Техническое обслуживание, ремонт и монтаж электропроводок и электрических схем напряжением до 1000 В

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

§ 1. Основные понятия и определения

Электроустановками называют установки, в которых производится, преобразуется, распределяется и потребляется электроэнергия.

Электроустановки разделяют по назначению, роду тока и напряжению.

По назначению, как это видно из самого определения, электроустановки разделяют на генерирующие (вырабатывающие электроэнергию), потребительские (потребляющие электроэнергию) и преобразовательно-распределительные (для передачи, преобразования электроэнергии в удобный для потребителей вид и распределения ее между ними).

По роду тока выделяют электроустановки постоянного и переменного тока.

По напряжению различают электроустановки напряжением до 1000 В и выше 1000 В. Электроустановки напряжением до 1000 В обычно разделяют на силовые и осветительные.

Электроэнергию вырабатывают электрические генераторы, устанавливаемые на электрических станциях. В зависимости от вида энергии, из которой вырабатывается электроэнергия, электрические станции делят на две группы: тепловые электростанции (ТЭС) и гидроэлектростанции (ГЭС). На мощных районных тепловых электростанциях (ГРЭС) вырабатывается преимущественно электрическая энергия. На них устанавливают мощные агрегаты с конденсационными паровыми турбинами, отработанный пар в которых поступает в специальные аппараты «конденсаторы», где он охлаждается и конденсируется. Поэтому такие тепловые электростанции принято также называть конденсационными электростанциями (КЭС).

В местах, где кроме электроэнергии требуется большое количество тепловой энергии (промышленные центры, отдельные крупные предприятия), строят теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). На них устанавливают агрегаты с теплофикационными турбинами, позволяющими отбирать часть пара для обеспечения потребителей тепловой энергией.

Тепловые электростанции могут работать на угле, мазуте и газе. В отдельную группу выделяют атомные электростанции (АЭС), которые используют ядерное топливо.

Потребительские электроустановки — это множество приемников электроэнергии, устанавливаемых у потребителей электроэнергии. При этом потребителями электроэнергии являются все отрасли народного хозяйства (промышленность, транспорт, сельское хозяйство и др.). а также культурно-бытовые здания, больницы, научные учреждения и учебные заведения. Приемники электроэнергии разнообразны. К ним относят: электрические двигатели, служащие приводом разнообразного станочного оборудования и электрического транспорта; электротехнологическое оборудование (сварочные машины и аппараты, электрические печи, электролизеры, станки для электроискровой обработки металлов и др.); электробытовые приборы (электрические плиты, полотеры, пылесосы, стиральные машины, радиоприемники, телевизоры и др.); электромедицинские приборы и аппараты (рентгеновские аппараты, аппараты для электротерапии и электродиагностики и др.); приборы и установки для научных учреждений (электронные микроскопы и осциллографы, радиотелескопы, синхрофазотроны) и, наконец, множество разнообразных электрических источников света.

Для передачи и распределения электроэнергии служат Электрические сети, связывающие электрические станции между собой и с потребителями электроэнергии.

В электрические сети входят линии электропередачи, распределительные сети и электропроводки. Линии электропередачи связывают электростанции между собой и с центрами питания потребителей электроэнергии. В распределительных сетях происходит распределение электроэнергии между отдельными потребителями и ее преобразование. Поэтому распределительные сети характеризуются большой разветвленностью и включают в себя множество электрических подстанций и распределительных устройств. На электрических подстанциях осуществляется преобразование электрической энергии по напряжению (повышение или понижение напряжения) или по роду тока (преобразование переменного тока в постоянный и наоборот).

Распределительные устройства (РУ) служат для распределения проходящей через них электроэнергии между отдельными потребителями и содержат всегда сборные шины, к которым подводится питание со множеством ответвлений для питания отдельных потребителей.

Электропроводки обычно используют для распределения электроэнергии между отдельными электроприемниками в установках напряжением до 1000 В.

В отличие от других видов продукции электрическая энергия отличается единством и непрерывностью процессов ее производства, транспортирования (передачи) и потребления. Это отличие электроэнергии определяет и коренные отличия предприятий, производящих и реализующих электроэнергию, а также и тепловую энергию (поскольку выработка тепловой энергии на ТЭЦ осуществляется в основном тем же оборудованием и в то же время, как и электроэнергия).

§ 2. Изображение электроустановок на чертежах

Виды и типы схем. Для изображения электроустановок на чертежах используют такие общеизвестные средства, как строительные чертежи с планами и разрезами; отдельные изделия изображаются по нормалям и ГОСТам для машиностроения. Но этих изобразительных средств недостаточно для того, чтобы понять принцип работы и устройства, монтировать и эксплуатировать большинство электроустановок и изделий. Поэтому основным средством для изображения электроустановок на чертежах является схема.

Схемы служат для наглядного представления на чертежах элементов электроустановки и связи между ними. Наряду с электрическими элементами, образующими электрические цепи, в ряде случаев в электроустановки входят гидравлические, пневматические и механические элементы, образующие соответственно гидравлические, пневматические и кинематические цепи.

ГОСТ 2701—68 предусматривает следующие виды схем: электрические, гидравлические, пневматические и кинематические.

В зависимости от назначения схемы подразделяют на следующие типы: структурные, функциональные, принципиальные (полные), соединений (монтажные), подключений, общие и расположения.

Структурные схемы определяют основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязь. Эти схемы разрабатывают при проектировании изделий (установок) на стадиях, предшествующих разработке схем других типов, и используют их при эксплуатации для общего ознакомления с изделием (установкой).

Функциональные схемы разъясняют определенные процессы, протекающие в определенных функциональных цепях изделия (установки) или в изделии в целом. Функциональные схемы используют для изучения принципов работы изделия, а также при его наладке. Структурные и функциональные схемы представляют изделие в виде отдельных блоков, изображаемых прямоугольниками, которые расположены в определенной последовательности и соединены стрелками, определяющими связи между этими блоками. Каждый блок может состоять из множества элементов, не отображаемых на указанных схемах, но в целом предназначенный для определенного преобразования, например: выпрямитель, усилитель, преобразователь постоянного напряжения в переменное (инвертор), преобразователь частоты и т. и. Функциональные схемы обычно более подробные, чем структурные. Блочное изображение этих схем определяет то, что в литературе их часто называют блок-схемами.

Принципиальная (полная) схема определяет полный состав элементов и связей между ними, дает детальное представление о принципе работы изделия (установки), служит основанием для разработки других конструкторских документов и используется для изучения принципов работы изделия, а также при ее наладке. Если в состав изделия (установки) входят устройства, имеющие принципиальные схемы, то такие устройства в схеме изделия следует рассматривать как элементы. В этом случае принцип действия изделия определяется совокупностью его принципиальной схемы и принципиальных схем указанных устройств.

Схема соединений (монтажная) показывает соединения составных частей изделия (установки) и определяет провода, жгуты, кабели и трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединения и ввода (зажимы, разъемы, проходные изоляторы и др.). Ими пользуются при осуществлении присоединений (монтаже), а также при наладке изделия.

Схема подключения (ранее называлась схемой внешних соединений) показывает внешние подключения изделия.

Общая схема определяет составные части комплекса и соединения их на месте эксплуатации.

Схема расположения определяет относительное расположение составных частей изделия (установки), а при необходимости также проводов, жгутов, кабелей и т. и.

Как указано ранее, при составлении схем отдельные элементы изделия и связи между ними должны быть наглядными. При этом используют следующие условные графические обозначения, устанавливаемые ГОСТами:

ГОСТ 2.721—74. Обозначения общего применения.

ГОСТ 2.722—68. Машины электрические.

ГОСТ 2.723—68. Катушки индуктивности, дроссели, трансформаторы и магнитные усилители.

ГОСТ 2.724—68. Электромагниты.

ГОСТ 2.725—68. Устройства коммутирующие.

ГОСТ 2.726—68. Токосъемники.

ГОСТ 2.727—68. Разрядники, предохранители.

ГОСТ 2.728—68. Резисторы, конденсаторы.

ГОСТ 2.729—68. Приборы электроизмерительные.

ГОСТ 2.730—68. Приборы полупроводниковые.

ГОСТ 2.731—68. Приборы электровакуумные.

ГОСТ 2.732—68. Источники света.

ГОСТ 2.738—68. Элементы телефонной аппаратуры.

ГОСТ 2.741—68. Приборы акустические.

ГОСТ 2.742—68. Источники тока электротехнические.

ГОСТ 2.745—68. Электронагреватели, устройства и установки электротермические.

ГОСТ 2.750—68. Род тока и напряжения, виды соединения обмоток, формы импульсов.

ГОСТ 2.751—68. Линии электрической связи, провода, кабели, шины и их соединения.

Размеры условных графических изображений устанавливает ГОСТ 2.747—68. Правила выполнения электрических, кинематических, а также гидравлических и пневматических схем определены ГОСТ 2.702—69, 2. 703—68 и 2.704—68.

Обозначения электрооборудования и проводок на планах (при необходимости и на разрезах) зданий, территорий и отдельных помещений установлены ГОСТ 7621—55.

Рис. 2. Условные обозначения электростанций и подстанций:

а — общее, б — открытая установка, в — закрытая установка. г — передвижная установка

На рис. 2 в верхнем ряду показаны условные обозначения электростанций а в нижнем — подстанций: общее (рис. 2, а), открытая установка (рис. 2, б), закрытая установка (рис. 2, в), передвижная установка (рис. 2, г) (заштрихованы обозначения действующих сооружений). На рис. 3 приведены обозначения электрических сетей и конструктивных элементов для электропроводок, а на рис. 4 — обозначения светильников и установочных электроприборов.

Обычно рядом с графическим обозначением дают поясняющую надпись, указывающую на порядковый номер соответствующего оборудования, его вид, иногда некоторые параметры. Например: П — пускатель, 2ШР — распределительный шкаф, обозначение у светильника 3/60 говорит, что в нем три лампы по 60 Вт каждая и т. и.

Кроме того, Государственным стандартом установлены также условные графические обозначения электростанций и подстанций в схемах электроснабжения (ГОСТ 2.748—68), обозначения основных величин и условные изображения приборов в схемах автоматизации производственных процессов (ГОСТ 3925—59). Особое место занимает ГОСТ 9099—59. Система маркировки цепей в электрических установках (вопросы маркировки рассматриваются ниже).

Все схемы электроустановок можно подразделить на две группы! первичные (силовые) и вторичной коммутации (цепей управления, сигнализации, блокировки, защиты и автоматики).

Схемы вторичной коммутации обычно сложней первичных схем, к которым они относятся. Из всех схем наиболее распространены в электроустановках три: принципиальные (полные), соединения (монтажные) и подключения.

Принципиальные схемы вторичной коммутации выполняют отдельными цепями, причем каждая цепь начинается у одного полюса источника постоянного тока (или у одной из фаз источника переменного тока) и заканчивается у другого полюса источника постоянного тока (или у другой фазы, или у нулевого провода источника переменного тока).

Рис. 3. Обозначения на планах электрических сетей и конструктивных элементов электропроводок: а — линий силовых распределительных сетей: переменного тока напряжением до 500 В, постоянного тока, вторичных цепей, переменного тока напряжением выше 500 В, и — линий сетей освещения: рабочего, аварийного, охранного, напряжением 36 В и ниже, в—изменений уровня прокладки: линия уходит вниз, линия приходит сверху, линия разветвляется вверх и вниз, г — кабельных проводок: кабеля, прокладываемого открыто, кабельного канала, кабельной траншеи, кабельного блока, д — конструктивных элементов: распределительного шкафа, патрубка для прохода через перекрытие. конструкции для крепления кабеля и трубы, крепления троса

Указанные цепи могут быть размещены горизонтально (первая цепь вверху) или вертикально (первая цепь слева) одна за другой в той последовательности, в которой происходит их работа.

Рис. 4. Обозначения на планах светильников и установочных электроприборов: а — штепсельная розетка, б— выключатели: однополюсный, двухполюсный, трехполюсный, переключатель, в— патроны: потолочный подвес с нормальным патроном, стенной, г — люстра с лампами накаливания, д — электроконструкций: распределительный шкаф, групповой щиток рабочего освещения, групповой щиток аварийного освещения

Коммутирующие элементы изображают на схемах, как правило, в отключенном состоянии, т. е. при отсутствии тока во всех цепях и внешних сил, воздействующих на подвижные контакты. Переключатели, не имеющие отключенного положения, показывают на схемах в одном из фиксированных положений, принятом за исходное. Принципиальные схемы вторичной коммутации могут сопровождаться даже на том же листе принципиальными схемами первичных цепей, к которым они относятся (последние часто называют поясняющими схемами). Принципиальная схема может быть для всей установки и давать полное представление о ее работе, а может быть для одного из ее изделий, например, станции управления, щитка сигнализации, вторичной коммутации ячейки распределительного устройства и т. и. Принципиальная схема установки вторичной коммутации, кроме указанной выше поясняющей схемы первичных цепей, сопровождается перечнем элементов, диаграммами ключей управления, поясняющими надписями. Кроме того, на ней даются ссылки на другие схемы (монтажные, подключения, принципиальные схемы устройств, входящих в Данную установку).

Маркировка в электрических установках. Маркировка — это совокупность условных обозначений (цифровых, буквенных или буквенно-цифровых), присваиваемых электротехническим устройствам, относящимся к ним изделиям, оборудованию, аппаратам, приборам, сборкам зажимов и электрическим цепям и наносимых на них и на схемах этих устройств. Правила выполнения электрических схем (ГОСТ 2.702—69) требуют, чтобы система обозначения цепей на схемах соответствовала ГОСТ 9099—59 или другим действующим в отраслях нормативно-техническим документам. Следует отметить, что ГОСТ 9099—59 устанавливает систему маркировки только управления, контроля и защиты, т. е. вторичной коммутации электроустановок и не предусматривает маркировку выводов аппаратов, труб, кабелей, протяжных и ответвительных коробок, опор и других элементов.

Если учесть, что изделия разных заводов имеют различную маркировку, то понятно, какие трудности связаны с маркировкой электроустановок, когда все эти изделии поступают на монтажную площадку.

Поэтому при проектировании электроустановок вводят так называемую генеральную маркировку, выполняемую по определенным правилам, причем в ряде случаен наряду с этой маркировкой на схемах наносят и маркировку изделий. При этом необходимо соблюдать условие, чтобы маркировка одних и тех же элементов была одинакова в схемах всех типов (принципиальной, соединений, подключений и др.).

Объектами маркировки являются: в принципиальных схемах — электрические машины, комплектные устройства, аппараты и приборы, участки электрических цепей; в схемах соединения, кроме этого,— сборки зажимов и зажимы аппаратов; в схемах подключения— комплектные устройства, электрические машины, отдельно стоящие аппараты и приборы, внешние проводники, присоединяемые к зажимам оборудования, и сами зажимы.

Каждый элемент схемы должен иметь позиционное обозначение, представляющее собой сокращенное название элемента, а при необходимости функциональное его назначение. Например, выключатель обозначают буквой В, а если имеется еще аварийный выключатель, его обозначают ВА. Кроме того, позиционное обозначение может содержать цифровую часть. Цифры после буквенной части указывают порядковый номер элемента, а до буквенной части —номер присоединения (привода, линии и т. и.), к которому этот элемент относится. Например, если схема приведена для установки, содержащей несколько приводов, и в каждом несколько контакторов, то позиционное обозначение, например, 2КЛ1 относится к первому линейному контактору привода 2. Позиционные обозначения на схемах вторичной коммутации с горизонтальным расположением цепей даются над графическим изображением элементов, а при вертикальном расположении цепей — справа.

Для опознавания проводников, соединяющих элементы схемы, производят их маркировку. Каждому участку цепи присваивают номер. При переходе через контакт, резистор, предохранитель, обмотку номер меняется. Очевидно, тем самым обеспечивается и маркировка выводов соответствующих элементов. Однако, поскольку в изделиях (аппаратах, приборах и т. и.) имеет место заводская маркировка выводов, в ряде случаев целесообразно на схемах показывать и ее. Заводскую маркировку выводов пишут в скобках.

Большое значение имеет унификация систем маркировки, когда в любых схемах для одних и тех же цепей применяют постоянные номера, например: для плюса — 1, 101, 201; для минуса — 2, 102, 202.; для цепей управления постоянного тока— 103—199, 3—99, 203—299; для цепей аварийной сигнализации — 701—710 и т. д.

Применение схем, не предусмотренных стандартами. Если для сложных электроустановок объем сведений, необходимых для их наладки и эксплуатации, не может быть передан установленными типами схем, стандарт допускает разработку других схем.

В частности, для наладчиков и эксплуатационного персонала полезны так называемые принципиально-монтажные схемы, выполняемые так же, как и принципиальные, но включающие дополнительно сведения из монтажных схем (схем соединения) и схем подключения (заводскую маркировку выводов изделий, зажимов, сборок зажимов, кабелей, труб и т. и.).