10
Instalaţii electrice în clădiri multizonale şi cu destinaţii speciale CURS 1 1. Instalaţii electrice în clădiri multizonale Intr-un model multizonal de clădire distingem: • zona principală în care se desfăşoară activitatea proprie destinaţiei clădirii; • zona secundară formată din una sau mai multe subzone care sunt adiacente zonei principale şi adiacente sau nu între ele. Zona principală este considerată ca ansamblu al tuturor spaţiilor ocupate caracterizate de un microclimat asemănător, nefăcându-se distincţia pe camere, conform proiectului de arhitectură. Anvelopa zonei principale este adiacentă mediului exterior natural şi subzonelor secundare încălzite direct sau indirect şi caracterizate de un microclimat sensibil diferit de cel al zonei principale. Între zone se produce transfer de căldură şi masă. Microclimatul din zona principală se caracterizează prin parametrii termodinamici specifici stării de confort termic şi fiziologic, indiferent de starea clădirii şi a instalaţiilor termice aferente acesteia şi de modul de exploatare de către ocupanţii clădirii. Microclimatul din subzonele secundare este condiţionat de starea anvelopei proprie subzonelor (elemente de construcţie opace şi transparente, fixe şi mobile, SET a corpurilor de încălzire etc.) şi se exprimă sub forma temperaturilor interioare medii lunare din aceste spaţii, determinate prin rezolvarea ecuaţiilor de bilanţ termic propriu subzonelor secundare. Din punctul de vedere a instalaţiilor electrice, prin clădiri multizonale se pot înţelege clădirile cu regim mare de înălţime, respectiv un grup de clădiri distribuite pe o arie mai întinsă, dar care formează un tot unitar din punct de vedere funcţional. Să imaginăm spre exemplu turnul Burj Khallifa, recent inaugurat în Dubai, având o înălţime 828m şi o suprafaţă de 465000m 2 . Turnul adăposteşte 150 de restaurante şi 1200 de magazine având 1044 de apartamente de lux, 49 de nivele de birouri şi un hotel de 160 de apartamente de 7 stele. De asemenea în turn găsim piscina aflată la cel mai înalt nivel din lume, la etajul 76, precum şi moscheea situată la cel mai înalt nivel din lume, la etajul 158. Se estimează că turnul va fi populat de aproximativ 12000 de persoane 1

CURS 1.instalatii electrice in cladiri multizonale

Embed Size (px)

Citation preview

Instalaţii electrice în clădiri multizonale şi cu destinaţii specialeCURS 1

1. Instalaţii electrice în clădiri multizonale

Intr-un model multizonal de clădire distingem:• zona principală în care se desfăşoară activitatea proprie destinaţiei clădirii;• zona secundară formată din una sau mai multe subzone care sunt adiacente zonei principale şi adiacente sau nu între ele.Zona principală este considerată ca ansamblu al tuturor spaţiilor ocupate caracterizate de un microclimat asemănător, nefăcându-se distincţia pe camere, conform proiectului de arhitectură.Anvelopa zonei principale este adiacentă mediului exterior natural şi subzonelor secundare încălzite direct sau indirect şi caracterizate de un microclimat sensibil diferit de cel al zonei principale. Între zone se produce transfer de căldură şi masă. Microclimatul din zona principală se caracterizează prin parametrii termodinamici specifici stării de confort termic şi fiziologic, indiferent de starea clădirii şi a instalaţiilor termice aferente acesteia şi de modul de exploatare de către ocupanţii clădirii. Microclimatul din subzonele secundare este condiţionat de starea anvelopei proprie subzonelor (elemente de construcţie opace şi transparente, fixe şi mobile, SET a corpurilor de încălzire etc.) şi se exprimă sub forma temperaturilor interioare medii lunare din aceste spaţii, determinate prin rezolvarea ecuaţiilor de bilanţ termic propriu subzonelor secundare.

Din punctul de vedere a instalaţiilor electrice, prin clădiri multizonale se pot înţelege clădirile cu regim mare de înălţime, respectiv un grup de clădiri distribuite pe o arie mai întinsă, dar care formează un tot unitar din punct de vedere funcţional. Să imaginăm spre exemplu turnul Burj Khallifa, recent inaugurat în Dubai, având o înălţime 828m şi o suprafaţă de 465000m2. Turnul adăposteşte 150 de restaurante şi 1200 de magazine având 1044 de apartamente de lux, 49 de nivele de birouri şi un hotel de 160 de apartamente de 7 stele. De asemenea în turn găsim piscina aflată la cel mai înalt nivel din lume, la etajul 76, precum şi moscheea situată la cel mai înalt nivel din lume, la etajul 158. Se estimează că turnul va fi populat de aproximativ 12000 de persoane care vor circula cu 54 de lifturi de mare viteză (64km/h). De asemenea, dacă ne gândim la necesarul de frig din Dubai, unde temperaturile depăşesc C şi luăm în consideraţie 60 W/m3 pentru MVAC (MVAC Motor Vehicle Air Conditioning, care cuprinde chiller, centrale aer, ventiloconvectoare, pompe) ajungem la un necesar de putere electrică de peste 10MW.

O logică sumară ne conduce la un consum de energie electrică echivalent cu cel al unui oraş din România mult peste 100.000 de locuitori.

Este evident că, alimentarea unui astfel de colos aflat în Europa continentală, ar trebui să se facă dintr-o linie de înaltă de tensiune (220kV, 400kV), prin intermediul mai multor staţii de transformare (220kV/20kV; 400kV/20kV) şi posturi de transformare (20kV/400V).

Din punctul de vedere al inginerului de instalaţii, competenţa acestuia se întinde până la medie tensiune <20kV, respectiv până la nivelul posturilor de transformare.Reamintim că, după nivelul tensiunii, instalaţiile electrice se clasifică în:- instalaţii de joasă tensiune (JT) a căror tensiune de lucru este 1kV- instalaţii de medie tensiune (MT), cu tensiuni de lucru în intervalul (1…20]kV- instalaţii de înaltă tensiune (IT), cu tensiuni de lucru între [35…110]kV- instalaţii de foarte înaltă tensiune (FIT), funcţionând la tensiuni 220kV.

1.1. POSTURI DE TRANSFORMARE

1

1.2. Tipuri de posturi de transformare

Posturile de transformare sunt staţii electrice de transformare, coborâtoare, cu o putere cerută maximă de 1600kVA, în care tensiunea energiei electrice este coborâtă de la o tensiune medie la joasă tensiune, în scopul alimentării reţelelor electrice de utilizare. Posturile de transformare fac astfel legătura între reţelele electrice de medie tensiune şi cele de joasă tensiune.În cadrul instalaţiilor electrice la consumator, posturile de transformare reprezintă puncte de alimentare cu energie electrică la tensiunea de utilizare, corespunzătoare receptoarelor şi utilajelor, care poate fi:U1MT {6,3;10;15;20}kV;U1n {220; 400 (380); 500; 630; 1000}V.Principalele criterii de clasificare a posturilor de transformare se referă la soluţia constructivă, amplasarea, structura proceselor tehnologice deservite şi numărul de transformatoare. Alte criterii de clasificare pot fi: nivelul tensiunii înalte (medii), nivelul tensiunii joase, puterea instalată totală ş.a.Din punct de vedere constructiv, posturile de transformare se realizează în următoarele variante, prezentate în figura 1.1:posturi de transformare în cabină de zidărie;posturi de transformare în dulapuri metalice;posturi de transformare montate pe unul sau doi stâlpi, SnT = (20 ... 350)kVA; aceste posturi de transformare pot fi pe platformă sau agăţate pe stâlp.

aAmplasarea se referă atât la poziţia posturi de transformare în raport cu clădirile consumatorilor, cât şi la cota de situare în raport cu solul.După poziţia posturilor de transformare în raport cu clădirile consumatorilor, se diferenţiază două tipuri de posturi de transformare:- independente de clădirile consumatorilor, exterior şi interior;- integrate în clădirile secţiilor productive, cât mai aproape de centrul de greutate alsarcinilor (interioare).

2

Cota de situare a posturilor de transformare în raport cu solul, determină următoarele tipuri de posturi de transformare:- posturi de transformare subterane;- posturi de transformare supraterane (terestre);- posturi de transformare aeriene.

Fig. 1.1. Tipuri constructive de posturi de transformare: a - în cabină de zidărie; b - în dulapuri metalice; c -. montat pe un stâlp

În raport cu structura proceselor tehnologice deservite, se întâlnesc următoarele două tipuri de posturi de transformare:- posturi de transformare bloc proces tehnologic, adică posturi de transformare carealimentează utilaje grupate pe procese tehnologice, în cadrul unei singure secţii sau a câtorva secţii

3

apropiate. Această situaţie conduce la o exploatare economică a posturilor de transformare, în condiţiile unei siguranţe sporite în funcţionare;- posturi de transformare cu consumator eterogen, destinat alimentării unei diversităţide utilaje, aparţinând unor procese tehnologice diferite şi prezentând caracteristici electroenergetice diferite.Astfel de cazuri creează probleme în asigurarea selectivităţii protecţiei şi conduc la o frecvenţă mai mare a deranjamentelor.Numărul de unităţi de transformator, care poate fi 1, 2 sau 3, este în strânsă legătură cu categoriile receptoarelor din punctul de vedere al continuităţii în alimentarea cu energie electrică şi determină nemijlocit configuraţia schemei electrice a posturilor de transformare şi o serie de aspecte funcţionale.

1.3. Structura posturilor de transformare

Instalaţia electrică a posturilor de transformare, indiferent de varianta constructivă a acestora, cuprinde două feluri de circuite:- circuite primare, incluzând toate elementele care concură la transmiterea şitransformarea energiei electrice;- circuite secundare, cu rol de protecţie, comandă, semnalizare, măsură, control ş.a.In schemele circuitelor primare, elementele pot fi grupate pe celule funcţionale, concretizate adesea în unităţi constructiv - funcţionale. Astfel, în MT sunt celule sosire linii, celule cuplă, măsură şi eventual celule ale mijloacelor de compensare a puterii reactive. Celulele transformator leagă părţile MT şi JT ale posturilor de transformare, iar celulele de JT, mai numeroase, pot fi:- celule plecări;- celula mijloacelor de compensare a puterii reactive;- celule cuplă.In figura 1.2 sunt prezentate variante ale celulelor sosire linii.

Fig. 1.2. Configuraţii ale celulelor sosire linii MT: a - cu separator( Q1A) de rupere în sarcină; b - cu separator simplu (Q1B); c - pentru sistem dublu de bare; d- cu siguranţă şi separator.

Variantele cu un singur dispozitiv de separare a căilor de curent, fie acesta separator cu rupere sub sarcină (QIA), fie separator simplu (QIB), sunt destinate unor sisteme simple de bare WI (figura 2.2, a şi b). Când sistemul de bare este dublu, introducerea separatorului de bare Q2C devine necesară.Separatoarele de pământare (Q2A, Q2B şi Q3C) permit punerea capătului liniei LE la pământ, atunci când sunt prevăzute lucrări de reparaţii, întreţinere sau revizii. Schema cu siguranţă-separator, având eventual şi descărcător cu rezistenţă variabilă (F2D în fig. 1.2, d), se întâlneşte la posturile de transformare cu o singură unitate, de puteri relativ mici (sub 250kVA), montate pe stâlp sau în construcţie metalică.Celulele de bază ale posturilor de transformare sunt cele care conţin transformatoarele de putere şi aparatura de protecţie, comutaţie şi măsură aferentă. In figura 1.3, este indicată o structură generală a celulei transformator, cu prezentarea unor alternative pentru unele dintre aparatele din schema de

4

distribuţie. Aceasta evidenţiază faptul că aparatul de protecţie pe partea de MT, marcat prin Q2 (figura 1.3), poate fi de unul din următoarele tipuri:- întreruptor automat;- separator cu rupere sub sarcină;- siguranţă de MT.Pe partea de JT, protecţia se asigură prin întreruptor automat (Q3 - figura 1.3) sau, la posturile de transformare de puteri mai mici, prin siguranţă fuzibilă. Separatorul Q4 este reprezentat în schema de bază ca pentru un sistem dublu de bare pe partea de JT, existând şi alternativa (fig. 1.4, b), ca sistemul de bare să fie simplu. Cu linie întreruptă s-a redat în figură conductorul de nul, prezent sistemul de bare WJ şi legat la pământ prin rezistenţa Ro a prizei de pământ. Transformatoarele de măsură de curent TC1 şi TC2 furnizează aparatelor de măsură ca ampermetre, voltmetre, contoare etc., semnale proporţionale cu curenţii din părţile de MT, respectiv JT.

a. b.Fig. 1.3.. Structura generală a celulei transformator a - schema monofilară; b - variante de echipare.

Celula măsură (MT), prezentată în figura 1.4., cuprinde transformatoarele de măsură de tensiune TU; de obicei, se utilizează două transformatoare, legate în V. Acestea furnizează aparatelor de măsură ca voltmetre, wattmetre, cosfimetre etc. semnale proporţionale cu tensiunea de serviciu, de MT.

Fig. 1.4. Celula măsură (MT)

Celulele de MT sunt interconectate prin intermediul barelor de MT, iar celulele de JT - prin barele de JT. Barele de MT pot lipsi la posturile de transformare cu o singură linie MT şi un singur

5

transformator. Sistemele de bare pot fi simple, secţionate sau duble, aşa cum se prezintă în figura 1.5.

Fig. 1.5. Sisteme de bare: a - simplu; b - dublu; c - secţionate.

În cazul unui sistem de bare secţionate (figura 1.5, a), o celulă poate fi conectată numai la una dintre secţiuni, în timp ce în cazul unui sistem dublu de bare, majoritatea celulelor pot fi racordate la oricare dintre sistemele de bare componente (figura 1.5, b).Existenţa sistemelor de bare secţionate şi duble face necesară prevederea unor celulă de cuplă, care să facă legătura între cele două sisteme de bare, componente. Schemele celulelor de cuplă, prezentate în figura 1.6, sunt valabile atât în MT cât şi în JT; Wl şi W2 reprezintă două sisteme de bare distincte, rezultate prin secţionare sau dublare. Cupla simplă (figura 1.6, a),

Fig. 1.6. Schemele celulelor de cuplă: a - simplă; b - automată.

cuprinde un singur separator, Q1A, fără posibilitatea de comutare sub sarcină. Cupla automată (figura 1.6, b) este mai dezvoltată, cuprinzând în afara întreruptorului automat Q2B şi separatoarele de bare QIB şi Q3B. Cupla longitudinală leagă secţiunile distincte ale unui sistem de bare secţionate; cupla transversală leagă sistemul dublu de bare.Cele mai dezvoltate, ca număr, sunt celulele plecărilor JT, datorită rolului de distribuţie pe care îl joacă posturile de transformare, pe lângă cel de transformare a energiei electrice. Acestea sunt destul de diverse, aşa cum se poate observa în figura 1.7, în raport cu puterile transportate de liniile JT şi cu aparatura folosită. La curenţii mai mari, liniile JT se protejează prin întreruptor automat (Q2A), ceea ce face necesară prevederea şi a unui separator de bare (Q1A).

Fig. 1.7. Configuraţii ale celulelor plecări JT: a - cu întreruptor automat; b - cu separator şi siguranţă fuzibilă; c - cu separator unic pentru mai multe linii JT; d - numai cu siguranţă fuzibilă.

Varianta separator-siguranţă, prevăzută şi cu măsură (fig. 1.7, b), acoperă o gamă largă de plecări JT; din economie, există soluţia montării unui singur separator (QIC) pentru câteva linii JT (figura 1.7, c). Cea mai simplă şi frecvent utilizată schemă este cea cu protecţia asigurată prin siguranţe fuzibile (figura 1.7, d); linia de JT, după ce s-a decuplat sarcina de la capătul acesteia, poate fi separată de la sistemul de bare (WJ), prin extragerea patroanelor fuzibile, astfel că siguranţele F1D joacă şi rol de separator, în caz de separaţii-revizii.

6

Compensarea centralizată, la posturile de transformare, a puterii reactive se realizează prin prevederea unor celule de compensare, în JT sau MT. O configuraţie posibilă pentru aceste celule este prezentată în figura 1.8, în opţiunea JT. Circuitul comun (coloana) se prevede cu protecţie, comutaţie şi măsură, iar circuitele individuale ale treptelor bateriei de condensatoare se prevăd cu protecţie şi comutaţie. De obicei, o treaptă (ex, CO) este fixă, iar celelalte sunt comutabile, manual sau automat.

Fig. 1.8. Celulă de compensare a puterii reactive.

7