Низковольтные распределительные линии и требования к электроснабжению на строительных площадках

Низковольтные распределительные линии относятся к цепям, которые через распределительный трансформатор снижают высокое напряжение 10 кВ до уровня 380/220 В, то есть низковольтные линии, идущие от подстанции к конечному оборудованию.

Низковольтные распределительные линии следует учитывать на этапе проектирования схемы подключения подстанций. На заводах для цехов с относительно высоким потреблением электроэнергии часто устанавливаются специальные цеховые подстанции, где трансформаторы напрямую питают различные электрические нагрузки. Для цехов с меньшими нагрузками электроэнергия подается напрямую от основного распределительного трансформатора.

Проектирование размещения низковольтных распределительных линий основано на категории нагрузки, величине, распределении и характеристиках нагрузки. Обычно существует два типа методов распределения: радиальный и стволовой (или древовидный).

Радиальные цепи обеспечивают высокую надежность, но требуют больших инвестиционных затрат. Поэтому в современных низковольтных системах чаще используется стволовое распределение из-за его большей гибкости — при изменении производственных процессов значительные изменения в распределительной цепи не требуются. Таким образом, стволовой метод характеризуется меньшими затратами и большей адаптивностью. Однако по надежности питания он уступает радиальному методу.

1. Типы низковольтных распределительных линий

Существует два метода установки низковольтных распределительных линий: прокладка кабелей и воздушные линии.

Кабельные линии прокладываются под землей, что делает их мало подверженными влиянию природных условий, таких как ветер или лед. Кроме того, поскольку провода не видны на поверхности, они улучшают эстетику городов и окружающую среду зданий. Однако установка кабелей требует больших инвестиционных затрат и более сложна в обслуживании и ремонте. Воздушные линии имеют противоположные преимущества и недостатки. Поэтому, если нет особых требований, для низковольтного распределения обычно используются воздушные линии.

Низковольтные воздушные линии обычно используют деревянные или бетонные опоры, с изоляторами (фарфоровые бутылки), которые фиксируют проводники на поперечинах, установленных на опорах. Расстояние между двумя опорами составляет примерно 30–40 метров на территории заводов и может достигать 40–50 метров в открытых местностях. Расстояние между проводниками обычно составляет 40–60 сантиметров. Маршрут линии должен быть максимально коротким и прямым, обеспечивая удобство монтажа и обслуживания.

1.1 Электроснабжение строительных площадок

Условия электрической нагрузки на строительных площадках отличаются от условий на обычных промышленных предприятиях. Величина и характер нагрузок меняются в зависимости от этапа проекта — например, на начальных этапах строительства в основном используются транспортные и грузоподъемные машины, а на более поздних этапах могут использоваться сварочные машины и т. д. Поэтому общее потребление электроэнергии на площадке должно определяться исходя из максимальной расчетной нагрузки на пиковый этап строительства.

Электроснабжение на строительных площадках является временным. Все электрическое оборудование должно позволять быстрый монтаж и демонтаж. На площадке предпочтительно использовать внешние опорные подстанции. Обычно используются стволовые воздушные линии. При установке линий необходимо убедиться, что они не препятствуют движению, и обеспечить удобство монтажа и демонтажа. В случае подземных работ или строительства туннелей, где пространство ограничено, высота воздушных линий не может соответствовать стандартным требованиям на уровне земли.

В таких случаях, цепи освещения должны использовать безопасное очень низкое напряжение (SELV) ниже 36 В, а для цепей питания двигателей 380/220 В следует использовать гибкие трехфазные четырехжильные кабели с хорошей изоляцией и влагозащитой. Кабели должны прокладываться в соответствии с ходом строительства и отключаться и удаляться, когда они не используются, чтобы обеспечить безопасность.

1.2 Минимальное расстояние между проводниками и землей

Распределительные линии не должны пересекать крыши, сделанные из горючих материалов, и, по возможности, не должны пересекать здания с огнестойкими крышами; если это неизбежно, требуется согласование с соответствующими органами. Вертикальное расстояние между проводниками и зданиями, при максимальном провисании, должно быть не менее 3 метров для линий 1–10 кВ, и не менее 2,5 метров для линий ниже 1 кВ.

При пересечении распределительных линий с линиями связи (низковольтными), линии питания должны быть установлены выше линий связи. Вертикальное расстояние при максимальном провисании должно быть не менее 2 метров для линий 1–10 кВ, и не менее 1 метра для линий ниже 1 кВ.

2. Щиты распределения на строительных площадках

Щиты распределения на строительных площадках можно классифицировать на главные щиты распределения, фиксированные подщиты и мобильные подщиты.

2.2 Главный щит распределения

Если используется автономный трансформатор, как трансформатор, так и последующий главный щит распределения устанавливаются энергоснабжающей организацией. Главный щит распределения содержит главный низковольтный автоматический выключатель, счетчики активной и реактивной энергии, вольтметр, амперметр, переключатель выбора напряжения и индикаторные лампы. Все ветви на строительной площадке подключаются к подщитам, расположенным после этого главного щита.

Если используется опорный трансформатор, как главный, так и подщиты устанавливаются на опоре, с нижней частью корпуса не менее чем на 1,3 метра выше уровня земли. Для крупных трансформаторов, установленных на наземных платформах, могут использоваться закрытые шкафы управления. Подщиты обычно используют автоматические выключатели серии DZ.

Основной выключатель выбирается на основе номинального тока трансформатора, в то время как для ветвей используются выключатели меньшей мощности, размер которых определяется максимальным номинальным током каждой цепи. Для цепей с малым током следует использовать устройства защиты от утечек (УЗО) (максимальная мощность УЗО: 200 А). Количество выключателей ветвей должно превышать спроектированное количество ветвей на один или два, чтобы служить резервными цепями. В распределительных щитах строительных площадок не устанавливаются измерительные приборы, такие как амперметры и вольтметры.

Если используется существующий трансформатор (не предназначенный специально для данной площадки), функции основного и подраспределения объединяются в одном корпусе, с добавлением активных и реактивных счетчиков энергии. Начиная с основного распределительного щита, система использует конфигурацию TN-S с трехфазным пятипроводным соединением, и металлический корпус распределительного щита должен быть подключен к защитному заземляющему (PE) проводнику.

2.3 Фиксированный подраспределительный щит

На строительных площадках прокладка кабелей обычно осуществляется методом прямого закапывания, а система электропитания, как правило, имеет радиальную конфигурацию. Каждый фиксированный подраспределительный щит является конечной точкой своей ветви и, следовательно, обычно размещается вблизи электрооборудования, которое он обслуживает.

Корпус фиксированного подраспределительного щита изготовлен из тонколистовой стали, с верхней частью, защищенной от дождя. Нижняя часть ящика установлена на высоте более 0,6 метров над землей, поддерживаемой уголковыми ножками. Ящик имеет дверцы с обеих сторон. Внутри установлена изоляционная панель, служащая основанием для монтажа электрических компонентов. Ящик оснащен основным выключателем мощностью 200-250 А — четырехполюсным УЗО, размер которого определяется максимальным номинальным током всего подключенного оборудования.

С учетом универсальности, дизайн должен соответствовать общему оборудованию строительной площадки, такому как башенные краны или сварочные машины. За основным выключателем установлены несколько ветвевых выключателей (также четырехполюсные УЗО), мощность которых комбинируется в соответствии с типичными характеристиками приборов, например, 200-амперное основное УЗО с четырьмя ветвями: две по 60 А и две по 40 А. Под каждым ветвевым УЗО установлены держатели фарфоровых предохранителей, обеспечивающие видимую точку разъединения и служащие терминалами для оборудования. Верхние контакты предохранителей подключены к нижним контактам УЗО, в то время как нижние контакты остаются открытыми для подключения оборудования. При необходимости внутри ящика также устанавливаются однофазные выключатели для питания однофазных приборов.

Как конечная точка ветви, каждый фиксированный подраспределительный щит должен иметь повторное заземление для повышения надежности подключения защитного заземления.

После того, как проводники входят в ящик, нейтральный (рабочий ноль) проводник подключается к колодке. Фазные проводники напрямую подключаются к верхним контактам УЗО. Заземляющий (PE) проводник зажимается на болту заземления на корпусе и подключается к повторному заземляющему электроду. Все последующие PE-проводники от этого распределительного щита подключаются к этому же болту.

2.4 Передвижной подраспределительный щит

Передвижной подраспределительный щит имеет ту же внутреннюю конфигурацию, что и фиксированный. Он подключен через гибкий кабель с резиновой изоляцией к фиксированному подраспределительному щиту и перемещается как можно ближе к оборудованию, которое он обслуживает, например, с нижнего этажа на уровень выше. Ящик также использует УЗО, но с меньшей мощностью, чем фиксированные ящики. Добавлены однофазные выключатели и розетки для обеспечения однофазного питания однофазных приборов. Металлический корпус должен быть подключен к защитному заземляющему проводнику.