Осветительная установка состоит из осветительных приборов (светильников) и электропроводки.
Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями. Электропроводки применяют в осветительных и силовых сетях переменного тока напряжением до 660 В и выполняют изолированными проводами и небронированными кабелями малых сечений. По способу выполнения электропроводки разделяют на открытые, проложенные по конструкциям, в стальных коробах, трубопроводах, и скрытые — в стенах, перекрытиях и т.д.
Короб — конструкция прямоугольного или другого профиля, предназначенная для прокладки в ней проводов и кабелей внутри помещений. Открытые короба называются лотками.
На промышленных объектах чаще всего применяют открытые электропроводки, например тросовые, как более простые и экономичные. Для них используют специальные тросовые провода APT или АВТ со стальным тросом, а также АПР, АПВ, кабель АВРГ, АВВГ, АНРГ и др.
Для защиты от внешних механических воздействий и окружающей среды проводку выполняют изолированным проводом в стальных или пластмассовых трубах.
Наименьшие сечения медных изолированных проводов и кабеля при прокладке внутри помещений — 1 мм2, алюминиевых жил — 2,5 мм2. В осветительных сетях используют преимущественно провода и кабель с алюминиевыми жилами. В РУ для цепей вторичной коммутации и освещения применяют провода и кабели следующих марок: ПРО — провод в оплетке, покрытой лаком, ПРГЛ — провод гибкий, АПР — провод с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией в пропитанной оплетке, ПВ — провод с медной жилой и поливинилхлоридной изоляцией, АПВ — с алюминиевой жилой, АПН — с резиновой натриевой изоляцией без оплетки, АВРГ — кабель с алюминиевой жилой и резиновой изоляцией в поливинилхлоридной оболочке, АНРГ — кабель с резиновой маслостойкой негорючей оболочкой.
Светильником называется устройство, состоящее из осветительной арматуры и источника света (лампы). В светильниках применяются лампы накаливания и люминесцентные.
Лампы накаливания действуют по принципу лучеиспускания. В качестве нити накаливания используется спираль из вольфрама, нагреваемая электрическим током до 2600 - 3000°С. Изготавливают вакум-ные (мощностью до 45 Вт) и газонаполненные лампы (смесь аргона с азотом или криптоном). Для освещения открытых пространств применяют мощные лампы накаливания с ксеноном или галогеном. Лампы накаливания просты по конструкции, обладают высокой надежностью и не требуют для включения специальных пусковых устройств (кроме ксеноновых). К недостаткам таких ламп относятся: низкий КПД (5 - 7 %) и значительное отличие их спектрального состава от спектра дневного света.
В люминесцентных лампах световой поток определяется в основном свечением ламинофоров под воздействием ультрафиолетового излучения электрического разряда.
Рис. 16. Люминесцентная лампа
Люминесцентная лампа (рис. 16) представляет собой стеклянную трубку 2, покрытую внутри люминофором 3; трубка заполнена парами ртути в смеси с аргоном и герметически запаяна. На ее концах имеются цоколи с контактными штырьками 1 для подключения лампы в цепь. Со штырьками соединены катоды 4 (нити подогрева). При включении лампы между катодами происходит разряд электричества, который воздействует на пары ртути. Это сопровождается ультрафиолетовым излучением, вызывающим свечение люминофора.
Люминесцентные лампы отличаются от ламп накаливания различным цветом излучения, который зависит от химического состава люминофора.
Для освещения улиц, цехов промышленных предприятий и других объектов применяются ртутные лампы высокого давления ДРЛ (рис. 17). Она состоит из стеклянного баллона 2 с резьбовым цоколем 1. В центре баллона закреплена ртутно-кварцевая горелка (трубка) 3, заполненная аргоном, к которому добавлена капля ртути. Современные четырехэлектродные лампы имеют главные катоды 4 и дополнительные электроды 5, подключенные к катоду противоположной полярности через дополнительный угольный резистор 6. Дополнительные электроды облегчают зажигание лампы и содействуют ее более стабильной работе.
При подаче напряжения между близко расположенными главным катодом и дополнительным электродом обратной полярности на обоих концах горелки начинается ионизация газа, а затем разряд переходит на участок между главными катодами,
так как они включены в цепь без дополнительных сопротивлений (поэтому напряжение между ними большее).
Электрический разряд в газе образует видимое голубовато-зеленое и невидимое ультрафиолетовое излучение, которое вызывает красноватое свечение люминофора. В результате получается свет, напоминающий дневной. Лампы типа ДРЛ выпускаются мощностью 80 -1000 Вт.
Главные преимущества люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания следующие: высокая экономичность (например, лампа белого света ЛБ мощностью 20 Вт дает световой поток 980 лм, а лампа накаливания мощностью 60 Вт имеет световой поток 660 лм); хороший спектр излучения, невысокая температура нагрева и большой срок службы (более 10000 часов).
Недостатками люминесцентного освещения являются: пониженный коэффициент мощности (cos f); неустойчивая работа и ненадежное зажигание при температуре ниже —5 °С; необходимость в пускорегулирующих аппаратах и сложность схем включения; инерционность зажигания (до 10мин); пульсация светового потока, обусловленная колебанием переменного тока промышленной частоты. Она отрицательно влияет на зрение и приводит к возникновению стробоскопического эффекта (вращающиеся и движущиеся детали механизмов кажутся неподвижными или вращающимися в обратном направлении), что может вызвать опасные ситуации для людей, работающих в цехах промышленных предприятий).
С целью повышения эффективности люминесцентного освещения применяют компенсирующие устройства (для повышения cos f), специальные схемы включения ламп (для уменьшения пульсаций светового потока), особые светильники и схемы (для устойчивой работы ламп при низкой температуре).
Наиболее современными источниками света являются металлогалогенные лампы (МГЛ), в колбу которых вводятся галогены различных металлов. Для общего освещения применяются МГЛ типа ДРИ (дуговая, ртутная с йодными добавками).
Самыми экономичными источниками света являются натриевые лампы, у которых световая отдача достигает сотен люмен на один ватт (применяются для освещения автострад, туннелей, товарных станций и т.д.). В натриевых лампах высокого давления используется разряд в парах натрия, ртути и зажигающем газе ксеноне. Натриевые лампы типа ДНаТ (дуговые, натриевые, трубчатые) используются для освещения улиц, площадей и больших открытых пространств.
При освещении больших территорий (карьеры, сортировочные станции) применяются более мощные (от 2 до 50 кВт) ксеноновые трубчатые лампы типа ДКсТ, которые зажигаются с помощью пускового устройства, вырабатывающего высоковольтный (до 30 кВ) высокочастотный импульс напряжения, под действием которого в ксеноне возникает разряд.
Плановый ремонт осветительной установки проводят одновременно с ремонтом всего оборудования РУ: проверяют целость щитков, рубильников, выключателей, автоматов, предохранителей, штепсельных розеток, светильников, изоляции проводов. Контактные соединения при необходимости зачищают. Перегоревшие лампы заменяют новыми. Патроны должны быть надежно закреплены и не вращаться при замене лампы. Стеклянные колпаки протирают или промывают (при большом загрязнении).
После ремонта проверяют сопротивление изоляции электропроводки и понижающего трансформатора.
18. Ремонт заземляющего устройства
Корпуса электрооборудования при повреждении изоляции токоведущих частей оказываются под напряжением, что может привести к тяжелому несчастному случаю. Для обеспечения защиты людей от поражения электрическим током выполняют заземляющие устройства и соединяют (заземляют) с ними корпуса электрооборудования и другие части электроустановки. Это так называемое 11 защитное заземление. Существует также "рабочее заземление", необходим06 для обеспечения нормальных режимов работы оборудование например заземление нулевого провода (вывода) трансформатора.
Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем называется один или группа, металлических проводников, соприкасающихся с землей, заземляющим проводником — металлический проводник, соединяющиx заземляемые части электроустановки с заземлителем.
Если через заземлитель пропустить ток и замерить напряжение относительно земли на различных расстояниях, то оказывается, что чем дальше от заземлителя, тем меньше напряжение. На расстоянии более 20 м оно почти равно нулю. Между любыми двумя точками, находящимися на пути прохождения тока замыкания на землю, существует разность потенциалов. Поэтому человек, который находится в этой зоне, оказывается под воздействием шагового напряжения Um. Существует также напряжение прикосновения U„, под которым оказывается
человек, прикоснувшийся к заземленному корпусу электрооборудования при повреждении изоляции одной из фаз (р*10- 18).
В зависимости от времени воздействия установлены допустимые напряжения прикосновения для РУ и ТП; свыше 1000 В с глухозаземленной нейтралью при продолжительности воздействия до 0,2 с — 500В; 0,5с - 200В; 0,7с - 130В; 1с - 100В; 1 - Зс - 65В.
Рис. 18. Распределение потенциалов в зоне расположения контура заземления: 1 - контур заземления; 2 - трансформатор, имеющий пробой изоляции на корпус; Un - напряжение прикосновения; Uш - напряжение шага
Заземление электроустановок необходимо выполнять: при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В постоянного тока — во всех случаях; при напряжении выше 42В переменного тока и 110В постоянного тока — в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных установках; при всех напряжениях переменного и постоянного тока — во взрывоопасных помещениях.
Заземлять необходимо: корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников, приводы электрических аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов, каркасы распределительных щитов и щитов управления, щитков и шкафов, металлические оболочки и броню контрольного и силового кабеля, металлические конструкции с установками электрооборудования, металлические корпуса подвижных и переносных электроприемников.
Не заземляют: арматуру изоляторов и осветительную арматуру, если они установлены на деревянных опорах линий электропередачи; оборудование на заземленных металлических конструкциях; корпуса электроизмерительных приборов, расположенных на щитках, а также на стенах камер РУ, и т. п.
В цепи заземления (чтобы избежать разрыва) не должны устанавливаться предохранители, разъединители и другие коммутационные аппараты, а заземление оборудования необходимо выполнять параллельным соединением с заземляющим контуром.
Заземлитель и заземляющие проводники соединяют сваркой и, как исключение, болтами. Соединение заземляющих проводников с металлоконструкциями также выполняют сваркой, а с корпусами электрических аппаратов и машин — болтами. Контактные поверхности болтовых соединений должны быть зачищены до металлического блеска и покрыты тонким слоем вазелина. Открыто проложенные проводники заземления окрашивают полосками краской желтого и зеленого цвета. Заземляющие проводники внутри сырых помещений должны находиться от стены на расстоянии 10 - 20 мм.
Примеры выполнения заземления оборудования и металлических конструкций в РУ показаны на рис. 19.
При ремонте оборудования РУ проверяют состояние заземляющего устройства и окрашивают открыто проложенные заземляющие проводники. При этом измеряют сопротивление заземления, выборочно раскрывают грунт, чтобы убедиться в отсутствии коррозии заземляющего устройства.
При осмотре надежность мест сварки контролируют легкими ударами молотка. При наличии пробивных предохранителей проверяют их состояние.
Рис. 19. Заземление: а — масляного выключатели; 6 — разъединителя; 1 — магистраль заземления; 2 — привод; ; 3, 4 — рамы масляного выключателя и разъединителя
Измерение сопротивления заземляющего устройства чаще всего выполняют с использованием амперметра и вольтметра (рис. 20) или приборов МС-08 завода "Энергоприбор", Ф4103-М1 Яманского ПО "Мегаомметр". Между заземляющим устройством 3 и вспомогательным токовым электродом Т пропускают однофазный переменный ток /, измеряемый амперметром А. Между заземлителем 3 и электродом Т в землю забивают еще один вспомогательный потенциальный электрод П и замеряют напряжение U вольтметром V.
Рис. 20. Схема измерения сопротивления заземления методом амперметра и вольтметра
Измерение сопротивления заземляющего устройства выполняют в таком порядке. Сначала вольтметром проверяют отсутствие напряжения между электродом П и заземлителем 3. Если вольтметр V показывает напряжение, то, изменяя направление расположения электродов или увеличивая пропорционально расстояния между ними, добиваются, чтобы стрелка вольтметра показывала нуль или близко к нему. После этого включают в сеть переменного тока трансформатор Тр при полном сопротивлении R и увеличивают ток и одновременно снимают показания амперметра и вольтметра. Затем вычисляют сопротивление заземления:
Яз = U/I.
Выполняют не менее трех измерений и за величину R3 принимают среднеарифметическое значение.
Преимуществами такого способа измерения сопротивления заземляющего устройства являются точность и возможность определения очень малых сопротивлений (до сотых долей ома), а недостатками — наличие двух измерительных приборов и трансформатора, невозможность непосредственного отсчета, повышенная опасность для людей, выполняющих измерение. Этим способом в основном измеряют сопротивление заземляющих устройств электрических станций мощных районных ТП.
Прибор МС-08 имеет три шкалы: 10 - 1000, 1 - 100 и 0,1 -10 Ом. В основе, его работы — принцип одновременного измерения тока и напряжения магнитоэлектрическим лагометром. Он имеет потенциальную и токовую рамки, закрепленные под углом и находящиеся в поле постоянного магнита. Сила тока в потенциальной рамке, подключаемой параллельно П и 3 (рис. 21), пропорциональна падению напряжения U, а ток в токовой рамке, включаемой последовательно с электродом Т, пропорционален току /, проходящему через заземлитель 3. Угол отклонения обеих рамок лагометра в постоянном магнитном поле пропорционален отношению
aU/I=R3.
Рис. 21. Схема измерения сопротивления заземления прибором МС-08
В прибор МС-08 входят генератор постоянного тока с ручным приводом, прерыватель тока, выпрямитель и регулируемый резистор для дополнения сопротивления потенциальной цепи до 1000 Ом. При вращении рукоятки генератора постоянный ток на прерывателе преобразуется в переменный, через зажим li и электрод Т идет в землю, а через зажимы Е1 и Е2 подается на выпрямитель, а затем на потенциальную рамку лагометра и в генератор. Переменный ток /, проходя по земле, вызывает между П и 3 падение напряжения U.
Дополнительные электроды П и Т (стальные стержни длиной около 1 м) забивают на определенном расстоянии в плотный грунт на глубину не менее 0,5 м.
Измерение Дз производят следующим образом. Сначала выполняют компенсацию сопротивления потенциальной цепи. С этой целью переключатель 1 устанавливают в положение "регулировка", вращают генератор (частота 120 - 135 об/мин) и с помощью регулируемого сопротивления 2 добиваются, чтобы стрелка прибора совпала с красной чертой на шкале. После этого переключатель 1 ставят в положение " х 1", продолжая вращать ручку генератора, выполняют измерение по шкале 10 - 1000 Ом. Если стрелка отклонилась незначительно, переключатель переводят в положение "хО, 1" (шкала 1 - 100 Ом) и, если измерение не удовлетворяет, — в положение кх0,001" (шкала 0,1 -10 Ом). При этом стрелка должна отклоняться не менее чем на 2/3 шкалы.
Преимущества прибора МС-08:
• отсутствие сети переменного тока;
• безопасность измерения для людей;
• непосредственный отсчет сопротивления по шкале прибора. Недостатки:
• значительная масса прибора (около 13 кг);
• сравнительно большая погрешность измерения (до 12,5%).
При использовании защитного заземления уменьшается напряжение на корпусе электрооборудования (в случае повреждения изоляции его токоведущих частей), соединенного с заземлителем:
U3 = I3Дз,
где I3 — ток замыкания на землю, который проходит через заземлитель; R3 — сопротивление заземлителя.
При касании заземленного электрооборудования в случае короткого замыкания на корпус человек оказывается как бы подключенным на напряжение U3 параллельно с заземлителем. Поэтому, чтобы уменьшить ток IЧел! проходящий в таком случае через тело человека (с сопротивлением Ячел), необходимо иметь как можно меньшее сопротивление заземлителя.
Сопротивление заземляющего устройства, с которым соединяют нейтрали генераторов и трансформаторов, а также электроустановок напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью, должно составлять не более 4 Ом (при мощности 100 кВ • А и менее R3 может быть до 10 Ом). В электроустановках с глухозаземленной нейтралью и с большими (более 500 А) токами короткого замыкания (РУ и сети напряжением 110 кВ и выше) сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 0,5 Ом. Заземляющее устройство электроустановок в сельской местности (на животноводческих комплексах и др.) проверяется с помощью прибора Эко-200.
1. Как создается единая электрическая система?
2. Для чего предназначены распределительные пункты и трансформаторные подстанции?
3. Информация электрооборудовании РУ напряжением до 10 кВ.
4. Какие принципы гашения дуги используются в предохранителях ПН и ПР?
5. Какие основные марки проводов применяют для электропроводок РУ?
6. Как проверяют качество контактных соединений?
7. Как выполняют ремонт электромагнитных выключателей?
8. Какие смазки используются при ремонте электрооборудования РУ?
9. Как измеряют сопротивление заземляющего устройства?
10. Как ремонтируют осветительную установку?
11. Для каких целей предназначены заземляющие устройства?
12. Что называется напряжением шага, напряжением прикосновения?
