Глава девятая
ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДКАХ
Ознакомление с зарубежным опытом эксплуатации электроустановок в строительстве при посещении автором социалистических стран и Финляндии, осмотре международных выставок и результаты изучения иностранной технической информации позволяют сделать вывод о целесообразности серьезного исследования, а в ряде случаев и перенесения заграничного опыта в практику электрообеспечения отечественного строительства.
Комплектные трансформаторные подстанции и электростанции
Комплектные трансформаторные подстанции для наружной установки (КТПН) широко применяются в Польше, Болгарии, ГДР, Чехословакии, Швеции, Австрии и других странах. Так, подстанция типа КТП-250 «Элпром» (НРБ) с одним кабельным вводом представляет собой стальной корпус, состоящий из трех отсеков, в которых расположено электрооборудование. В отсеке высоковольтного оборудования размещен разъединитель с заземляющими ножами, его привод и высоковольтные предохранители, в отсеке 0,38 кВ смонтированы автоматические выключатели, а в третьем отсеке — трансформатор наибольшей мощности 250 кВ А.
Блокировочные устройства в описываемой КТПН обеспечивают безошибочную коммутацию и безопасный доступ к частям, находящимся под напряжением. Блокировки выполнены: между рубильником 0,38 кВ и приводом разъединителя, благодаря чему разъединитель можно отключать только при снятой с подстанции нагрузке; между приводом заземляющих ножей и защитным кожухом предохранителей высокого напряжения, а также дверцей отсека трансформатора, что дает доступ к предохранителям 10 кВ и к трансформатору лишь после заземления электрооборудования на стороне 10 кВ; между приводами разъединителя и заземляющего устройства, что исключает одновременное включение трансформатора и замыкание с заземляющим устройством.
Подобные КТПН выпускают и в ПНР. В нескольких сериях подстанций завода «Апатор» можно установить масляные трансформаторы различной мощности на напряжение 10/0,4 кВ. Эти подстанции состоят из стального каркаса, в одной камере которого размещен трансформатор с высоковольтным оборудованием, а в другой — оборудование на напряжение 0,4 кВ. Конструкция подстанции позволяет присоединять к ней ВЛ 6 или 10 кВ, а также отходящие ВЛ 380/220 В. Защита подстанции от атмосферных напряжений осуществляется высоковольтными разрядниками, поставляемыми отдельно и монтируемыми на ближайшей опоре. Аналогичная КТПН типа КТП-К-250 выпускается румынским предприятием «Электропутере» и успешно используется для электроснабжения строительных площадок.
В 1982 г. в Москве проходила специализированная выставка и состоялся симпозиум по комплектным высоковольтным и низковольтным устройствам. Ее организовали народные предприятия «Отто Бухвитц» и «Штаркштром-Анлагенбау» (Дрезден) комбината «Электротехник-экспорт-импорт ГДР» при содействии Всесоюзного объединения «Экспоцентр» Торгово-промышленной палаты СССР. Предприятие «Штаркштром-Анлагенбау» в Магдебурге выпускает электротехнические установки, и среди них КТПН 10/0,4 кВ, в которых размещают трансформаторы 400 и 630 кВ·А. К такой подстанции можно подвести две линии 10 кВ. Действие ее проверено в различных климатических условиях. Вместе с трансформатором она представляет собой полностью скомплектованное электротехническое сооружение. РУ 10 кВ состоит из трех ячеек, в которых расположено малогабаритное электрооборудование, в том числе выключатели нагрузки. В РУ 0,4 кВ входят: вводный узел, набор автоматических выключателей, автоматическое устройство наружного освещения.
Фирма «Онан» (Миннеаполис, США) изготавливает более 1000 моделей передвижных электростанций мощностью от 1 до 450 кВт, являющихся полностью автономными агрегатами. Генераторные установки электростанций мощностью до 170 кВт комплектуются бензиновыми двигателями с воздушным или водяным охлаждением; генераторные установки до 450 кВт выпускаются с газовыми двигателями или дизелями. Например, электростанция мощностью 50 кВт серии ДУА сагрегатирована с четырехтактным шестицилиндровым дизельным двигателем. Система охлаждения — водяная; температура регулируется термостатами; при повышенной температуре воды двигатель автоматически останавливается и прекращается подача топлива. Имеющийся механический центробежный регулятор скорости двигателя регулирует скорость в пределах 5% максимальной; при скорости, превышающей допустимую, двигатель автоматически останавливается.
Система пуска двигателя — дистанционная; аккумуляторная батарея заряжается специально предусмотренным генератором — бесщеточным четырехполюсным альтернатором «Онан».
В комплекты электроустройств для строительных площадок, поставляемых фирмой «Нокиа» (Финляндия), входят передвижные электростанции мощностью от 25 до 120 кВт, выпускаемые фирмой «Валмет». Эти электростанции оборудованы устройствами утилизации тепла охлаждающей жидкости двигателя и его выхлопных газов. По данным фирмы, общий КПД таких электростанций увеличен с 33—40 до 80%.
Инвентарные электроустройства
На зарубежных стройках широко применяют инвентарные электроустройства. На выставке в Москве, организованной акционерным обществом «Хандель Консталтинр» (ФРГ), демонстрировались электроустройства для электроснабжения строительных площадок с потребляемой мощностью до 3 МВт.
Все электротехнические изделия и кабельно-проводниковую продукцию в Финляндии изготавливают четыре фирмы. В состав комплектов, поставляемых фирмами «Нокиа» и «Стрем- берг», входят: набор РУ с кабелями, КТПН и пусковые аппараты, защищающие РУ от токов короткого замыкания и перегрузок. Фирма «Энсго» изготавливает арматуру для крепления проводов на опорах, зданиях и сооружениях. Она поставляет электрооборудование и кабельно-проводниковую продукцию в соответствии с электротехническим разделом проекта производства работ.
Серьезное внимание организации электроустановок строительных площадок и разработке перспективных решений уделяется в ПНР [7]. Выпускаемое здесь электрооборудование обеспечивает надежное электроснабжение, высокое качество электроэнергии, безопасность при обслуживании, позволяет снизить затраты на строительство. В Польше одновременно функционирует 20 тыс. строительных площадок с суммарной мощностью всех электроприемников 1700МВт, годовой расход электроэнергии превышает 2,5 МВт-ч. При средней трехлетней продолжительности возведения одного объекта ежегодно ликвидируется и формируется около 7 тыс. площадок при усредненной длине электролиний на одной площадке 2 км, ежегодно ликвидируется 14 тыс. км различных линий низкого и высокого напряжений, ежегодно монтируется и демонтируется примерно 100 тыс. единиц РУ.
Опыт ПНР (как и отечественный) подтверждает большую эффективность организации электроснабжения строительных площадок с использованием электроустройств и сетей, предусмотренных проектами электроснабжения сооружаемых объектов. В Польше уже много лет ведется разработка инвентарных электроустройств для временного их использования в строительном производстве, и в данной области республика достигла больших успехов, благодаря чему она была неоднократным экспонентом международных выставок.
В соответствии со специальным решением по электротехническому оснащению строительных площадок предусмотрена типизация электрооборудования для них, а его изготовление сосредоточено в объединении «Электромонтаж». Для обоснования и определения путей наиболее рационального использования электроэнергии в строительном производстве в ПНР Институтом организации, управления и экономики строительства ведутся специальные исследования. Они позволили установить, что расход электроэнергии площадкой главным образом зависит от назначения сооружаемого объекта (гражданский или промышленный), принятой технологии СМР (кирпичное строительство, крупнопанельное, крупноблочное, монолитное), объема выполняемых работ и продолжительности возведения объекта.
На основании результатов исследований и практических данных пришли к выводу, что дальнейшие разработки по обеспечению строительных площадок электроэнергией должны быть сконцентрированы: на выявлении организационных и техникоэкономических основ использования проектных решений постоянного энергоснабжения; исключении временных питающих сетей; проверках и корректировках коэффициентов использования мощности для каждого вида строительства и технологического процесса.
Правильное применение коэффициентов использования мощности позволяет: более точно планировать и контролировать потребление электроэнергии в строительстве; расширить типизацию решений электроснабжения строительных площадок и устройств; повысить эффективность электроосвещения площадок с внедрением наиболее прогрессивного осветительного оборудования; расширить сферу использования строительных конструкций в качестве заземлителей электротехнических устройств и для молниеотводов; сократить убытки строительных организаций.
Польским проектным бюро промышленного электрооборудования «Электропроект» разработан и объединение «Электромонтаж» изготавливает ряд типовых электроустройств для строительных площадок, в том числе РУ, в которых учитывается состояние нейтрали источника электроснабжения (занулена или изолирована). К таким устройствам 380/220 В относятся: РУ на 60 и 200 А; измерительные приставки на 60 и 200 А; вспомогательные распределители; ящики для присоединения магистральных линий, силовых и осветительных приемников; приставки с выключателями и защитой; различные монтажные конструкции для удобного размещения и закрепления электроустройств на площадке. Устройства эти позволяют постепенно расширить РУ, учитывая рост нагрузок и этапность строительных работ.
Рис. 49. Инвентарный распределительный шкаф с защитно-отключающим устройством на строительстве инженерных коммуникаций в Будапеште (ВНР)
Оборачиваемые РУ весьма распространены на строительных площадках Венгрии; серия таких устройств в шкафном исполнении используется в качестве главных и магистральных. Принципиально они отличаются от рассмотренных наличием в них защитно-отключающих устройств и штепсельных разъемов. Одна группа выпускаемых РУ комплектуется устройством, основанным на повышении тока при снижении сопротивления изоляции и появлении на корпусе электроприемника напряжения, опасного для прикосновения; другая группа РУ выполняется с устройствами, действующими при резком снижении напряжения на электроприемниках (рис. 49).
Присоединение трехфазных электроприемников осуществляется через четырехполюсные штепсельные разъемы на токи 63, 40 и 25 А, а однофазных электропрнемников — через разъемы на 10 А. Перед штепсельными разъемами установлены предохранители или воздушные автоматические выключатели. Учитывается также необходимость присоединения к РУ электроприемников напряжением до 42 В (осветительных), для чего в РУ имеется понижающий трансформатор с пакетным выключателем и предохранителями на вводе, а на выходе — двухполюсные разъемы на 10 А.
Большое внимание электрообеспечению строительных площадок уделяют шведские фирмы. Так, на строительстве гостиницы «Прибалтийская» в Ленинграде фирма «Сканска сементютериет» широко применяла многооборачиваемые переносные электроустройства, в частности РУ трех конструкций, подключательные пункты электроприемников, стойки освещения рабочих мест, специально изготовленные вне площадок гирлянды с
осветительными лампами, электрокалориферы нескольких конструкций, осветительные мачты, сварочное оборудование небольшой массы, легко перемещаемое вручную. РУ устанавливались как в помещениях, так и на открытых участках площадки.
Все электрические сети выполнялись только шланговым кабелем или проводом; подключательные пункты (высотой 65 см и площадью 40X30 см) легко можно перемещать одному рабочему. На наклонно расположенной панели такого пункта размещено десять розеток штепсельных разъемов на различные токи и количество полюсов (4, 3 и 2). Одна из конструкций базируется на такой панели со штепсельными разъемами, но дополненной предохранителями, установленными перед разъемами.
Гирлянды ламп подвешиваются в помещениях, где ведутся отделочные работы, на высоте примерно 4 м. Они оснащены специальными патронами, все токоведущие их части и соединения скрыты; в гирлянду легко собирается любое количество ламп. Стойки освещения (высотой 2 м) рабочих мест имеют реечное устройство, и светильник может перемещаться по нему на нужную высоту и закрепляться. При необходимости любой светильник можно снять со стойки и подвесить на стене, колонне или другой строительной конструкции.
На осветительных мачтах (из алюминиевых сплавов) установлены четыре легких светильника с лампами по 500 Вт; на доступной высоте каждой мачты расположен включающий аппарат.
За шесть месяцев до намеченного срока ввода гостиницы, в эксплуатацию уже была выполнена постоянная сеть освещения помещений. На лестничных клетках, у входов в номера имелась возможность присоединения к распаечным коробкам патронов с маломощными лампами временного назначения, если освещенность рабочих мест строителей стационарными светильниками оказывалась недостаточной. Учитывая необходимость в бетоне, фирмой был завезен полностью собранный комплектный инвентарный бетонный узел.
В Австрии для электрообеспечения строительных площадок выпускают 30 типов РУ. По принципу присоединения линий имеются РУ со штепсельными разъемами и зажимами. Шкафы РУ выполнены из оцинкованного стального листа и покрыты лаком. Имеются специальные РУ для кранов, переносные подключательные устройства различного назначения, в том числе для поэтажного присоединения электроприемников, требующихся строителям.
В мировой практике изготовление РУ основано на принципе полной комплектности и приняты следующие их системы:
КРУ, представляющие собой закрытые, но не герметизированные металлические шкафы, в которых размещена аппаратура, защитные и измерительные приборы с электрическими соединениями главных и вторичных цепей; основным недостатком данной системы является возможность проникновения внутрь шкафа пыли и влаги; поэтому такие устройства не рекомендуется применять в сырых, пыльных, насыщенных агрессивными парами помещениях и в наружных установках;
КРУ с выдвижными объемными блоками, что позволяет быстро произвести замену блока, представляющего собой законченную схему управления с одним приводом; выпускаются только в защищенном исполнении, с ограничением области их применения;
РУ, комплектуемые из отдельных ящиков, в которых смонтирована аппаратура, приборы и сборные шины; такая система широко распространена в ГДР, Австрии, Финляндии, ПНР, Швеции, ФРГ.
В нашей стране выпускаются устройства серии РУС, подобные РУ, используемым в ГДР; они применяются для силовых и осветительных установок в химической, нефтеперерабатывающей, газовой, машиностроительной и других отраслях, а также в сельском хозяйстве; их можно с успехом использовать и на строительных площадках. Такие устройства по сравнению с другими системами обладают следующими преимуществами: возможность комплектования согласно любой электрической схеме; обеспечение пыленепроницаемости, водозащищенности и химической стойкости; повышение безопасности и надежности; удлинение срока службы, ибо в условиях строительных площадок появляется возможность их оборачиваемости; ускорение ликвидации аварий, так как аварию можно легко ликвидировать в пределах одного ящика; при необходимости дополнительного присоединения нагрузок возможно наращивание РУ; замена какого-либо из блоков не приводит к нарушению всей системы устройства.
На рис. 50—52 показаны инвентарные устройства на строительстве в Потсдаме (ГДР) и Праге (ЧССР).
В ГДР комбинат «Штаркштром-Анлагенбау» выпускает низковольтные конденсаторные установки мощностью 70 и 110 кВ-Ap для централизованной или групповой компенсации реактивной мощности на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях; они могут использоваться и в строительстве. Эксплуатация такой установки допускается при температуре окружающей среды от —10 до -|-30оС; она размещается возле стены или непосредственно вблизи электроприемников. Установка комплектуется полуэлектронным регулятором реактивной мощности, обеспечивающим автоматическое подключение конденсаторных ступеней и оптимальную компенсацию возникающей в сети реактивной мощности. В качестве параметра регулирования принят реактивный ток в сети.
Рис. 50. Сборные электроустройства на строительстве жилого дома в Потсдаме (ГДР)
Регулятор сравнивает измеренный реактивный ток с заданной величиной и командным импульсом включает или отключает соответствующие воздушные контакторы до тех пор, пока обе величины не совпадут. Измеряемая величина реактивной мощности определяется с учетом измеряемого напряжения в электросети нагрузки.
Богатый опыт использования статических конденсаторов накоплен в ФРГ, ПНР, ЧССР, Японии, США.
Рис 51. Сборные электроустройства на строительстве магазина в Потсдаме (ГДР)
Рис. 52. Распределительный шкаф на строительстве жилого дома в Праге (ЧССР)
Компенсирующие установки наружного исполнения, например, выпускают в ПНР и США. Конденсаторные батареи устанавливают даже на опорах ВЛ и присоединяют их без защиты и коммутационной аппаратуры. Защита осуществляется аппаратурой, предусмотренной для ВЛ.
В последние годы за рубежом в производственных и общественных помещениях все шире применяется электроотопление греющими кабелями и проводами, проложенными в полу. Эта система характеризуется большими теплоизлучающими поверхностями, имеющими сравнительно невысокую температуру (25— 29°C). В США изготавливают кабели с изоляцией из каучукоподобного неопрена, в Англин — с минеральной изоляцией и медной или поливинилхлоридной оболочкой. Несомненно, отопление такими кабелями представляет интерес и для нашей строительной практики, в частности для прогрева грунта и песка на растворных узлах, в качестве элементов термоопалубки при укладке бетона в холодный период или для ускорения его твердения.
В США для отопления используются также обогревательные электропроводящие маты, оснащенные приборами автоматического регулирования. Маты поставляются в виде рулонов, они пожаробезопасны, надежны в эксплуатации, их соединения с электросетью водонепроницаемы.
Нагреватели различных конструкций, в том числе инфракрасного излучения, применяют в США для обогрева жилых и административных зданий, промышленных помещений и ферм. Только одна фирма «Электромоуд» предлагает более 400 типов устройства отопления с ручным управлением или с автоматическими регуляторами.
Западногерманский завод «Элстейн» выпускает керамические тонкостенные плоские инфракрасные излучатели (радиаторы), предназначенные для обогрева и сушки, представляющие собой спираль из высокотемпературной никель-хром-легированной проволоки, заливаемой керамической массой, благодаря чему нагревательный элемент защищается от вредного воздействия кислорода и не корродирует. Лицевая поверхность излучателя глазуруется, чем намного повышается излучение. По излучающей способности такие радиаторы превосходят другие конструкции, их коэффициент излучения достигает 0,96, в то время как у металлических излучателей он равен 0,5, кварцевых— 0,8. Эти излучатели не боятся брызг воды, безопасны в обслуживании, очень быстро нагреваются. Питаются они от сети напряжением 220 В, потребляют мощность 650 и 1000 Вт.
В Финляндии свыше 20 лет используется система лучистого электроотопления зданий и помещений. На основе этой системы фирма «Икас» выпускает элементы «ЭСВА» и термокассеты «Элфлекс». Конструктивно элемент «ЭСВА» представляет собой две пластмассовые пленки, между которыми проложена токопроводящая металлическая полоса. Элементы эти имеют ширину от 30 до 120 см; регулируемая термостатом температура составляет 18 °C; потребляемая мощность элементов— 150Вт/.м2. Фирма «Иматран Войма» обследовала 300 объектов, в которых применена система лучистого отопления элементами «ЭСВА», и установила, что данная система на 10—30% сокращает расход электроэнергии по сравнению с другими способами электроотопления. Термокассеты «Элфлекс» имеют мощность от 125 до 750 Вт; такая кассета подвешивается к потолку, и лучистая энергия от нее передается стенам и полу помещения. Конструкция кассет позволяет применять их в помещениях с повышенной влажностью.
Специализированные фирмы США, ФРГ, Швеции и других стран выпускают для нужд строительства воздухонагреватели и парообразователи, работающие на жидком, газообразном и твердом топливе, а также на электроэнергии. Все они отличаются хорошими теплотехническими свойствами, малыми габаритами, удобны при транспортировке. Они оснащены автоматическими устройствами пуска, остановки, регулировки теплопроизводительности, могут комплектоваться также устройствами программного управления. Наиболее широко используются передвижные и переносные установки теплопроизводительностью до 250 тыс. ккал/ч. Фирма «Вестул» (Англия) выпускает автоматические установки для сушки в период строительства.
