Электростнабжение стройплощадки

Общие требования к проектированию электроснабжения строительного объекта: обеспечение электроэнергией в потребном количестве и необходимого качества (напряжения, частоты тока); гибкости электрической схемы - возможность питания потребителей на всех участках строительства; надежность электропитания; минимизация затрат на временные устройства и минимальные потери в сети.

Порядок проектирования временного электроснабжения строительства:

1.            Производят расчет электрических нагрузок;

2.            Определяют количество и мощность трансформаторных подстанций (или других источников снабжения);

3.            Выявляют объекты 1-й категории, требующие резервного электропитания (водопонижение, электропрогрев и т. п.);

4.            Располагают на СГП трансформаторные подстанции, силовые и осветительные сети, инвентарные электротехнические устройства;

5.            Составляют схему электроснабжения.

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

Расчетную электрическую нагрузку можно определить четырьмя способами.

I. Расчет нагрузок по удельной электрической мощности основан на обобщении статистических данных о фактической электрической мощности, потребляемой строительными объектами на 1 млн. руб. годового объема СМР. Способ наиболее простой и используется для предварительных расчетов при большом объеме строительства. В расчетах для ПОС применим при любом объеме строительства.

При пользовании нормативом следует иметь в виду, что он разработан применительно к условиям строительства 1-го территориального пояса группы В (Московская обл. и др.). При расчетах для других районов страны следует применять поправочные коэффициенты: понижающие - для южных районов и повышающие - для северных и восточных.

Таким образом, расчетная мощность трансформатора Рр (Кв*А):

где р - удельная мощность, кВ А/млн. руб., определяемая по нормативам; С - годовой объем СМР, млн. руб., определяемый по графику строительства; к - коэффициент, учитывающий район строительства и принимаемый по расчетным нормативам.

II. Расчет нагрузок по удельному расходу электроэнергии (кВт-ч) на укрупненный измеритель соответствующего вида работ (100 м3 разрабатываемого грунта, 1 м3 монтажа железобетонных конструкций) или на единицу продукции, выпускаемой подсобным производством (1 м3 монтажа железобетонных конструкций, 1 м3 товарного раствора):

где р - удельный расход электроэнергии на единицу соответствующего вида работ или единицу продукции (принимают по справочникам); V - объем работ за год в натуральных измерителях; Ттах - принятое годовое число часов в зависимости от намечаемой интенсивности работ, при ведении работ в одну или две смены принимают Тмах - 2500...5000 ч/год; соs ф - коэффициент мощности, зависящий от количества и загрузки силовых потребителей (определяют по справочным данным), средневзвешенное значение соы ф в строительстве составляет 0, 65...0,75.

III. Расчет нагрузок по установленной мощности электроприемников и коэффициенту спроса без дифференциации по видам потребителей производят по формуле

где Руст - суммарная установленная мощность потребителей электроэнергии, кВт; кс - коэффициент спроса, принимаемый по справочникам.

IV. Расчет нагрузок по установленной мощности электроприемников и коэффициентам спроса с дифференциацией по видам потребителей - по формуле

Минимальная освещенность установлена Указаниями по проектированию освещения строительных площадок (СН 81-80). Потребная мощность для наружного освещения может быть подсчитана исходя из норм освещенности или упрощенным способом по удельным показателям мощности на освещаемую площадь.

ОСВЕЩЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ ПЛОЩАДОК

За последние годы улучшению световой среды на строительных площадках придается все большее значение. Создаются светильники большой мощности и необходимые дополнительные устройства. В перспективе следует стремиться обеспечить освещенность, близкую к дневной, что приведет к повышению производительности труда и качества строительства, а также будет способствовать снижению травматизма. Между тем проведенными обследованиями ряда крупных объектов установлено, что уровень освещенности почти на 50 % рабочих мест ниже требований действующих нормативов.

Освещение рабочих площадок бывает рабочее, аварийное и охранное. Различают рабочее освещение общее и местное. При общем локализованном освещении в отличие от общего равномерного освещения на отдельных участках создается более высокая освещенность, при местном освещаются только рабочие поверхности. В практике обычно применяется комбинированное освещение, сочетающее элементы обоих способов. Аварийное освещение осуществляется по независимой линии в местах основных проходов и спусков и принимается не менее 0,2 лк. Освещенность охранной зоны принимают минимально в 0,5 лк.

Проектирование освещения строительных площадок состоит в определении необходимой освещенности, подборе и расстановке источников света, расчете потребной для их питания мощности.

Необходимая освещенность и требуемая для этого мощность источника определяются, как об этом указано в предыдущем параграфе, в соответствии с нормативами в зависимости от назначения системы освещения и вида строительно-монтажных работ.

Источниками света служат прожекторы с лампами накаливания мощностью до 1,5 кВт, устанавливаемыми группами по 3, 4 и более, и осветительные приборы с лампами единичной мощности 5, 10, 20 и 50 кВт. Лампы должны использоваться только с применением соответствующей арматуры - прожектора, светильника. Соблюдение этого условия вызвано требованиями ограничения слепящего действия источника света на рабочих, машинистов строительных машин и водителей транспорта. Отсутствие арматуры приводит также к тому, что значительная часть светового потока идет не на освещение рабочих мест, а бесцельно расходуется.

В настоящее время на стройках в основном применяют прожекторы с лампами накаливания небольшой мощности и реже ксеноновые лампы мощностью до 20 кВт. В то же время промышленность выпускает галогенные лампы единичной мощностью 5, 10 и 20 кВт на напряжение 220 В (металлогалоидные, дуговые ртутные и натриевые высокого давления) имеющие более высокие технико-экономические показатели. Эти лампы надежны в эксплуатации, имеют высокий срок службы (3000 ч), их использование позволяет значительно снизить единовременные и эксплуатационные затраты на освещение площадок.

Для установки источников света используют имеющиеся строительные конструкции, стационарные и инвентарные мачты и опоры, переносные стойки, а также естественные возвышенности местности.

Трудность при проектировании наружного освещения заключается в изменении с течением времени фронта работ и уровня отметок, на которых выполняются работы, что вызывает необходимость перераспределения осветительных установок. В этих случаях предпочтение следует отдавать мобильным осветительным установкам — передвижным прожекторным мачтам. Разработана серия передвижных телескопических мачт типа ПОТМ высотой подъема на 45, 30 и 80 м (массой, соответственно, от 6 до 30 т). В верхней части мачты имеется оголовок для установки осветительных приборов. Подъем подвижных частей мачты осуществляется канатным механизмом раздвижения с использованием электрической лебедки. Мачта монтируется на санном прицепе, автоприцепе, железнодорожной платформе, а также может быть установлена стационарно на фундаменте. Инвентарную переносную прожекторную мачту для общего освещения мест строительно-монтажных работ устанавливают на перекрытии монтируемого этажа строящегося здания и переставляют с этажа на этаж с помощью башенного крана. На траверсе укрепляют шесть прожекторов типа ПЭС-35, масса мачты около 150 кг.

Расстановку источников света производят с учетом особенностей планировки освещаемой территории и назначением отдельных участков производства работ. Нерациональная схема размещения приборов приводит к возникновению глубоких и разных теней в местах производства работ. Мачты располагают, как правило, по периметру строительной площадки, но иногда их устанавливают непосредственно на освещаемой территории.

Особое значение при проектировании освещения строительных площадок следует уделять сокращению количества световых приборов, опор для них, протяженности электрических сетей и соответственно сокращению сроков монтажа, облегчению условий эксплуатации и снижению стоимости осветительной системы в целом.

Для повышения эффективности системы освещения источники тока следует размещать с соблюдением определенных правил:

1.           для небольших площадок при ширине до 150 м рекомендуются прожекторы ПЗС с лампами накаливания до 1,5 кВт;

2.            при ширине площадок более 150 м - прожекторы с лампами накаливания и осветительные приборы с ксеноновыми лампами;

3.            при ширине площадок более 300 м наиболее целесообразны осветительные приборы с галогенными или ксеноновыми лампами большой мощности (10, 20, 50 кВт) ;

4.            высота установки приборов принимается максимальной, по возможности на уровне крыши возводимого здания;

5.            требования по ограничению слепящего действия источника света сводятся к регламентации минимально допустимой высоты установки осветительного прибора над освещаемой территорией, которая принимается по результатам расчета в зависимости от силы света ламп и требуемой освещенности; ориентировочно это расстояние составляет 7 м при лампах 0,2 кВт, 25 м при лампах 1,5 кВт и 37 м при лампах 20 кВт;

6.            расстояние между прожекторами не должно превышать четырехкратной высоты их установки (30...300 м);

7.            при отсутствии мощных источников света обычно устанавливаются группами соответствующей суммарной силы света;

8.            световой поток должен быть направлен в нескольких направлениях, предпочтительно в трех, минимально - в двух.

Проект освещения строительной площадки должен разрабатываться в составе ППР. Однако часто, особенно на небольших объектах, схема и источники света определяются в рабочем порядке производителем работ и энергетиком управления или участка.

Монтаж и эксплуатацию сетей освещения осуществляет, как правило, служба главного энергетика СУ. Иногда устройство сетей поручают специализированному управлению электромонтажных работ. За рубежом имеется опыт создания узкоспециализированных фирм, выполняющих весь цикл работ: проектирование, монтаж, эксплуатацию и демонтаж системы наружного освещения. Такие фирмы располагают парком мобильных осветительных установок, смонтированных на тракторах, автомашинах, мототележках и автоприцепах. В качестве источников тока при необходимости используют мобильные дизель-генераторы.

Расчет количества прожекторов для строительных площадок обычно выполняют по номограммам. Число прожекторов п может быть также установлено упрощенным методом через удельную мощность по формуле:

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Стационарные источники электроснабжения. Для питания небольших и средних строительных площадок используют трансформаторные

подстанции. В строительстве обычно применяют подстанции, понижающие напряжение с 35, 10 или 6 до 0,4 кВ (400В). Типовые трансформаторные подстанции имеют мощность до 1000 кВ-А и оборудуются одним или двумя трансформаторами.

Силовые трансформаторы имеют мощность 10... 1800 кВ А. На крупных объектах при подаче электроэнергии напряжением 6 или 10 КВ и наличии нескольких трансформаторных подстанций сооружается распределительный пункт, предназначенный только для приема и распределения принятого напряжения без его трансформации. При питании строительства от сети в 35 кВ или выше имеются два варианта понижения напряжения: 1) для понижения напряжения до 6 или 10 кВ и передачи его на другие трансформаторные подстанции строят главную понизительную подстанцию или 2) сооружают подстанцию глубокого ввода с упрощенной схемой, снабженную трансформаторами, понижающими напряжение с 35 до 0,4 кВ.

На рис. 15.2 показана упрощенная схема электроснабжения от районной электростанции.

Присоединение потребителей к трансформаторной подстанции производят через инвентарные вводные ящики на напряжения 380/220 и 220/127 В.

Передвижные подстанции. На объектах, не обеспеченных электропитанием от существующих источников по низковольтной сети, обычно монтируют инвентарные КТП, которые посредством кабеля или воздушной линии электропередачи подключаются к источнику высокого напряжения энергосистемы. Расход электроэнергии фиксируют приборами.

Промышленность выпускает несколько типов комплектных трансформаторных подстанций в готовом к установке виде со смонтированным оборудованием, ошиновкой и проводкой. Корпус выполнен из металлического каркаса, обшитого стальным листом. Перевозят эти подстанции автотранспортом, в короткий срок устанавливают на месте и вводят в эксплуатацию. Характеристика КТП приведена в табл. 15.4.

В инвентарном виде изготовляют также подстанции глубокого ввода с трансформаторами 100... 1000 кВ-А (рис. 15.3).

Временные электростанции в строительстве применяют при отсутствии или недостаточности источников и сетей снабжающих энергосистем, чаще всего в подготовительный период строительства и в период развертывания работ. Временные передвижные электростанции можно разделить на три группы: до 100 кВт - малой и средней мощности с двигателями внутреннего сгорания; до 1000 кВт - крупные с дизельным двигателем; свыше 1000 кВт - энергопоезда с газо- и паротурбинными установками.

Передвижные электростанции первой группы (до 100 кВт) представляют собой комплектную установку, состоящую из двигателя, системы охлаждения и генератора, установленного на общей раме. Исполнение таких электростанций может быть открытым или закрытым, на автоприцепе, в фургоне, на автоходу (рис. 15.3). При открытом исполнении электростанцию устанавливают в закрытом вентилируемом помещении или под навесом. Крупные электростанции мощностью до 1000 кВт имеют значительно большую массу и размеры, что влияет на мобильность их перемещения. Принципы устройства те же, что у электростанций, указанных выше. Наиболее мощные отечественные электростанции этой группы монтируются в специальных железнодорожных вагонах.

Энергопоезда представляют собой комплектные паро- или газотурбинные электростанции мощностью до 5000 кВт, размещенные в специальных вагонах. Поезд состоит из вагонов-котельных, вагонов-градирен и турбогенераторного вагона. Вагоны-котельные размещаются во временном здании, остальные вагоны - под открытом небом.

Подготовка площадки для энергопоезда состоит в устройстве железнодорожного тупика, строительстве зданий для вагонов-котельных, склада топлива, водопровода и других работ. На это обычно уходит один- два месяца, после чего энергопоезд может быть введен в эксплуатацию в течение двух-трех недель. Поезда обслуживаются постоянным эксплуатационным составом численностью от 40 (В-1000) до 80 человек (Б-4000).

Для подключения отдельных потребителей используют инвентарные распределительные шкафы ИРШ на 2, 4, 6 потребителей.

Инвентарные устройства применяют для специальных видов использования электроэнергии (установка для прогрева бетона, пульт автоматического управления бетонной смеси, переносный сварочный пост), повышения его коэффициента мощности (созср) для осветительных устройств.

Схема временного электроснабжения строящегося здания с применением инвентарных устройств дана на рис. 15.5. Инвентарные стояки имеют распределительные шкафы, позволяющие на каждом этаже секции получить напряжение для агрегатов (220/127 В) и освещения (36 В).

СЕТИ ВРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Классификация сетей временного электроснабжения производится по следующим признакам:

□              напряжению - высоковольтные и низковольтные;

□              роду тока - переменного и постоянного;

□              назначению - питательные и распределительные;

□             виду схемы - кольцевые (замкнутые) и радиальные (разомкнутые);

□              характеру потребителей - силовые и осветительные;

□              конструктивному выполнению - воздушные и кабельные (по опорам и в земле).

На строительных площадках используют переменный ток напряжением 220/380 В. Высоковольтные сети напряжением 6, 10 и иногда 35 и 110 кВ применяют как первичные. Понижение напряжения до 12...36 В по условиям электробезопасности выполняется вторичными трансформаторами 380/36/12 В. Постоянный ток в строительстве применяют редко - для питания некоторых машин, в этом случае устанавливают преобразователи тока. От источника электроснабжения прокладывается сеть к местам установки силовых пунктов, от которых идут распределительные сети непосредственно к потребителям.

Сеть может выполняться замкнутой или разомкнутой (рис. 15.6, а, б). Преимущество кольцевой системы - надежность двустороннего питания. При выходе из строя одного из ТП или участка сети снабжение осуществляет неповрежденный участок. Недостатки - дополнительный расход кабеля. Объекты I категории, режим работы которых не допускает перебоев в электроснабжении (например, водопонижение), обязательно за- питываются по кольцевой системе.

Преимущества радиальной сети - в возможности ее развития участками по мере потребности. На практике часто применяют схемы смешанного типа. На рис. 15.6 показана возможность кольцевого питания потребителя 2 и 3 от одного источника.

Проектирование сети временного электроснабжения выполняют в два этапа. Прежде всего находят оптимальную точку размещения источника, которая совпадает с центрами нагрузок. При этом протяженность сетей, масса проводов, их стоимость и потери в сети целесообразны. Выбор сечений проводов производят специальным расчетом, излагаемым в курсе «Электротехника». Для ориентировочных расчетов в курсовом и дипломном проектировании можно принимать 1 мм2 сечения провода на 1 кВт мощности потребителя при алюминиевых жилах и 1,5 кВт/мм2 для медных.

Питание осветительных и силовых токоприемников осуществляется от общих магистралей.

Рис. 15.6. Схемы электрической сети:

а - радиальная; б - кольцевая; в - схема смешанного типа; 1 ...6 - потребители

Воздушные магистральные линии устраивают преимущественно вдоль проездов, что дает возможность использовать столбы светильников наружного освещения и облегчает условия эксплуатации. На участках стройки, где работают краны, запрещается применять голые провода. Временные опоры делают из бревен длиной 7...9 м, толщиной в отрубе 14... 18 см. Семиметровые бревна устанавливают на железобетонных пасынках. Глубину заложения принимают обычно равной 1/5 длины столба. Расстояние между столбами, зависящее от массы проводов и прочности опор, составляет не более 30 м. Провода, используемые для сетей, могут быть стальными, алюминиевыми, медными; голыми и изолированными, одно - и многожильными.

Кабели состоят из одной - четырех алюминиевых или медных жил, помещенных в герметическую оболочку из свинца, алюминия или синтетики. Для подключения машин применяют шланговый кабель в усиленной резиновой оболочке. Кабели прокладывают в земле или по опорам. В последнем случае кабель подвешивают на тросе. При большой трудоемкости подвеска кабеля обеспечивает возможность его повторного использования. Границы опасных зон от ЛЭП устанавливаются со СНиП