Электроснабжение в строительстве - Рекомендации по проектированию электротехнического раздела проекта организации строительства и проекта производства работ

Проект организации строительства (ПОС) и проект производства работ (ППР), в которых рассматриваются вопросы производственно-технического и экономического характера, являются главными организующими документами строительного производства. Однако практика показывает, что электротехнические разделы ПОС и ППР в большинстве своем не отвечают предъявляемым к ним требованиям.
Так как ППР разрабатывают для двух стадий — нулевого цикла и возведения объекта, то для обеих этих стадий должен быть предусмотрен электротехнический раздел с решениями по вопросам электроснабжения, электрооборудования, освещения и электробезопасности. Этот раздел должен базироваться на соблюдении ПУЭ [33], ПТЭ и ПТБ [34], СНиП-3. 05. 06 — 85 [50], СНиП Ш-4—80 [49], ГОСТ и других документов Госстроя СССР по организации строительства [47, 48].
При разработке упомянутого раздела его не следует перегружать. В частности, не нужно повторять в нем четко изложенные требования упомянутых правил и норм, надо рассматривать лишь те специфические вопросы, которые не полностью раскрыты правилами, но имеют непосредственное отношение к электроустановкам данного объекта строительства. Правила могут уточняться без изменения их сути и ужесточаться в некоторой мере, дополняться практическими рекомендациями, которые, по мнению разработчика, могут быть упущены персоналом энергослужб при монтаже или в эксплуатации. Когда на строительной площадке технологи предусматривают специальные работы (электротермическую обработку бетона, электроосмотическое водопонижение, электроотогрев грунта, электрохимическое закрепление грунта и др.), электротехнический раздел должен дополняться соответствующими проектными решениями.

Таблица 11. Формулы для расчета силовых нагрузок и освещения строительных площадок

Весьма важными являются: выбор надежного и экономичного варианта электроснабжения; расчеты потребляемой площадкой мощности, мощности силового трансформатора в ТП, сечений согласно схеме электроснабжения питающей, магистральных и распределительных сетей; конструктивное исполнение электросетей; выбор электротехнических устройств; организация учета электроэнергии.
Электротехнический раздел должен быть увязан с другими разделами ППР, учитывать расстановку строительной техники, а также энергетические параметры крупных электродвигателей и способы их пуска. Следует иметь в виду, что при включении асинхронных электродвигателей с короткозамкнутыми роторами их пусковой ток составляет пяти-семикратный номинального, а поэтому при пуске двигателя, большой мощности может произойти значительная посадка напряжения в сети и отключение электрифицированной техники с магнитной пусковой аппаратурой. Надо также учитывать, что некоторые строительные машины могут иметь электродвигатели напряжением 6 или 10 кВ.
Расчетную мощность определяют методом коэффициента спроса. В табл. 11 приведены наиболее распространенные формулы для расчета силовых и осветительных нагрузок строительных площадок, а в табл. 12 — коэффициенты мощности, тангенсы и ПВ (продолжительность включения) наиболее распространенных электроприемников строительных площадок.
Электротехнический раздел ППР должен определить систему освещения строительной площадки — как ее территории, так и внутри объектов (см. § 1.5). Номинальные данные выбранных аппаратов защиты и управления (напряжение, ток, частота включений, режи.м работы, механическая и электрическая износоустойчивость) должны соответствовать условиям их работы на данной площадке, избирательно отключать защищаемые элементы при возникновении ненормальных режимов.
Питающие линии выбирают с учетом принятых вариантов и источников электроснабжения, технических возможностей выполнения. В качестве магистральных сетей преимущественно применяют изолированные провода и кабельные линии. На территориях строительных площадок для ВЛ надо применять только изолированные провода, а вне площадок, в зависимости от технических условий и безопасности, могут быть использованы и голые. Распределительные сети устраивают главным образом из шланговых кабелей и проводов, а в отдельных случаях (при стационарной установке строительного оборудования) —  из кабелей или изолированных проводов, затянутых в резиновый шланг, реже — в стальные трубы.
Линии питания сварочного оборудования выполняют из шлангового кабеля с обязательной установкой непосредственно на оборудовании подключательных пунктов; 

 при этом сварочным проводом служит провод специальной марки. Предусматриваемые сети должны соответствовать условиям площадки, быть защищены от механических повреждений, удовлетворять требованиям электробезопасности.
В электротехническом разделе нужно обязательно рассмотреть вопросы обеспечения электробезопасности, но только те, которые обусловлены специфичностью электроустановок, принятых для данной строительной площадки. 

Таблица 12. Коэффициенты спроса, коэффициенты мощности, тангенсы и ПВ электроприемников строительных площадок

Нужно изложить требования по выполнению заземляющих устройств, использованию защитно-отключающих устройств, специальных устройств электробезопасности.
Как известно, случаи электротравматизма происходят не только при прямом касании самоходных машин с проводами ВЛ, находящихся под напряжением, но и при чрезмерных габаритах перемещаемых грузов, перебазировке кранов со стрелами, не зафиксированными в транспортном положении. Опасность поражения возникает и тогда, когда строительные машины находятся на недопустимо близком расстоянии от ВЛ, которая может навести в них напряжение. Поэтому правильный выбор места расположения машин относительно ВЛ также является одним из условий безопасности.
Исходными документами при проектировании электротехнического раздела ППР служат: стройгенплан с указанными на нем электроприемниками, границами опасных и охранных зон; график использования строительного и электротехнического оборудования на разных стадиях строительства. Обращаем внимание на то, что от того, как продуман и насколько точно произведен выбор электроприемников и установлены сроки их использования, во многом будет зависеть качество разработанного раздела и оправданы затраты на его осуществление. Для наиболее рационального решения задачи электроснабжения площадки, перед проектированием упомянутого раздела разработчик должен тщательно изучить проект постоянного электроснабжения объекта и ПОС, а также определить целесообразность повышения коэффициента мощности, изложить свои рекомендации по данному вопросу.
Как ясно из изложенного выше, источники электроснабжения строительных площадок неоднотипны; для данной площадки источник может быть принят лишь после тщательного анализа проекта постоянного электроснабжения объекта. К ним можно отнести по мере целесообразности использования: запроектированные ТП различного назначения (в этих случаях они возводятся с опережением других работ в подготовительный период строительства или в самом начале основного периода); распредустройства постоянного назначения или электрические сети; действующие источники электроснабжения (иногда электросети) энергосистемы либо другого владельца, находящиеся по соседству со строящимся объектом (в этом случае источник считается временным и от него к площадке подается временная питающая линия).
Если намечается использование действующей линии, т. е. уже питающей определенных потребителей, то предварительно, перед принятием окончательного решения о приемлемости варианта электроснабжения, должен быть произведен поверочный расчет достаточности ее сечения по потере напряжения с учетом дополнительных нагрузок площадки и проверена возможность отпуска дополнительной мощности трансформаторной подстанцией (может потребоваться замена трансформатора). В отдельных случаях на площадках, как это рассмотрено в приведенных выше примерах, применяют КТПН и передвижные электростанции.
Подстанции КТПН выпускаются различных типов и разными ведомствами, в основном на напряжение до 35 кВ. Их различают по напряжению оборудования, мощности силовых трансформаторов, схеме распредустройства стороны высокого напряжения, конструкции распредустройства 0,38 кВ, исполнению высоковольтных вводов (кабельные или воздушные), конструкции для присоединения отходящих линий 0,38 кВ.
При установке на строительной площадке КТПН с воздушным вводом ее надо обнести со всех сторон сплошным ограждением высотой не менее 3 м, с дверцами со сторон, удобных для обслуживания. Расстояние между ограждением и стенками КТПН рекомендуется принимать не менее 2 м. На небольших площадках РУ 6 (10) кВ таких подстанций обычно обслуживают владельцы головных электротехнических сооружений (энергосистемы или другие поставщики электроэнергии). Одной из них является ПКТП, выпускаемая Ереванским электромеханическим заводом. Присоединяют их к кабельным линиям или ВЛ 6 и 10 кВ. Эксплуатация допускается при следующих условиях: высоте над уровнем моря до 1000 м, температуре окружающей среды от —40 до +40 °C, установке на местности с уклоном до 5°, отсутствии в окружающей среде химически активных, взрывоопасных газов и испарений, а также пыли, разрушающе действующих на защитные покрытия подстанции и изоляцию. Рассматриваемые подстанции выпускаются с трансформаторами мощностью 160, 250, 400 и 630 кВ-А на напряжение 6 или 10 кВ.
Конструктивно ПКТП представляет собой полностью собранную комплектную установку, состоящую из высоковольтного блока, камеры трансформатора и РУ 0,38 кВ, смонтированных на общей раме, соединенных между собой механически и электрически. Для присоединения к ВЛ она комплектуется блоком высоковольтного воздушного ввода, который болтовым соединением крепится к специальному фланцу-патрубку, выступающему над высоковольтным блоком. С четырех сторон ПКТП имеются двери, которые отпираются разными ключами: для высоковольтного блока, блока РУ 0,38 кВ и с двух сторон камеры трансформатора. На раме камеры имеются рым-болты для подъема подстанции; также на раме, симметрично по краям салазок, расположены четыре крюка, предназначенные для волочения подстанции. Специальные втулки служат для надежного присоединения вводов контура заземления.
Высоковольтный воздушный ввод выполнен в виде двух металлических коробок с болтовым соединением. В нижней коробке расположены три вентильных разрядника для защиты подстанции от атмосферных разрядов и перенапряжений, в верхней — три проходных изолятора для присоединения к ВЛ 10 кВ.
На подстанции предусмотрена механическая замковая блокировка, не позволяющая отключать разъединитель при включенном главном выключателе РУ 0,38 кВ, а также предотвращающая доступ к высоковольтной части при включенном разъединителе. Такая же блокировка исключает возможность включения разъединителя при включенных заземляющих ножах как со стороны ВЛ, так и со стороны трансформатора.
Электрическая схема ПКТП состоит из двух взаимосвязанных цепей: первичной и вторичной коммутации. К одному комплекту зажимов (клемм) системы шин высоковольтного блока подводится кабель высокого напряжения, второй комплект клемм предназначен для подключения транзитного кабеля. Для разрыва цепей подводимых высоковольтных кабелей имеются специальные съемные перемычки. От системы шин высоковольтного блока напряжение трансформатору подается через разъединитель с заземляющими ножами и предохранители типа ПК. От трансформатора напряжение 0,38 кВ подается на главный автоматический выключатель, который служит для подачи напряжения системе шин РУ 0,38 кВ или отключения системы шин, защиты трансформатора от коротких замыканий и перегрузок. К системе шин РУ 0,38 кВ присоединены автоматические выключатели отходящих линий.
Вторичная коммутация РУ 0,38 кВ состоит из следующих цепей: измерения блока нагрузки в одной фазе (что следует считать недостатком ПКТП) и расхода активной энергии трехфазным счетчиком через трансформаторы тока; измерения линейных напряжений через переключатель, присоединенный к трем фазам; подогрева электросчетчика; преобразования напряжения 220 В в 24 В; питания освещения.
Подстанция типа КТПН-400/10, выпускаемая в Куйбышеве, является тупиковой, ее принципиальная схема аналогична предыдущей. Она состоит из двух блоков (РУ 10 и 0,38 кВ), устанавливаемых на общей раме вместе с трансформатором, размещаемым между блоками. В этой КТПН может быть применен трансформатор мощностью до 400 кВ-А. В РУ 10 кВ смонтирован выключатель нагрузки с заземляющими ножами и предохранителями ПК-10. Между трансформатором и системой шин расположен автоматический выключатель типа АВМ-10св, а на отходящих линиях — автоматические выключатели с предохранителями.
Тупиковые КТПН с кабельными и воздушными вводами выпускает завод электромонтажных изделий треста Гидроэлектромонтаж Минэнерго (пос. Отрадное Ленинградской обл.). Обычно завод не комплектует КТПН силовыми трансформаторами. Наверху такой подстанции установлены три проходных изолятора для ввода ВЛ 10 кВ, а в камере РУ 10 (6) кВ — три разрядника. КТПН с воздушным вводом можно использовать и для присоединения кабеля напряжением 10 кВ. В этом случае отсоединяют разрядники, демонтируют проходные изоляторы и перемычки, отверстия в крыше герметически заделывают.
В КТПН-400 можно установить трансформатор мощностью до 400 кВ ' А. Его размещают между камерами 0,38 кВ и РУ 10 кВ; с двух сторон он открыт (при закрытых токоведущих частях). В РУ 10 (6) кВ, кроме разрядников, смонтирован трехполюсный разъединитель РВ-10 с заземляющими ножами и три предохранителя ПК-10. РУ 0,38 кВ оснащено трехполюсными рубильниками и предохранителями ПН-2. Рубильники установлены не только на вводе от трансформатора к РУ 0,38 кВ, но и на отходящих линиях. Организован учет только активной энергии; в качестве контрольных приборов используются вольтметр и амперметр.
По конструктивному исполнению разница между КТПН-400 и КТПН-630 заключается лишь в том, что последняя допускает установку трансформатора мощностью до 630 кВ-А и на вводе в РУ 10 кВ смонтирован выключатель нагрузки с предохранителями ПК-10.
Электротехнический раздел ППР должен содержать заявочную спецификацию электроустройств, в том числе инвентарных (оборачиваемых) и кабельно-проводниковой продукции. В этот раздел рекомендуется включать специальный типовой лист с изложением в нем основных, наиболее важных и специфичных только для данной площадки требований. Такой лист и расчетные таблицы потребной мощности сокращают затраты времени на разработку электротехнических разделов ППР для других объектов. В листе, кроме общих требований, характерных для строительных площадок, отмечаются: источник электроснабжения и его напряжение, состояние нейтрали, требования по организации учета электроэнергии, по выполнению заземляющих устройств, при производстве работ вблизи ВЛ и действующих кабельных линий и т. п. Типовой лист подписывается энергетиком управления (ответственным за его электрохозяйство), инженером по технике безопасности управления, которое ведет работы на данной площадке, и всеми дежурными электромонтерами площадки, ответственными за соблюдение электротехнических правил. Ознакомление энергетика управления и электромонтеров с ППР обязывает их производить электромонтажные работы согласно проекту, а инженера по технике безопасности — вести надзор за соблюдением требований проекта и правил.

Какие вопросы надо рассматривать в электротехническом разделе ПОС, еще нужно уточнить. Обычно при разработке ПОС потребную мощность источника электроснабжения площадки определяют по укрупненным показателям на 1 млн. руб. стоимости строительно-монтажных работ (СМР). Рассмотрение многих ПОС показывает, что рассчитанная мощность не всегда является реально необходимой. В некоторых случаях она недостаточна по энергетическим данным электроприемников, одновременно работающих на площадке, поскольку план, принятый ПОС, нередко не соответствует плану СМР треста, задаваемому вышестоящим органом. Ориентироваться на эту мощность нельзя, ибо это часто приводит к завышенным затратам на электроснабжение, если оно выполняется по временной схеме. Поэтому потребная мощность источника должна уточняться в ППР; ни в коем случае нельзя принимать ее без серьезного анализа.
К существенным недостаткам строительного производства относятся плохая организация работ и невыполнение в подготовительный период строительства ряда работ, в том числе по электроснабжению строительных площадок. Эти недостатки ведут к запаздыванию с подачей электроэнергии на площадки, к срывам начала работ, к ненадежному электроснабжению, его перерывам, к превышению нормативных сроков возведения объектов.
Несомненно, самым рациональным решением электроснабжения площадок является максимальное использование проектов постоянного электроснабжения объектов с технологичным их выполнением. С этой точки зрения рассмотрим пример разработки автором электроснабжения в электротехническом разделе ППР и принятый порядок организации и технологии работ.
Для постоянного электроснабжения намеченного к строительству спального корпуса пансионата «Ленинградец» в Геленджике и реконструкции электроснабжения пансионата в соответствии с техническими условиями энергосистемы и проектом потребовалось построить и смонтировать новую ТП с двумя трансформаторами по 250 кв-А, заменить провод марки АС сечением 35 мм² на провод сечением 70 мм² действующей ВЛ 10 кВ, в хозяйственной зоне заменить КТПН с трансформатором 60 кВ-А на КТПН-400 с трансформатором 250 кВ А и проложить небольшие кабельные линии 10 и 0,38 кВ.
Анализ проекта постоянного электроснабжения пансионата позволил сделать вывод о возможности одновременного обеспечения строительства спального корпуса электроэнергией с реконструкцией электроснабжения пансионата в целом. Поэтому в ППР по электроснабжению был принят следующий технологический порядок.
 

1. Наряду с использованием проекта постоянного электроснабжения пансионата предусмотрены инвентарные (многооборачиваемые) электроустройства (шкафы учета электроэнергии и распределительные)
2. В подготовительный период предусмотрена замена провода ВЛ 10 кВ, прокладка кабельных линий 10 и 0,38 кВ, подготовка КТПН-400 для временной установки. Одновременно предусмотрено выполнение фундамента под проектную ТП и ее наружный контур заземления.
3. Прокладка кабельных линий 0,38 кВ от ликвидируемой ТП-250 до проектной, а также питающей к магистральному распределительному шкафу строительной площадки.
4. Рядом с фундаментом проектной ТП на расстоянии 0,5 м от контура заземления со стороны глухой стены надлежит установить КТПН-400 (предназначенную для постоянного электроснабжения электроприемников хозяйственной зоны) и присоединить ее к реконструированной ВЛ 10 кВ. Затем КТПН должна быть принята энергосистемой в эксплуатацию, одновременно на площадке должны быть установлены шкафы учета электроэнергии и магистральный распределительный, выполнены соединительные муфты на отходящих линиях от ликвидируемой ТП, присоединяемых к КТПН-400. При этом появляется возможность подачи напряжения от КТПН пансионату и строительству с ликвидацией ТП-250.
5. По завершении электромонтажных и пусконаладочных работ на проектной ТП она принимается энергосистемой и на нее перезаводятся ВЛ 10 кВ и указанные выше линии 0,38 кВ, после чего КТПН-400 высвобождается.
6. Согласно ТУ энергосистемы и проекту КТПН-400 устанавливают на проектное место в хозяйственной зоне пансионата, пе- резаводят на нее отходящие линии от КТПН-60 и демонтируют последнюю.

Таким образом, благодаря такой организации и технологии: со значительным опережением подготавливается ВЛ 10 кВ к использованию для постоянного электроснабжения пансионата (предусмотрено сметой капитального строительства);
исключается необходимость выполнения строительной организацией временного источника электроснабжения строительства спального корпуса, так как используется КТПН-400 (приобретение ее предусмотрено сметой капитального строительства для постоянного электроснабжения электроприемников хозяйственной зоны пансионата), отпадают соответствующие затраты;
для КТПН-400 используется наружный контур заземления, предусмотренный для ТП сметой капитального строительства, следовательно, исключаются финансовые и трудозатраты строительной организации;
при наименьших затратах обеспечивается строительство электроэнергией, комплексно решаются задачи реконструкции электроснабжения пансионата, интенсифицируются электромонтажные работы по электроснабжению.