Радиальная линия. Радиальные и магистральные схемы электроснабжения

При теплоснабжении потребители часто сталкиваются с невысоким качеством горячего водоснабжения (ГВС). Обычно жалобы на ГВС бывают следующие:

· Переменная температура горячей воды, температура резко меняется от горячей к холодной и наоборот, невозможно принимать душ.

· Низкая температура горячей воды, приходится долго сливать воду или даже невозможно дождаться горячей воды.

Указанные проблемы часто бывают связаны не с источником теплоснабжения, а с сетью распределения горячей воды в доме. То есть на вводе в дом имеется горячая вода нужной температуры и давления, а в квартире параметры воды не соответствуют нормам.

Рассмотримпроблему с переменной температурой горячей воды. При потреблении горячей воды необходимой температуры, например для принятия душа, обычно смешивают холодную и горячую воду. Температура будет постоянной при условии, что давление воды не меняется, если же давление воды изменится, то произойдет изменение температуры, то есть температура смешанной воды зависит от давления горячей и холодной воды. Резкое изменение температуры воды наблюдается из-за резкого изменения давления горячей и, как это ни кажется странным, давления холодной воды. Причиной изменения давления является изменение расхода в подводящем трубопроводе и наличие каких-либо «узких мест». К «узким местам» можно отнести частично засорившийся фильтр на вводе в дом, заниженный диаметр фильтра или счетчика воды, частично засорившийся фильтр на вводе в квартиру, «запавший» или засорившийся вентиль на стояке. К «узким местам» можно также отнести переделку стояков, когда металлическую трубу ¾ дюйма (диаметр условный 20 мм) с внутренним диаметром 20 мм меняют на металлопластиковую диаметром 20 мм с внутренним диаметром 16 мм, при этом используются фитинги с внутренним диаметром 14 мм. Сечение стояка при этом снижается более чем в 2 раза. Значительное снижение сечения трубопроводов происходит также на старых металлических трубопроводах со сроком службы более 15 лет.

Таким образом, получается, что соседи, живущие на разных этажах, открывая краны холодной или горячей воды, сливая смывные бачки унитазов, меняют температуру смешанной воды друг у друга.

Методы борьбы с этим относительно простые - нужно очистить фильтры и проверить вентили на стояках, проверить, не имеется ли в доме переделка стояков общего пользования с уменьшением диаметров.

Проблема с низкой температурой горячей воды является более сложной, поскольку это связано с качеством работы циркуляционной линии ГВС. Циркуляционная линия предназначена для препятствия остывания воды в трубопроводах. Циркуляция обеспечивается насосами, установленными в центральном тепловом пункте (ЦТП), если горячая вода готовится вне дома, или насосами в индивидуальном тепловом пункте (ИТП), если горячая вода готовится теплообменниками в доме. Расход воды в циркуляционной линии ниже, чем расход воды при потреблении горячей воды, поскольку задача циркуляционной линии - «обновлять» горячую воду, препятствовать остыванию воды. Сечение циркуляционных трубопроводов значительно ниже, они рассчитаны на постоянный небольшой расход, а стояки горячей воды рассчитаны на пропуск больших мгновенных расходов при одновременном потреблении горячей воды несколькими потребителями.

По устройству разводки трубопроводов ГВС можно разделить на следующие разновидности сетей:

o с нижним розливом - когда подающий трубопровод горячей воды располагается в подвале, а циркуляционный (сборный) - на чердаке (техническом этаже),

o с верхним розливом - когда подающий трубопровод горячей воды располагается на чердаке (техническом этаже), а циркуляционный -в подвале,

o П- образные - когда стояк горячей воды поднимается, к примеру, по кухням, а опускается по ванным комнатам, подающий трубопровод горячей воды и циркуляционный трубопровод располагаются в подвале.

Эти разновидности сетей различно ведут себя при эксплуатации. При движении воды по трубопроводам вода остывает, становится более плотной и стремится вниз, возникает так называемая естественная (гравитационная) циркуляция. В сетях с нижним розливом естественная циркуляция снижает циркуляцию создаваемую насосом, а в сетях с П - образными стояками и верхним розливом естественная циркуляция помогает насосу.

При отключении воды в верхнюю часть трубопроводов попадает воздухи создает воздушные пробки, прекращающие циркуляцию. При П - образных стояках и верхнем розливе воздух может удаляться через водоразборные краны, а при нижней разводке требуется организация воздухосборных баков на чердаке. Таким образом, сети с П - образными стояками, верхним розливом при эксплуатации создают меньше проблем, но наиболее распространенными являются сети с нижним розливом.

На качество работы циркуляционной линии влияют ошибки, совершенные на этапах проектирования и монтажа трубопроводов ГВС. При сетях с нижним розливом необходимо предусматривать воздухосборные баки с автоматическими воздухоотводчиками, при монтаже соблюдать уклоны трубопроводов для исключения создания воздушных пробок.

Для нормальной работы циркуляционной линии необходима её балансировка, то есть равномерное распределение циркуляционного расхода по стоякам. Для этого в конце каждого стояка должна устанавливаться шайба или балансировочный клапан. Сечение шайбы (клапана) должно быть рассчитано на пропуск только циркуляционного расхода. Шайба (клапан) должна устанавливаться на месте врезки стояка ГВС в циркуляционную линию. Диаметр отверстия шайбы может составлять 3-5 мм, размер балансировочного клапана - Ду15. Установка балансировочного клапана предпочтительнее шайбы, поскольку можно оперативно менять настройку, а при засорении клапана для прочистки его нужно полностью открыть и закрыть.

К сожалению, при проектировании не предусматривают установку балансировочных клапанов и балансировочных шайб. Это приводит к тому, что циркуляция происходит только в части стояков - в ближних стояках к вводу горячей воды.Потребители, находящиеся в конце стояка ГВС и близко к циркуляционной линии, получают воду в основном из циркуляционной линии, где температура заведомо на 15⁰ ниже, чем в подающей линии ГВС. Если подающий стояк забит или в нем имеется «узкое место», то горячей воды нормальной температуры дождаться практически невозможно, поскольку вода будет поступать только из циркуляционной линии.

На температуру горячей воды также сильно влияет отсутствие теплоизоляции на разводящих трубопроводах в не отапливаемых помещениях, наличие «греющих полов» от системы ГВС, поскольку линии ГВС не рассчитаны на эти дополнительные нагрузки. Отсутствие или неисправность обратного клапана на циркуляционном трубопроводе на вводе в дом (или в ИТП) может приводить к снижению температуры горячей воды в часы максимального водоразбора из-за обратного тока воды в циркуляционном трубопроводе, подмесе в горячую воду циркуляционной воды.

Для нормальной работы системы ГВС необходимо проверить работу разводящих трубопроводов и установить балансировочные клапаны в местах соединения стояков с циркуляционным трубопроводом. Проверить работу подающего стояка просто - нужно закрыть кран на циркуляционном трубопроводе и проверить - имеется ли горячая вода нормального давления и температуры, отсутствие воды свидетельствует о неисправности подающего стояка. Связь стояка с циркуляционной линией проверяется аналогично - закрывается кран на подающем стояке и проверяется- имеется ли вода с температурой циркуляционной линии и небольшим расходом (при установленных балансировочных клапанах или шайбах), наличие большого расхода из крана является свидетельством отсутствия балансировочного клапана или шайбы. Балансировочные клапаны устанавливаются вместо запорных кранов стояков.

Выводы:Для нормальной работы системы ГВС необходимо:

o Отсутствие переделок стояков с уменьшением диаметра, отсутствие «греющих полов», «узких мест» на разводящих трубопроводах, наличие уклонов и воздухосборных баков с воздухоотводчиками,

o Балансировка системы ГВС при помощи установки балансировочных клапанов или шайб.

Каждый человек хочет обустроить свою жизнь с комфортом. Без системы водоснабжения многоквартирного дома сложно представить себе решение этой задачи. Горячая вода проходит долгий путь от котельной до многоэтажек с конечными потребителями. Задача обеспечить всех жителей многоэтажного дома водоснабжением решается по-разному, есть несколько вариантов.

Схемы подачи горячей воды

Отличием ГВС от ХВС становится необходимость нагрева, поэтому система горячей подачи воды характеризуется большей сложностью. Для разных вариантов обустройства водопровода действуют различные правила, различаются стандарты на качество.

Для обеспечения жителей горячим водоснабжением существует два способа:

• вода берётся из холодной магистрали, а нагревается в местной котельной или бойлерной (обычно находятся в подвале), иногда в каждую квартиру ставится отдельный теплообменник или бойлер для этих целей;
• водоснабжение в жилые помещения МКД осуществляется непосредственно из теплотрассы, этот способ имеет наибольшее распространение, так строились дома в СССР из-за более простого обслуживания.

Первый способ обладает важным достоинством, качество воды при такой подаче отвечает требованиям ГОСТ Р 51232-98 («Питьевая вода»).

Подача из теплотрасс осуществляется с использованием большого количества насосов. Нагрев осуществляется на котельной, а теплоноситель не должен потерять свою температуру по мере движения к потребителям. Поэтому большое внимание уделяется теплоизоляции, позволяющей существенно снизить неминуемые потери. Трубы теплотрасс прокладываются под и над землёй. Прокладка над землёй делает более простым ремонт, однако в сильные морозы вода так быстрее остывает. Заменять проложенные над землёй трубы гораздо проще.

Особенности схем подачи воды

Эффективность схемы водоснабжения МКД зависит от правильной разводки труб. Когда вода доходит до микрорайона, следует разветвление на более мелкие участки, до каждого здания идёт своя трасса. Далее в водопроводной сети действует деление по этажам, а уже на этаже трубопровод разветвляется по квартирам. После каждого разделения используются трубы меньшего диаметра, чтобы в водоснабжении сохранялось соответствующее давление.

Присутствует обратка, по которой происходит движение в обратном направлении с образованием общего контура. Так обеспечивается постоянная циркуляция, циркуляционное движение выполняется сверху вниз и обратно до подвальных помещений.

Циркуляция становится фактором, благодаря которому температура водоснабжения остаётся практически одинаковой на всех этажах.

Создание условий для обеспечения постоянной температуры учитывается ещё на стадии разработки проекта многоквартирного дома. Для правильной циркуляции водоснабжения используются насосы. Соблюдаются нормы температурного режима, температура воды колеблется в пределах от 65 до 75 градусов по Цельсию. Такой стандарт применяется по нескольким причинам:

• высокая температура воды приводит к смерти болезнетворных бактерий;
• чересчур горячая вода способна вызвать ожоги;
• температурные границы выбраны с учётом продолжительной работы сети.

В редких случаях продолжает использоваться тупиковая схема водоснабжения горячей воды МКД, где теплоноситель остывает в квартире, пока его не израсходуют. Подобная система приводит к чрезмерной трате воды, становится финансово невыгодной для конечных потребителей и обслуживающей организации, которая из-за ограничений в таком случае не имеет возможности обеспечить услуги подходящего уровня.

Разводка труб в квартире

Разводка для водоснабжения ГВС не отличается от холодного, есть лишь пара нюансов. Отдельным потребителям горячая вода не нужна, некоторые используют свои ресурсы для нагрева. Стиральной и посудомоечной машине сами могут обеспечить себя рабочей жидкостью нужной температуры. Это касается и некоторого иного сантехнического оборудования, где горячее водоснабжение не нужно, а нагрев осуществляется собственными силами.

Используются следующие способы прокладки труб:

• прокладка труб для холодной и горячего водоснабжения друг над другом, тогда верхняя будет применяться для водоснабжения ГВС;
• при горизонтальной прокладке правая труба относится к ГВС;
• открытый и закрытый способы, для которых действуют описанные выше правила.

В случае розлива воды закрытые способы прокладки вызывают дополнительные препятствия, чтобы поменять испортившиеся трубы. Иногда требуется, чтобы замена производилась в короткий срок, это опять же относится к достоинствам открытых схем. Укладка труб в углублениях или специальных панелях применяется для придания квартире эстетичного вида. Торчащий трубопровод способен испортить видом дорогой ремонт, в котором каждая деталь имеет значение.

Транспортировка воды от магистральной линии конечным потребителям. Старые схемы обладают низкой эффективностью, при ремонтных работах замененные системы водоснабжения прокладываются с применением усовершенствованных технологий. Новые способы позволяют не терять теплоносителю температуру благодаря постоянной циркуляции. Обеспечивается достойное качество воды на любом этаже, проблемы с разницей температур остались в прошлом.

Распределение электрической энергии по предприятию на напряжении выше 1000 В производят с помощью радиальных или магистральных линий. Под радиальной линией подразумевают такую, все нагрузки которой сосредоточены на ее конце (рис. 1, а, б); под магистральной – такую, нагрузки которой рассредоточены вдоль ее длины, т.е. отбор мощности от которой осуществляется в нескольких точках (рис. 2). Схему (сеть), состоящую только из радиальных линий, называют радиальной схемой (сетью), только из магистральных – магистральной, а из радиальных и магистральных – смешанной.

На первой ступени распределения энергии применяются:

а) при передаваемых мощностях около 50 MB-А и более - магистральные или радиальные линии 110 - 220 кВ, питающие подстанции глубокого ввода;

б) при передаваемых мощностях от 15 - 20 до 60 - 80 MB-А – магистральные (иногда радиальные) токопроводы 6 - 10 кВ;

в) при передаваемых мощностях менее 15-20 MB-А - магистральные или радиальные кабельные сети 6 или 10 кВ.

На второй ступени распределения применяются как радиальные, так и магистральные схемы.

Магистральные схемы напряжением 6 - 10 кВ при кабельных линиях применяются:

а) при расположении подстанций, благоприятствующем прямолинейному прохождению магистрали;

б) для группы технологически связанных агрегатов, если при остановке одного из них требуется отключение всей группы;

в) во всех других случаях, когда они имеют технико-экономические преимущества.

Радиальные схемы следует применять при нагрузках, расположенных в различных направлениях от источника питания.

К преимуществам радиальных схем относятся простота выполнения и надежность эксплуатации электрической сети; а также возможность применения быстродействующей защиты и автоматики.

Недостатки радиальных схем: 1) большое количество используемой высоковольтной аппаратуры, что приводит к удорожанию распределительных устройств и увеличению их габаритов; 2) повышенный расход кабельной продукции в связи с увеличением сечений кабелей против экономически целесообразных и суммарной длины кабельных линий.

Рисунок 1.

Магистральные схемы электроснабжения дают возможность снизить затраты за счет уменьшения количества используемых аппаратов и уменьшения длины питающих линий. На схемах рис. 2, а показано питание цеховых ТП с помощью так называемых одиночных магистралей. При одностороннем питании таких магистралей основным их недостатком (по сравнению с радиальными схемами) является меньшая надежность электроснабжения, так как при повреждении магистрали происходит отключение всех потребителей, питающихся от нее. Надежность питания будет повышена при подаче напряжения на второй конец магистрали от другого источника. В этом случае образуется кольцевая магистраль, от которой при наличии двухтрансформаторных подстанций могут питаться приемники второй категории. Для повышения надежности магистральных схем могут применяться и другие ее модификации, например схема двойных сквозных магистралей (рис. 2, 6), когда две магистрали поочередно заводятся на каждую секцию подстанций; эта схема позволяет питать нагрузку первой категории.

На предприятиях средней и большой мощности широкое применение находит так называемый глубокий ввод - это система электроснабжения с максимально возможным приближением высшего напряжения (35 - 220 кВ) к электроустановкам потребителей с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации и аппаратов. На предприятиях средней мощности линии глубоких вводов заходят непосредственно от энергосис-

Рисунок 2.

темы. В этом случае практически происходит объединение линий питающей сети 35 -220 кВ с линиями распределительной сети первой ступени распределения. На более крупных предприятиях глубокие вводы отходят от УПР или ГПП. Линии глубоких вводов проходят по территории предприятия в виде радиальных КЛ или ВЛ или в виде магистралей с ответвлениями к наиболее крупным пунктам потребления электроэнергии. Схема подстанции глубокого ввода 35 - 220 кВ приведена на рис. 3. При системе глубокого ввода напряжения 35 - 220 кВ на предприятии могут устанавливаться понижающие трансформаторы 220/6 - 10 кВ; 110/6 - 10 кВ; 35/6 - 10 кВ или 35/0,4 кВ. Применение схем глубокого ввода снижает протяженность распределительной сети 6 - 10 кВ или даже вообще ликвидирует ее. Таким образом, глубокий ввод снижает затраты на распределительную сеть и повышает надежность электроснабжения.

Цеховые сети напряжением до 1000 В выполняются по радиальной, магистральной и смешанной схемам.

Рисунок 3.

Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания, например, от распределительного щита 380/220 В цеховой ТП отходят линии, питающие крупные электроприемники (например, двигатели) или групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии, питающие более мелкие групповые РП или мелкие электроприемники.

Радиальными выполняются сети насосных или компрессорных станций, а также сети пыльных, пожароопасных и взрывоопасных помещений. Распределение электроэнергии в них производится радиальными линиями от РП, вынесенных в отдельные помещения. Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания, в них легко может быть применена автоматика. Недостатком радиальных схем является то, что при них требуются большие затраты на установку распределительных щитов, прокладку кабелей и проводов.

Магистральные схемы находят наибольшее применение при

более или менее равномерном распределении нагрузки по площади цеха (например, для питания двигателей металлорежущих станков в цехах механической обработки металлов). Применяются магистральные схемы и в других случаях. Так, если технологический агрегат имеет несколько электроприемников, осуществляющих единый, связанный технологический процесс, и прекращение питания любого из них вызывает необходимость прекращения работы всего агрегата, то в таких случаях надежность электроснабжения вполне обеспечивается при магистральном питании. В отдельных случаях, когда требуется весьма высокая степень надежности питания в непрерывном технологическом процессе, применяется двустороннее питание магистральной линии.

Применение магистральных схем позволяет отказаться от применения громоздкого и дорогого распределительного устройства или щита низкого напряжения.

На практике для питания цеховых потребителей применяются обычно смешанные схемы - в зависимости от характера производства, окружающей среды и т.п.

В целом, внутризаводскую систему электроснабжения можно представить в виде многоуровневой сложной иерархической системы. В общем случае количество уровней такой системы равно шести, причем номера уровней повышаются по мере увеличения их значимости в системе электроснабжения.

К первому уровню (1УР) относятся зажимы отдельных электроприемников, на которые подается напряжение, ко второму (2УР) -групповые распределительные пункты 380/220 кВ (силовые шкафы - ШС, осветительные щиты - ЩО и т.п.) и распределительные шинопроводы (ШР), к третьему (3УР) - цеховые ТП, к четвертому (4УР) - шины РП 6 - 10 кВ, к пятому (5УР) - шины 6 - 10 кВ ГПП, к шестому (6УР) - все предприятие в целом (т.е. 6УР относится к точкам раздела сетей потребителя и электроснабжающей организации).

В частных случаях количество уровней может быть больше или меньше шести - в зависимости от конкретных условий. Так, например, между 1УР и ЗУР может быть не один групповой распределительный пункт, а два - в том случае, если от ГРП питаются более мелкие РП, от которых получают питание мелкие электроприемники. В этом случае количество уровней увеличивается. Или на предприятии могут отсутствовать РП четвертого уровня - в этом случае количество уровней уменьшается. Кроме того, уровни, имеющие разные номера, могут объединяться. Так, при питании высоковольтных (6-10 кВ) электродвигателей от шин РП объединяются 2УР и 4УР, а непосредственно от шин ГПП - 2УР и 5УР. Наибольший интерес представляет объединение разных уровней с 6УР, отражающее тот факт, что потребители могут получать питания от разных уровней - в зависимости от вида пункта приема электроэнергии. Можно считать количество потребителей, получающих энергию от уровня п+1 на порядок меньше, получающих ее от уровня п. Если от 2УР питаются 90% потребителей (включая квартиры и индивидуальные жилые дома), то от 3УР -9%, от 4УР - 0,9%, от 5УР - 0,09% и от 6УР - 0,01%. Деление СЭС на уровни отражает разницу свойств, характеризующих потребителей различных уровней, и, как следствие этого, различие требований, предъявляемых ими к электроснабжению: с повышением номера уровня эти требования ужесточаются. Это касается, прежде всего, требований к надежности и качеству электроэнергии. От того, на каком уровне находится пункт приема электроэнергии, зависит организация обслуживания электроустановок потребителя. Если 6УР и 2УР, то у потребителя нет постоянного электротехнического персонала, обслуживающего его электроустановки. Обслуживанием электрооборудования занимается специально приглашаемый для этого персонал. При 6УР и 3УР у потребителя, как правило, уже есть электромонтеры, но нет специальных инженеров-электриков; эксплуатацией электрохозяйства занимается отдел главного механика. Когда 6УР и 4УР, то на предприятии создаются отдел главного энергетика и электроцех, обслуживающие электроустановки до 1000 В; капитальный ремонт электрооборудования производится специальными сторонними организациями, электроустановки выше 1000 В также обслуживаются сторонними организациями. В тех случаях, когда 6УР и 5УР, на предприятии уже может быть персонал, имеющий доступ к обслуживанию оборудования 6 - 10 кВ, но капитальный ремонт его, как правило, производится сторонними организациями.

Как все элементы вновь сооружаемых, реконструируемых и модернизируемых СЭС, так и СЭС, в целом, должны удовлетворять всем требованиям действующих Правил устройства электроустановок. При эксплуатации СЭС должны соблюдаться нормы Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ), а также Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок (ПТБ). Персонал, эксплуатирующий электроустановки, называется электротехническим персоналом (электроперсоналом). Весь электроперсонал разделяется на пять квалификационных групп (самая высокая группа - пятая). Для получения (и подтверждения) группы электроперсонал периодически проходит проверку знаний - на знание относящихся к его сфере деятельности положений (ПТЭ), (ПТБ) и должностных инструкций и обслуживаемого оборудования.