантиметров до нескольких дециметров, длина его - от нескольких сотен метров до нескольких десятков километров, а кратковременный ток измеряется десятками или сотнями тысяч ампер.

Прямой удар линейной молнии в здания и сооружения, возвышающиеся над уровнем земли, сопровождается соответстующими механическими, тепловыми и электромагнитными явлениями, вызывающими значительные разрушения, пожары, поражение близ находящихся людей, животных и птиц, в особенности в тех случаях, если удары молнии приходятся в объекты с малой электропроводностью. Для защиты этих объектов от прямых ударов молнии применяют различные устройства молниезащиты, которые ориентируют на себя разряд молнии и образуют пространство, защищенное от ее поражения, называемое зоной защиты.

Устройство молниезащиты, или молниеотвод, состоит из onopы, молииеприемника, токоотвода и заземлителя.

Опоры отдельно стоящих молннеотводов выполняют из железобетона, стали и дерева, а, кроме того, в соответствующих случаях в качестве опор используют сами здания и сооружения.

Молниеприемник изготовляют в виде стального или иного металлического вертикального стержня различного профиля сечением не менее 100 мм2 и длиной не менее 200мм и располагают его на высоте, обеспечивающей необходимую зону защиты более низких объектов. Молниеприемник нужно предохранить от коррозии оцинкованием, лужением или покраской. При зданиях и сооружениях, отличающихся значительной протяженностью, применяют несколько стержневых молниеприемников, которые соединяют между собой.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой 150 м, установленного на защищаемом сооружении или вблизи его на железобетонной, металлической или деревянной опоре, представляет собой круговой конус с вершиной, находящейся на высоте h0 0. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте hx представляет собой круг радиусом гx.

Габариты зоны защиты определяют по следующим формулам:

h0 = 0,92h; r0= 1,5h;

rx = 1,5 ( h - hx / 0,92 ).

Прямой удар молнии в линии электропередачи вызывает перенапряжениия, междуфазные перекрытия, разрушение изоляторов и опор. Это вынуждает подвешивать над проводами линий электропередачи напряжением 110 кВ и выше с железобетонными и металлическими опорами стальные многопроволочные оцинкованные молниезащитные тросы сечением не менее 35 мм2, которые на воздушных линиях с напряжением 35 кВ применяют только на подходах к подстанциям длиной 1...2 км, а иногда вместо них используют отдельностоящие стержневые молниеотводы, располагаемые в шахматном порядке по обе стороны трассы.

Железобетонные и металлические опоры, а также молниезащитные тросы должны быть заземлены. На воздушных линиях с напряжением 6 и 10 кВ для ограничения перенапряжений, представляющих опасность для изоляции электрооборудования и самих линий, вместо молниезащитных тросов применяют трубчатые разрядники, которые крепят на опорах вдоль трассы и включают через внешний регулируемый искровой промежуток между проводом и землей.

Открытые подстанции на напряжение 20 кВ и выше защищают стержневыми молниеотводами с установкой молниеприемников, как правило, на конструкциях подстанций, а иногда прибегают к отдельно стоящим стержневым молниеотводам. Здания закрытых подстанций защищают заземлением железобетоннных несущих конструкций кровли или ее металлического покрытия, а если такое решение неприемлимо, то используют стержневые молниеприемннки, устанавливаемые на крыше здания.

Прямой удар молнии сопровождается вторичными явлениями, обусловленными электростатической и электромагнитной индукцией. Так, в проводящих телах не исключена возможность наведения высоких потенциалов относительно земли с возникновением искрообразования в том или ином месте, для борьбы с которым необходимо заземлять крыши, металлические конструкции и прочее проводящее ток оборудование. Кроме того, магнитное поле молнии может в различных разомкнутых витках, концы которых находятся в непосредственной близости, навести такую э.д.с., которая приведет к искрообразованию, достаточному для взрыва производственной пыли, если она имеет опасную концентрацию. В замкнутых контурах под действием наведенных э.д.с. возникающие токи могут вызвать в местах плохого контакта сильный нагрев, что опасно в особенности в пожаро- и взрывоопасных помещениях.

Контрольные задания:

1.Внимательно изучить предложенную тему.

2.Составить конспект по изученному материалу.

3.Углубленно изучить материал, используя Интернет-ресурсы.

4.Написать отчет о проделанной работе .