Здоровье компьютера: правильное питание

Компьютерный класс: проект электроснабжения

Необходимо было переоборудовать одну из квартир в нашем доме под офис ТСЖ. По рекомендациям было принято решение обратиться в Энерджи.

Екатерина Довольная домохозяйка

Объект: . Квартира

Площадь: . 58 м.кв

Я-мама трех дочек. С переездом в новую квартиру в Москве столкнулись с проблемой, как разместить троих детей в одной комнате и при этом.

Галина Руководитель отдела ООО «Улыбка»

Объект: . Дом

Площадь: . 680 м.кв

Моя детская мечта, обзавестись своим большим домом, и вот этот момент наступил! Мы с мужем начали думать над проектом, как все будет, что.

Антон Менеджер по продажам

Объект: . Дом

Площадь: . 280 м.кв

С женой решили переехать и заняться строительством нового дома. Понадобилась помощь в проектировании инженерных систем. Долго искали.

Анна Домохозяйка

Объект: . Квартира

Площадь: . 156 м.кв

Заказывала дизайн-проект проект, для квартиры с инженерными проектами в комплекте. Сама не хотела ничего подобного делать и вообще в этом.

Юлия Юлия

Объект: . Дом

Площадь: . 64 м.кв

Давно с мужем мечтали о загородном доме. Купили участок с домом, но дизайн интерьера в нем нам совсем не нравился, мы решили сделать ремонт.

Vladimir Собственник

Объект: . Квартира

Площадь: . 68 м.кв

После приобретения квартиры столкнулись с необходимостью ремонта. По совету знакомых мы обратились в ENERGY-SYSTEM. В минимально сжатые.

Елена Клиент

Объект: . Дом

Площадь: . 98 м.кв

Срочно понадобился проект перепланировки загородного дома. Перебрала кучу компаний, но везде дорого, либо не успевают сделать в назначенный.

Дарья Домохозяйка

Объект: . Квартира

Площадь: . 64 м.кв

Родители на свадьбу подарили нам трехкомнатную квартиру. Но сама квартира была в таком ужасном состоянии, что я даже не знала с чего начать.

Светлана Стоматолог

Объект: . Стоматология

Площадь: . 54 м.кв

Решила открыть частную стоматологию, о которой мечтала с детства. Взяла в аренду помещение, нужен был дизайн-проект, обратилась в Энерджи.

Статьи / Проектирование электрики / Компьютерный класс: проект электроснабжения

Почему случаются скачки напряжения

Прежде чем разбираться в способах защиты от скачков электричества, следует сначала разобраться, что же это такое и почему возникает.

Причина появления скачков напряжения на сухом техническом языке называется «перекос фаз». В чём тут дело — в РФ для обеспечения жилых домов, предприятий и учреждений чаще всего применяется трёхфазная система питания: три фазы по 220 вольт с фазовым сдвигом в 120 градусов, а также «нулевой» провод. Между любой из фаз и «нулём» в нормальном режиме работы держится наше обычное 220-вольтовое напряжение (оно называется фазовым), а между каждой фазой — 380 вольт (линейное напряжение). Но иногда случается так, что либо на одной из фаз резко подскакивает напряжение, либо выходит из строя «нуль» (случается разрыв или увеличивается сопротивление), что и приводит к перекосу. Таким образом в электросети одномоментно возникает произвольно повышенное напряжение, которое способно буквально сжечь проводку и подключенную бытовую технику (даже если оно не такое высокое — срок жизни устройств всё равно будет укорочен от подобных «ударов»).

Почему же это происходит? Причин очень много. Наиболее частые для наших краёв: аварии на больших предприятиях, потребляющих ОЧЕНЬ много электроэнергии; одновременное включение обогревателей в многоквартирном доме в холод; некачественная настройка электрооборудования после замены; аварии на линиях (например, падение деревьев на ЛЭП); перегрузки трансформаторных подстанций и т.д.

Вообще-то сама архитектура современных (да и старых, образца 60-70-х годов) электросетей предусматривает по умолчанию, что напряжение в них может и будет «скакать», но даже наиболее современные и защищённые физически не смогут выдержать «сброс» напряжения с крупного завода или полный разрыв «нуля». Таким образом, даже современные многоквартирные дома не защищены от перекоса фаз на все 100%, так что придётся предохраняться самостоятельно. Сделать это можно с помощью специальных устройств — сетевых фильтров, стабилизаторов напряжения или источников бесперебойного питания.

Линейные и нелинейные нагрузки

Если мы подключим к источнику синусоидального переменного напряжения (например, к сети или к ИБП с синусоидальным выходным напряжением) сопротивление, емкость, индуктивность или любое сочетание этих нагрузок, зависимость тока в цепи от времени тоже будет иметь форму синусоиды (рис. 3). Такие нагрузки (потребители электроэнергии) называются линейными.

Если к источнику синусоидального напряжения подключить компьютер, то зависимость тока, потребляемого компьютером, от времени будет иметь вид, показанный на рис. 4.

На рисунке хорошо видно, что компьютер потребляет ток только в моменты, когда напряжение близко к своему максимуму, и не потребляет ток при низком напряжении.

Нагрузки, у которых при синусоидальном питающем напряжении форма кривой потребляемого тока заметно отличается от синусоидальной, называют нелинейными. К ним относятся и компьютеры.

Такую форму тока можно получить, если искусственно соединить несколько синусоид, имеющих кратные частоты, – гармоник. Гармоники нумеруют по мере роста их частот. Первая гармоника имеет частоту 50 Гц, вторая – 100 Гц, третья – 150 Гц и так далее. Разложенный на гармоники сигнал обычно представляют в виде спектра – графика, где по верти кали показана амплитуда гармоники (обычно в процентах от действующего значения всего сигнала), а по горизонтали ее номер, причем первую гармонику обычно не показывают. На рис. 5 показан такой график для потребляемого компьютером тока.

Как видно из этого графика, гармоники имеют только нечетные номера. Кроме того, по мере роста частоты (номера гармоники) их интенсивность падает. Наибольшую интенсивность имеет третья гармоника.

Цветовое обозначение классов напряжения

В отечественной практике расчётов и управления энергосистемами при графическом отображении электрических схем сетей и систем принято использовать унифицированное цветовое обозначение классов напряжений. При этом есть несколько стандартов и несколько вариантов цветовых схем классов напряжения, в частности внимания заслуживают прежде всего Стандарт СО ЕЭС и Стандарт ФСК ЕЭС. Таблицах ниже указаны общепринятые цветовые обозначения раздичных классов напряжения по этим стандартам [3] [4] .

Цветовая схема согласно стандарту СО ЕЭС
Класс напряжения	Образец цвета	Цвет в системе RGB
1150 кВ	205:138:255
750 кВ (800 кВ ППТ)	065:065:240
500 кВ	184:000:000
400 кВ (ЛЭП, цепи ППТ)	135:253:194
330 кВ	000:204:000
220 кВ	204:204:000
	128:128:000
150 кВ	170:150:000
110 кВ	070:153:204
27 — 60 кВ	194:090:090
6 — 24 кВ	164:100:164
Генераторное напряжение	204:100:204
Без напряжения	204:204:204
	150:150:150
Заземлено	255:153:000
Перегрузка	255:000:000
Неизвестно	140:140:140

Цветовая схема согласно стандарту ФСК ЕЭС
Класс напряжения	Образец цвета	Цвет в системе RGB
1150 кВ	205:138:255
750 кВ (800 кВ ППТ)	000:000:200
500 кВ	165:015:010
400 кВ	240:150:30
330 кВ	000:140:000
220 кВ	200:200:000
150 кВ	170:150:000
110 кВ	000:180:200
35 кВ; 20 кВ	130:100:050
10 кВ	100:000:100
6 кВ	200:150:100
до 1 кВ	190:190:190
Генераторное напряжение	230:070:230
Обесточено	255:255:255
Заземлено, ремонт	205:255:155

Разница палитр, как не трудно заметить, не драматична и не препятствует использованию ни одной из них, но предагаемый стандартом ФСК вариант, подразумевает работу в программном комплексе с черным фоном, из-за чего обесточенные участки предлагается показывать белым цветом. Таким образом, ориентация на цветовую схему стандарта СО ЕЭС является более удобной для рядовых расчётов. Категорически соблюдать требования к классам напряжения необходимо только при сотрудничестве непосредственно с соответствующими организациями.

Сведения о конструкциях линий электропередач

По конфигурации электрические сети подразделяются на замкнутые и разомкнутые. Примеры сетей различной конфигурации показаны на рис. 1.

Рис. 1. Примеры сетей различной конфигурации: а – разомкнутая сеть; б – простая замкнутая сеть; в – сложнозамкнутая сеть

Разомкнутой называется сеть, которая не содержит замкнутых контуров (за исключением контуров, образуемых разными фазами, а также фазой и нулем). В таких сетях потребители могут получать питание только с одной стороны.

Замкнутой называется сеть, содержащая хотя бы один контур. При этом часть потребителей получает питание с двух и более сторон. Эти сети, в свою очередь, подразделяются на простые замкнутые, которые содержат только один контур, и сложнозамкнутые, содержащие два и более контура.

Воздушные линии включают в себя следующие конструктивные элементы: провода, тросы, опоры, изоляторы и линейную арматуру.

Провода предназначены для передачи электроэнергии. Они могут быть изолированными (для ВЛЗ и ВЛИ) и неизолированными.

Тросы воздушных линий располагаются в верхней части опор и служат для защиты линии от прямых ударов молнии.

Опоры ВЛ предназначены для поддержания проводов и тросов. Опоры подразделяют на анкерные, промежуточные, прямые и угловые. Также существуют специальные виды опор: переходные, транспозиционные и ответвительные. Опоры изготавливают из дерева (до 110 кВ), металлическими (35 кВ и выше) и железобетонными (до 500 кВ).

Изоляторы предназначены для крепления проводов к опорам и для изоляции проводов от опор. Изоляторы подразделяются на штыревые (используются до 35 кВ) и подвесные (35 кВ и выше). Подвесные изоляторы собирают в гирлянды. Число изоляторов в гирлянде зависит от класса напряжения и вида опор.

Линейная арматура включает в себя зажимы, сцепную арматуру, гасители вибраций и демпфирующие петли, а также распорки. Зажимы предназначены для крепления проводов к изоляторам. Сцепная арматура служит для подвески гирлянд на опорах, для соединения многоцепных гирлянд между собой и для соединения проводов и тросов. Распорки используются для фиксации расщепленных проводов фаз относительно друг друга.

Основными типами опор ВЛ являются анкерные и промежуточные. Опоры этих двух основных групп различаются способом подвески проводов. На промежуточных опорах провода подвешиваются с помощью поддерживающих гирлянд изоляторов (рис. 2). Расстояние между промежуточными опорами называется промежуточным пролетом, или просто пролетом, а расстояние между анкерными опорами – анкерным пролетом. Промежуточные опоры устанавливаются на прямых участках ВЛ для поддержания провода в анкерном пролете. Промежуточная опора дешевле и проще в изготовлении, чем анкерная, т. к. благодаря одинаковому тяжению проводов по обеим сторонам она при необорванных проводах не испытывает усилий вдоль линии. Промежуточные опоры составляют 80…90 % общего числа опор.

Рис. 2. Схема анкерного пролета ВЛ и пролета пересечения с железной дорогой

Анкерные опоры предназначены для жесткого закрепления проводов в особо ответственных точках ВЛ: на пересечениях инженерных сооружений (например, железных дорог, ВЛ 330…500 кВ, автомобильных дорог шириной проезжей части более 15 м и т. д.) и на концах ВЛ. Анкерные опоры на прямых участках трассы ВЛ, при подвеске проводов с обеих сторон от опоры в нормальных режимах, выполняют те же функции, что и промежуточные опоры. Но анкерные опоры рассчитываются на восприятие односторонних тяжений по проводам и тросам при обрыве проводов или тросов в примыкающем пролете. Анкерные опоры значительно сложнее и дороже промежуточных, и поэтому число их на каждой линии должно быть минимальным.

Угловые опоры устанавливают в точках поворота линии. Углом поворота линии называется угол α в плане линии (рис. 3), дополненный до 180° к внутреннему углу β линии. Траверсы угловой опоры устанавливают по биссектрисе угла β.

Рис. 3. Угол поворота ВЛ: 1 – подножники опоры; 2 – траверса; 3 – петля

Угловые опоры могут быть анкерного и промежуточного типа. Кроме нагрузок, воспринимаемых промежуточными опорами, на угловые опоры действуют также нагрузки от поперечных составляющих тяжения проводов и тросов. Чаще всего при углах поворота линий до 20° применяют угловые опоры анкерного типа.

На ВЛ применяются специальные опоры следующих типов: транспозиционные – для изменения порядка расположения проводов на опорах; ответвительные – для выполнения ответвлений от основной линии; переходные – для пересечения рек, ущелий и т. д.

Транспозицию применяют на линиях напряжением 110 кВ и выше протяженностью более 100 км для того, чтобы сделать емкость и индуктивность всех трех фаз цепи ВЛ одинаковыми. При этом на опорах последовательно меняют взаимное расположение проводов по отношению друг к другу на разных участках линии: провод каждой фазы проходит одну треть длины линии на одном, вторую – на другом и третью – на третьем месте. Такое тройное перемещение проводов называют циклом транспозиции (рис. 4).

Рис. 4. Цикл транспозиции проводов одоноцепной линии

Наиболее распространенные расположения проводов и грозозащитных тросов на опорах изображены на рис. 5. Расположение проводов треугольником (рис. 5, а) применяют на ВЛ напряжением 10 кВ и на одноцепных ВЛ напряжением 35…330 кВ с металлическими и железобетонными опорами. Горизонтальное расположение проводов (рис. 5, б) используют на ВЛ напряжением 35…220 кВ с деревянными опорами и на ВЛ напряжением 330 кВ. Это расположение проводов позволяет применять более низкие опоры и уменьшает вероятность схлестывания проводов при образовании гололеда и пляске проводов. Поэтому горизонтальное расположение предпочтительнее в гололедных районах.

На двухцепных ВЛ расположение проводов обратной елкой удобнее по условиям монтажа (рис. 5, в), но увеличивает массу опор и требует подвески двух защитных тросов. Наиболее экономичны двухцепные ВЛ напряжением 35…330 кВ на стальных и железобетонных опорах с расположением проводов бочкой (рис. 5, г).

Деревянные опоры применяют на ВЛ напряжением до 35 кВ включительно. Достоинства этих опор – малая стоимость (в районах, располагающих лесными ресурсами) и простота изготовления. Недостаток – подверженность древесины гниению, особенно в месте соприкосновения с почвой. Эффективное средство против гниения – пропитка специальными антисептиками.

Рис. 5. Расположение проводов и тросов на опорах: а – по вершинам треугольника; б – горизонтальное; в – обратная елка; г – бочка

Металлические (стальные) опоры, применяемые на линиях электропередачи напряжением 35 кВ и выше, для защиты от коррозии в процессе эксплуатации требуют окраски. Устанавливают металлические опоры на железобетонных фундаментах. Эти опоры по конструктивному решению могут быть отнесены к двум основным схемам – портальным (рис. 6, а, б) и башенным или одностоечным (рис. 6, в, г), а по способу закрепления на фундаментах – к свободностоящим опорам (рис. 6, г) и опорам на оттяжках (рис. 6, а–в).

Независимо от конструктивного решения и схемы металлические опоры выполняются в виде пространственных решетчатых конструкций. Анкерные опоры отличаются от промежуточных увеличенными вылетами траверс и усиленной конструкцией тела опоры. На ВЛ напряжением 500 кВ, как правило, применяется горизонтальное расположение проводов. Промежуточные опоры напряжением 500 кВ могут быть портальными свободностоящими или на оттяжках. Наиболее распространенная конструкция опоры напряжением 500 кВ – портал на оттяжках (рис. 6, а). Для линии напряжением 750 кВ применяются как портальные опоры на оттяжках, так и V-образные опоры типа «Набла» с расщепленными оттяжками. Основным типом промежуточных опор для линий напряжением 1150 кВ являются V-образные опоры на оттяжках с горизонтальным расположением проводов (рис. 6, б).

Рис. 6. Металлические опоры: а – промежуточная одноцепная на оттяжках напряжением 500 кВ; б – промежуточная V-образная напряжением 1150 кВ; в – промежуточная опора ВЛ постоянного тока напряжением 1500 кВ; г – свободностоящая напряжением 110 кВ

Наиболее защищенным видом передачи электроэнергии, но к тому же дорогим является кабельная электропередача.

Кабельные линии прокладывают в земляных траншеях, специальных кабельных сооружениях, на эстакадах, в галереях, открыто по стенам зданий и сооружений, в трубах, во внутрицеховых помещениях промышленных предприятий, а также коллекторах – подземных сооружениях, предназначенных для прокладки в них кабелей совместно с линиями связи и другими коммуникациями.

Каждый вид специального сооружения для прокладки кабелей характеризуется максимальным количеством силовых кабелей, которые можно в нём проложить. Траншея – 6 кабелей, канал –24, блок – 20, туннель – 72, эстакада – 24, галерея – 56.

Редко отдаётся предпочтение какому-либо одному виду прокладки кабелей. Обычно применяют смешанную прокладку, когда в зависимости от конкретных условий является целесообразным комбинированное исполнение различных способов прокладки кабельных линий.

Кабели, в зависимости от уровня напряжения и предназначения, имеют различное конструктивныое исполнение. В цепях 220/380 В, которые преимущественно применяются в трехфазных системах с заземленной нейтралью, кабели изготовляются в основном в четырехжильном исполнении (три фазных проводника и один нулевой для соединения с заземленной нейтралью – рис. 7), хотя выпускаются и трехжильные кабели. В качестве электрической изоляции жил и защитных оболочек кабелей применяются пластмассы преимущественно на основе поливинилхлоридных (ПВХ) пластикатов. Форма токопроводящих жил чаще всего секторная, т. к. она позволяет получить компактную и соответственно экономичную конструкцию кабеля. Однако силовые кабели такого типа выпускаются и с круглыми жилами. Материал жил – медь.

Рис. 7. Пример типовой конструкции кабеля напряжением до 1 кВ

Силовые кабели среднего напряжения применяются в распределительных сетях с изолированной нейтралью на напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ. Основным напряжением распределительных сетей энергосистем России и стран СНГ является напряжение 10 кВ. В качестве электрической изоляции кабелей среднего напряжения применяется бумажная пропитанная и пластмассовая изоляция. Силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией на напряжение 6 и 10 кВ изготовляются трехжильными. В качестве фазной и поясной изоляции применяется бумага, пропитанная маслоканифольным составом. Такие кабели выпускаются с медными и алюминиевыми жилами секторной формы. Для защиты гигроскопичной изоляции в конструкции кабеля предусмотрена металлическая оболочка из свинца или алюминия. Поверх металлических оболочек накладываются защитные покровы для механической и коррозионной защиты.

Силовые кабели высокого напряжения. К этому классу относятся кабели на напряжение 110, (150), 220, (380) и 500 кВ применительно к номинальным напряжениям систем электропередачи, принятых в России и странах СНГ. Напряжения 150 и 380 кВ используются в отдельных случаях.

К электрической изоляции кабелей высокого напряжения предъявляются высокие требования в части электрической прочности, высокой надежности в течение длительных сроков службы (35 и более лет). Напряженности электрического поля в изоляции таких кабелей составляют от 7 до 15 кВ/мм, т. е. являются наиболее высокими по сравнению с напряженностями поля в любых электротехнических аппаратах и устройствах. Напряженность электрического поля является одним из главных параметров, обеспечивающих приемлемые конструктивные размеры (диаметры) кабелей. Высокие рабочие напряженности электрического поля ставят серьезные научно-технические проблемы с точки зрения обеспечения высокого ресурса работы кабелей. Эти проблемы успешно решены для двух видов электрической изоляции кабелей: бумажно-пропитанной, работающей под избыточным давлением масла (маслонаполненные кабели – МНК), и из сшитого полиэтилена (ПЭ) с применением соответствующих технологий, обеспечивающих чистоту и требуемое качество изоляции.

В конструкциях и технологии изготовления МНК приняты меры для обеспечения надежной работы изоляции при высоких напряженностях электрического поля:

• изоляция кабеля в процессе эксплуатации находится под постоянным избыточным давлением изоляционного масла для предотвращения частичных разрядов в структуре изоляции;
• технология изготовления кабеля предусматривает тщательную термовакуумную обработку изоляции и масла для обеспечения минимальных диэлектрических потерь в изоляции, которые определяют высокий ресурс работы кабеля.

На рис. 8 приведена конструкция МНК высокого давления в стальной трубе.

Кабели высокого напряжения со сшитой ПЭ-изоляцией имеют ряд важных преимуществ в эксплуатации по сравнению с МНК:

• не требуют систем подпитки маслом и сигнализации давления, что снижает трудоемкость обслуживания и капитальные затраты на сооружение кабельных линий;
• позволяют осуществлять прокладку без ограничения разностей уровней на трассе;
• снижают трудоемкость монтажных работ при сооружении кабельных линий;
• экологически безопасны (отсутствует утечка масла в грунт, что наблюдается при эксплуатации МНК);
• имеют повышенную нагрузочную способность и стойкость к токам короткого замыкания за счет более высокой теплостойкости изоляции из сшитого ПЭ по сравнению с пропитанной бумагой.

Рис. 8. Конструкция маслонаполненного кабеля высокого давления в стальной трубе: 1 – бумажная изоляция, пропитанная маслом; 2 – стальная труба; 3 – экран из медной ленты; 4 – медная проволока скольжения; 5 – токопроводящая жила; 6 – антикоррозийное покрытие

Рис. 9. Конструкция кабеля высокого напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ: 1 – токопроводящая жила; 2 – экран по токопроводящей жиле; 3 – изоляция; 4 – экран по изоляции; 5, 7 – водонабухающие ленты; 6 – проволочный экран; 8 – нагружная оболочка

Напряженность электрического поля в пластмассовой изоляции находится на уровне напряженности в бумажно-пропитанной изоляции и составляет от 6 до 15 кВ/мм, в зависимости от номинального напряжения кабелей. Типовая конструкция кабеля высокого напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ показана на рис. 9.