Построение схем электроснабжения общественных зданий имеет ряд отличительных особенностей по сравнению с рассмотренными выше схемами жилых зданий. Эти особенности определяются значительным удельным весом силовых электроприемников технологического и санитарно-технического оборудования, режимами его работы, специфическими требованиями к освещению некоторых помещений, а также возможностью встраивания трансформаторных подстанций в некоторые общественные здания.
Ввиду большого многообразия общественных зданий в данной главе будут рассмотрены характерные особенности построения схем электросетей некоторых распространенных общественных зданий массового строительства.
Установленные и потребляемые мощности электроприемников общественных зданий достигают сотен и даже тысяч киловольт-ампер. Экономическими расчетами установлено, что при потребляемой мощности более 400 кВ-А целесообразно применять встроенные подстанции, в том числе комплектные (КТП).
При этом обеспечивается экономия цветных металлов и снижение потерь энергии, исключается прокладка внешних кабельных линий напряжением до 1 кВ, нет необходимости в устройстве отдельных ВРУ в здании, поскольку имеется возможность его совмещения с РУ низшего напряжения подстанции, и т. д. (В этом случае РУ называют абонентским и оно обслуживается персоналом абонента.)
Однако действующие нормы и правила не разрешают встраивать подстанции в здания школ, учебные и спальные корпуса профтехучилищ и средних специальных учебных заведений, дошкольные детские учреждения, лечебные корпуса больниц, санаториев, интернатов для престарелых, жилые зоны гостиниц и т. п. Для электроснабжения этих зданий следует сооружать отдельно стоящие подстанции или питать их от подстанций, встроенных в другие здания сооружаемого комплекса.
Встроенные трансформаторные подстанции размещаются, как правило, в центре нагрузок, но таким образом, чтобы была обеспечена звукоизоляция рабочих помещений от шума трансформаторов. Как правило, подстанции должны размещаться иа первых или технических этажах.
Допускается располагать подстанции с трансформаторами сухими и с негорючим наполнением в подвалах, дебаркадерах и подземном пространстве при условии:
а) исключения возможности затопления подстанции грунтовыми и паводковыми водами, а также при аварии систем водопровода, канализации и водяного отопления;
б) обеспечения подъема трансформаторов на поверхность земли с помощью передвижных или стационарных механизмов;
в) устройства дороги для подъездов автомашин к месту расположения подстанции или к месту подъема трансформаторов.
Трансформаторы сухие и с негорючим наполнением могут устанавливаться и на средних и верхних этажах зданий при условии устройства грузовых лифтов для их транспортировки. В помещения трансформаторной подстанции должен быть обеспечен круглосуточный доступ эксплуатационного персонала. На встроенных подстанциях допускается установка как сухих, так и масляных трансформаторов, однако масляных трансформаторов мощностью до 1000 кВ·А каждый —должно быть не более двух.
Число и мощность сухих и с негорючим наполнением трансформаторов не ограничиваются.
В одном общем помещении с РУ высшего и низшего напряжения разрешается установка двух масляных трансформаторов мощностью до 400 кВ-А, но отделенных один от другого и от остальных помещений несгораемыми перегородками.
Не разрешается размещать подстанции (трансформаторные помещения и РУ) под помещениями с мокрыми технологическими процессами (бани, прачечные, химчистки н т. п.), а также под ванными и душевыми, туалетами и т. п. Исключения допускаются в тех случаях, когда приняты соответствующие меры по надежной гидроизоляции, предотвращающей попадание влаги в помещения РУ и подстанции.
Подстанции с масляными трансформаторами н РУ 10 кВ не следует размещать под и над помещениями, где одновременно может находиться более 50 чел. в течение 1 ч и более.
Выбор мощности и количества трансформаторов и трансформаторных подстанций определяется уровнями электрических нагрузок и технико-экономическими расчетами. Подстанции, как правило, бывают двухтрансформаторные, ио в относительно небольших зданиях второй и третьей категории по надежности электроснабжения возможна установка однотрансформаторных подстанций.
В целях обеспечения надежной работы аппаратов защиты рекомендуется принимать к установке силовые трансформаторы при мощности до 250 кВ-A со схемой соединения обмоток зигзаг — зигзаг, при мощности 400—1000 кВ-А—со схемой треугольник — звезда с нулем.
Распределение электроэнергии в общественных зданиях может производиться как по радиальным, так и по магистральным схемам. Радиальная схема применяется для питания электроприемников большой мощности или групп электроприемников, сосредоточенных на достаточно близком расстоянии друг от друга. Примером таких электроприемников могут служить крупные холодильные машины, электродвигатели тепловых пунктов, насосных, крупные вентиляционные камеры и т. д.
При относительно равномерном размещении электроприемников небольшой мощности по зданию целесообразно применение магистральной схемы.
В общественных зданиях рекомендуется несмотря на питание от общих трансформаторов питающие линии силовых и осветительных сетей выполнять начиная от ВРУ раздельными, что обеспечивает определенные удобства эксплуатации, более целесообразную трассировку, а также, как правило, уменьшает колебания напряжения на лампах электрического освещения. Так же как и в жилых зданиях, на вводах питающих сетей устанавливаются ВРУ с аппаратами управления, защиты, учета расходуемой электроэнергии, а в крупных зданиях — и с измерительными приборами. На вводах потребителей, обособленных в административно-хозяйственном отношении (торговые, коммунальные предприятия, отделения связи и т. д.), должны устанавливаться отдельные аппараты управления независимо от наличия таких же аппаратов на отходящих линиях от общего ВРУ здания.
Счетчики для расчетов за расходуемую электроэнергию должны устанавливаться раздельно для каждого абонента. Нормы допускают одного из абонентов (чаще всего наиболее энергоемкого) считать главным абонентом и питание остальных потребителей осуществлять от ВРУ главного абонента с общим учетом. При этом у отдельных потребителей устанавливают контрольные счетчики и они ведут расчеты за электроэнергию с главным абонентом.
Светильники аварийного и эвакуационного освещения должны присоединяться к сети, не зависящей от сети рабочего освещения, начиная от щита трансформаторной подстанции или от ВРУ.
При наличии двухтрансформаторной подстанции рабочее, эвакуационное и аварийное освещение присоединяют к разным трансформаторам. Если в здание встроены две или более подстанций, целесообразно питание аварийного освещения ответственных помещений присоединять к разным подстанциям. Такое присоединение называется перекрестным. Линии, питающие холодильные установки на предприятиях торговли и общественного питания, должны быть отдельными, с тем чтобы отключение других электроприемников не приводило к отключению холодильного оборудования.
Силовые распределительные пункты должны располагаться в центре нагрузок или с некоторым смещением в сторону питания, как правило, иа тех же этажах, где расположены электроприемники.
Групповые распределительные щитки осветительной сети целесообразно, как и в силовых сетях, размещать в центре нагрузок, по возможности со смещением в сторону источника питания. Однако по условиям архитектурно-планировочных решений и интерьера помещений от этой рекомендации приходится отступать, располагая щитки на лестничных клетках, в коридорах в специальных шкафах- нишах, предусматриваемых в архитектурно-строительной части проекта.
Отходящие от щитков групповые линии могут быть однофазными (фаза плюс нуль), двухфазными (две фазы плюс нуль) и трехфазными четырехпроводными (три фазы плюс нуль). Аппараты защиты в нулевых проводах устанавливать не разрешается, за исключением взрывоопасных помещений класса В-I, где в целях повышения взрывобезопасности аппараты защиты устанавливаются не только в фазных, ио и в нулевых проводах, а для зануления прокладывается отдельный защитный проводник.
Рекомендации для выбора той или иной схемы групповой сети не могут быть однозначными, так как в значительной степени зависят от протяженности, количества светильников, их расположения, удобства эксплуатации и управления, а также обеспечения нормируемых уровней коэффициента пульсации при люминесцентном освещении в помещениях с напряженной зрительной работой.
Рис. 7.11. Упрощенная схема электрооборудования магазина
Предпочтение следует отдавать трехфазным четырехпроводным групповым линиям, обеспечивающим втрое большую нагрузку и в 6 раз меньшую потерю напряжения по сравнению с однофазными групповыми линиями. В небольших помещениях, где нет особых требований к качеству освещения и установлено небольшое количество светильников, применяются однофазные групповые линии. В помещениях коридорного типа с большим числом мелких помещений по коридору прокладываются четырехпроводные групповые линии, а ответвления в рабочие комнаты выполняются двухпроводными.
Пример построения типичной схемы электрооборудования небольшого магазина приведен на рис. 7.11.
От отдельно стоящей подстанции проложены две взаиморезервируемые кабельные питающие линии 1 и 2. Кабель рассчитан на нагрузку в нормальном и послеаварийном режимах (при выходе из строя одного из кабелей вся нагрузка переключается с помощью переключателей 3 и 4 на кабель, оставшийся в работе).
После переключателей установлены комплекты аппаратов защиты 5 и 6 (чаще всего токоограничивающие предохранители).
Учет расхода активной электроэнергии осуществляется счетчиками 7 и 8, включенными через трансформаторы тока.
Питающие линии и часть групповых линий рабочего освещения отходят от панелей ВРУ, подключенных к вводу 1. От групповых щитков освещения 9 отходят групповые линии непосредственно к светильникам. От второго ввода отходят питающие линии к силовым распределительным пунктам 10 и шкафам станций управления
(ШУ), в которых установлены аппараты защиты и управления. От распределительных пунктов и ШУ отходят линии силовой распределительной сети к электроприемникам. К этому же вводу подключено эвакуационное и аварийное освещение. Все питающие линии имеют аппараты защиты 11 (автоматические выключатели), служащие для защиты линий от КЗ и перегрузок.
Важной мерой по снижению расхода энергии является автоматизация силовых установок и управления электроосвещением в общественных зданиях. Так, например, управление освещением лестниц, рекреаций и коридоров в школах и других учебных заведениях с автоматическим отключением рабочего освещения в этих помещениях на период урока и включением его во время перемены дает экономию энергии по типовому школьному зданию на 1000 учащихся 15 000 кВт-ч в год. Только на объем школьного строительства в Москве это составит около 0,5 млн. кВт-ч в год.
Остановимся в заключение данной главы на вопросах компенсации реактивной мощности в общественных зданиях. Действовавшими до 1982 г. нормами (ВСН-19-74) предусматривалось устройство компенсации реактивной мощности при расчетной активной мощности свыше 250 кВт. Однако исследования, проведенные МНИИТЭП, показали, что установка устройств компенсации в общественных зданиях, как правило, экономически не оправдывается по следующим основным соображениям:
а) как правило, значения коэффициента мощности на вводах в здания достаточно высокие: 0,85—0,95;
б) переменный характер графиков нагрузок диктует необходимость применения регулируемых конденсаторных батарей, весьма дефицитных. При установке нерегулируемых батарей в сети будут иметь место перекомпенсация и излишние потери энергии в ночные часы;
в) стоимость потерь энергии в конденсаторах не перекрывается экономией от повышения коэффициента мощности.
На основании изложенного и некоторых других соображений Главгосэнергонадзор СССР установил, что компенсация реактивной мощности потребителей общественных зданий промышленного и приравненного к ним назначения должна предусматриваться в соответствии с требованиями «Правил пользования электрической и тепловой энергией» и соответствующих указаний Минэнерго СССР.
В общественных зданиях, потребители которых не относятся к указанной выше категории, установка устройств компенсации не требуется.
При необходимости отнесения потребителей общественных зданий к группе промышленных и приравненных к ним следует руководствоваться рекомендациями «Правил пользования электрической и тепловой энергией» и Прейскурантом № 09-01 «Тарифы на электрическую и тепловую энергию, отпускаемую энергосистемами и электростанциями Министерства энергетики и электрификации СССР».
К зданиям промышленного назначения, в частности, относятся фабрики химчистки и прачечные, автоматические телефонные станции, крупные склады и ряд других зданий. Перечень общественных зданий приводится в строительных нормах.
