1.1. Електропостачання сільського господарства. Розподіл електроенергії

Виробництво електричної енергії

 Для виконання будь-якої роботи треба витратити певну кількість енергії. Людина в своїй діяльності використовує різні види енергії, проте найбільш поширеною на сучасному етапі розвитку суспільства є електрична енергія.

Електрична енергія виробляється на електростанціях, де в електричну енергію перетворюються інші види енергії. Залежно від виду використовуваних енергоресурсів та особливостей основного технологічного процесу перетворення енергії електростанції поділяються на теплові, гідравлічні, атомні, сонячні, вітрові, геотермальні та інші.

Промислового значення набули, в основному, теплові (ТЕС), атомні (АЕС) та гідроелектростанції (ГЕС). Вони працюють за такою схемою: енергія первинного енергоносія за допомогою спеціальних пристроїв перетворюється спочатку в механічну енергію обертаючого руху, яка передається в генератор, де виробляється електричний струм.

- Найпоширеніші-теплові електростанції. На них енергія палива перетворюється в механічну енергію турбіни, яка в свою чергу в генераторі, з’єднаному з турбіною, перетворюється в електричну. За типом первинного двигуна теплові електростанції поділяються на паротурбінні, парогазотурбінні і дизельні. Паливом для теплових електростанцій можуть служити газ, торф, вугілля, мазут. Коефіцієнт корисної дії теплових електростанцій-30-70%.

- Гідроелектростанція виробляє електричну енергію за допомогою падаючого на гідротурбіну потоку води. Потужність гідроелектростанцій залежить від витрат і напору води. К.к.д. гідроенергетичних установок досягає 93%.

- Для покриття “пікових” навантажень та заповнення “провалів” у графіках споживання електроенергії призначені гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС).

- На атомних електростанціях теплова енергія виділяється в реакторах, де відбувається процес розщеплення ядер атомного палива.

- Сонячні електростанції поділяються на машинні (генераторні) та безмашинні.

- Вітрові агрегати-це електричні генератори з пропелером (горизонтальна вісь) або генератори з лопастями, встановленими на вертикальній осі. Використовуються, коли швидкість вітру перевищує 3 м/с.

- Геотермальне джерело енергії можна одержати в геотермальних районах, де є природний вихід на поверхню землі гарячої води або пари. У таких районах можна встановлювати паро гідротермальні електростанції (ГЕОТЕС).

За видом споживачів електростанції бувають районні, промислові (фабрично-заводські), сільські, міські і спеціального призначення. 

Електричною системою називається частина енергосистеми, що складається з генераторів, розподільних підстанцій, ліній електро­передач та приймачів електроенергії. Електричні станції об’єднуються в енергетичну систему, яка є сукупністю електричних станцій, підстанцій та споживачів електроенергії, пов’язаних між собою лініями електропередач та електричними мережами при загальному централізованому оперативному керуванні. 

Електричними мережами називаються лінії електропередачі різної напруги і трансформаторні підстанції, що входять до складу електричної системи. Електричні мережі - це сукупність підстанцій, розподільних пристроїв та з’єднувальних електричних ліній, розміщених на території району, населеного пункту споживача електроенергії.

Лінії електропередачі.

До електричної мережі входять повітряні та кабельні лінії. 

Повітряні лінії служать для передачі електричної енергії по проводах, які за допомогою ізоляторів та арматури прикріплені до опор або кронштейнів і розміщені на відкритому повітрі. Повітряні лінії класифікуються за родом струму, призначенням, напругою, електричним режимом роботи. Відстань між опорами, на яких закріплені проводи, називають довжиною прольоту. Відстань по вертикалі між горизонтальною прямою, що з’єднує точки кріплення проводу на опорах і нижчою точкою проводу в прольоті називають стрілою прогину.Відстань по вертикалі від нижчої точки проводу в прольоті до землі називають габаритом лінії.У сільських електричних мережах для виготовлення проводів використовують мідь, алюміній, сталь. Мідь для повітряних ліній зас­тосовується рідко (на узбережжях морів, у хімічно забруднених райо­нах тощо). Мідні ізольовані проводи застосовують для прокладки всередині приміщень. Алюмінієві проводи використовують як всере­дині приміщень, так і на відкритому повітрі.Широке поширення одержали сталеалюмінієві проводи, у яких внутрішні дроти зроблені зі сталі, зовнішні – з алюмінію. Призначення сталевих дротів – нести механічне навантаження, а алюмінієвих – електричне.   Проводи повітряних ліній не ізольовані. Вони бувають однодротовими і багатодротовими.

 Кабельна лінія  – це ізольований провід, укладений у герметичну обо­лонку. Вона складається з одного або декількох паралельних кабелів з муфтами різного призначення (з’єднувальними, стопорними, кінцевими) та кріпильними деталями. Кабель можна прокладати у повітрі, на землі чи у воді. Кабельні лінії більш надійні в експлуатації, ніж повітряні, мають більш тривалий термін служби і становлять меншу небезпеку для людей і тварин під час аварій. Разом з тим воші дорожчі, у них склад­ніше знайти і виправити ушкодження і потрібен більш кваліфікований персонал для обслуговування. Залежно від призначення і напруги кабелі виготовляють з папе­ровою, гумовою і поліетиленовою ізоляцією.

Електричне обладнання  станцій і    підстанцій.

Підвищення і зниження напруги в електричних мережах здійснюється трансформаторами, які встановлюються на підстанціях.Підстанцією називається електроустановка призначена для перетворення та розподілу електричної енергії. Вона складається з одного або декількох силових трансформаторів, розподільних пристроїв, пристроїв керування, захисту і сигналізації. Трансформаторні підстанції бувають районні та споживчі. На районних підстанціях електроенергія трансформується з напруги 500-35 кВ на напругу 110-10 кВ, на споживчих – з 10 кВ на 380 В. Існують також споживчі трансформаторні підстанції напругою 35/0,4 і 20/0,4 кВ.

Споживчі трансформаторні підстанції бувають тупикові та про­хідні.

 За конструктивним здійсненням споживчі трансформаторні під­станції бувають відкриті (зовнішньої установки) і закриті. їхня конст­рукція залежить від потужності трансформатора. При невеликій потуж­ності краще будувати щоглові підстанції. При потужності трансфор­матора більше 100 кВ/A встановлюють комплектну трансформаторну підстанцію типу КТП. Закриті трансформаторні підстанції (ЗТП) доцільно застосовувати при значних потужностях трансформаторів, наприклад, для живлення виробничих комплексів, а також у якості прохідних з використанням високовольтного відсіку, щоб змонтувати секційні апарати розподільних пристроїв мережі, для підключення резервної лінії тощо.

            Комплектні трансформаторні підстанції типу КТП монтують на заводі та поставляють на будівельний майданчик у зібраному вигляді. Основні її елементи – силовий трансформатор, високовольтні та низьковольтні розподільні пристрої.

            Закриті трансформаторні підстанції звичайно споруджують в окремих цегляних будинках. Вони бувають з кабельними або повіт­ряними вводами. Розподільний пристрій 10 кВт розміщують па друго­му поверсі. Його конструюють з комплектними камерами типу КСО-266 і КСО-366.

Внутрішні електричні мережі.

Електрична енергія від розподільної трансформаторної під­станції по кабелю або повітряній лінії полається до будинків, тварин­ницьких приміщень, де вона використовується. Вводи в будинки здійс­нюють через стіни чи дах. Електричні мережі від вводу в будинок до споживача називаються внутрішніми. Вони містять силові н освітлю­вальні проводки, розподільні пристрої, кріплення проводів і кабелів. Розподіл електроенергії всередині виробничих приміщень здійс­нюється за допомогою силових шаф чи пунктів розподільних прис­троїв. Залежно від конструкції, пристрої можуть бути з апаратами включення і без них, з запобіжниками чи автоматами.Розміщати розподільні пункти необхідно так, щоб їх було зруч­но обслуговувати, вони не заважали при роботі і довжина лінії, що від­ходить від них була мінімальною, а їх траса була зручною і доступною. Для внутрішніх проводок використовують електричні проводи та кабелі з алюмінієвими жилами. У тваринницьких і птахівницьких приміщеннях, що мають хімічно активне середовище, застосовують ізольовані проводи та кабелі з пластмасовою ізоляцією у пластмасовій оболонці. У побутових і підсобних приміщеннях можна використовувати проводи з гумовою ізоляцією.   Внутрішні електропроводки можуть бути прокладені відкрито на поверхні стін і стель, по фермі, опорі та інших будівельних елементах будинку і спорудження, а також приховано усередині конструктивних елементів будинку і споруджень (у стінах, підлогах, перекриттях, трубах, фундаментах).Схована проводка порівняно з відкритою більш безпечна і довговічна. Вона захищена від механічних ушкоджень, не захаращує стін і стель, не псує їхній зовнішній вигляд. Разом з тим вона більш дорога і трудомістка при ремонті. Внутрішні електропроводки на сільськогосподарських виробничих об’єктах можуть бути виконані на тросу, лотках і в коробах, у пластмасових і сталевих трубах, металевих і гумовотканинних рукавах, у каналах будівельних конструкцій.  Для освітлювальних мереж тваринницьких приміщень використовують головним чином тросові проводки. До несучого тросу діаметром 5-8 мм за допомогою ізолюючих прокладок кріплять електричний провід. Може бути використана електропроводка з самонесучим проводом марки АВТС, АВТ. Електропроводка в сталевих трубах повинна бути технічно й економічно обґрунтована. 3 огляду на цю вимогу, сталеві труби використовують тільки в тому випадку, коли інші види проводок не  допускаються через можливість їхніх ушкоджень, недостатньої висоти приміщень чи необхідності виконання проводки в пожежо- і вибухонебезпечних приміщеннях. Електропроводки в трубах і в землі поза будинками не проводять.   Вид електропроводки, марку та спосіб прокладання проводів або кабелів вибирають залежно від призначення, цінності та архітектурних особливостей будівлі, умов навколишнього середовища, характеристики електроприймачів, вимог техніки безпеки, протипожежних правил тощо. Для стаціонарних електропроводок застосовують переважно проводи і кабелі з алюмінієвими жилами. Використовувати такі проводи і кабелі не можна для приєднання до електротехнічних пристроїв, встановлених безпосередньо на віброізолюючих опорах: внутрішнього монтажу щитових пристроїв (панелі, пульта, шафи, ящики тощо); зарядки освітлювальної арматури; в електропроводках вибухонебезпечних зон класів В-І і В-Іа тощо. У цих випадках застосовують проводи га кабелі тільки з мідними жилами.  У приміщеннях, розміщених на горищах будівель, відкриті електропроводки виконують проводами й кабелями з мідними жилами. Проводи і кабелі з алюмінієвими жилами допускається використовувати в електропроводках горищних приміщень будівель з неспалимими перекриттями – при відкритому прокладанні у стальних трубах або схованому у неспалимих стінах і перекриттях та виробничих будівель сільськогосподарського призначення із спалимими перекриттями – при відкритому прокладанні їх у стальних трубах з усуненням можливості проникнення пилу всередину труб і з’єднувальних коробок.Для живлення переносних та пересувних електроприймачів застосовують шнури та гнучкі кабелі з мідними жилами, спеціально для цього призначені, з урахуванням можливих механічних дій. Всі жили цих провідників, у тому числі заземлююча, повинні бути в загальній оболонці, обплетені або мати загальну ізоляцію.Оболонки та ізоляція проводів і кабелів, що застосовуються в електропроводках, повинні відповідати способу прокладки і умовам навколишнього середовища. Ізоляція, крім того, повинна відповідати номінальній напрузі електромережі. Нульові робочі провідники повинні мати ізоляцію, рівноцінну ізоляції фазних.У нормальних виробничих приміщеннях можна використовувати стальні труби і троси відкритих електропроводок, а також металеві конструкції будівель та механізмів як один з робочих провідників в електромережах напругою до 42 В. При цьому треба забезпечити неперервність і достатню    електропровідність цих провідників, надійне зварювання стиків. Застосовувати вказані вище конструкції як робочий провід не допускається, якщо вони розміщені безпосередньо біля спалимих частин будівлі або конструкцій.Площу поперечного перерізу струмоведучих жил проводу або кабелю в кожному випадку треба вибирати так. щоб тривало допустимий для нього за нагріванням струм навантаження ІДОП був не меншим максимального тривалого робочого струму електричного кола Іроб, тобто: І_доп ≥ І_роб.   Для відгалужень до окремих електроприймачів, що працюють з постійною номінальною споживаною потужністю, за максимальні тривалі робочі струми приймають їх номінальні струми, тобто Іроб=Іном. 

Схеми електропроводки в квартирі є основними документами для електрика. На основі схем електропроводки виконуються всі роботи по організації електроживлення квартири. Вся електрика в квартирі повинна виконуватися у відповідності зі схемами електропроводки та нормативними документами.

До основних типів електричних схем електропроводки в квартирі відносяться: структурна схема, функціональна схема, принципова схема, розрахункова схема, монтажна схема (з’єднань).

Структурна схема електропроводки . Структурна схема електропроводки робиться найпершою. На ній у вигляді прямокутників ілюструються взаємозв’язки між розподільним щитом, електричним вводом в квартиру і всіма запланованими електроприладами, які в квартирі будуть встановлені.

Графічна побудова структурної схеми повинна максимально повно відобразити всі електричні взаємозв’язки. Зв’язку на структурній схемі бажано відобразити у вигляді стрілок. На всіх елементах схеми потрібно проставити їх номінали: можливість, напруга, сила струму. Все це потрібно для функціональної електричної схеми квартири.

Функціональна(принципова) схема електропроводки. У цій схемі електричні зв’язки між елементами електропроводки і самі елементи ілюструються у вигляді спеціальних позначень. Дивіться малюнок нижче. Тут же уявляю приклад функціональної схеми електропроводки квартири з заземленням та двома ПЗВ(пристрою захисного відключення)

Електромонтажна схема електропроводки . Це найбільш повний тип схеми електропроводки. На цій схемі позначаються всі електричні елементи (розетки, світильники тощо) і побутові пристрої (плита, джакузі, тепла підлога, кондиціонери). Точно відображаються лінії прокладки всіх кабелів електропроводки. Розташування розподільчих коробок, шин з’єднання на входах і виходах електричних ланцюгів. Приклад принципової схеми електропроводки дивіться нижче.

Однолінійна розрахункова схема електропроводки . Дуже важлива схема електропроводки квартири і будинка. Робляться розрахункові схеми для електричних квартирних щитків. На ній вказуються всі ввідні автомати захисту, автомати захисту для окремих груп електропроводки. Зображуються вони спеціальними умовними позначеннями. Також на розрахунковій схемі позначаються всі споживачі і кабелі електропроводок. Всі елементи схеми нанесені з розрахунковими номінальними характеристиками. Для автоматів захисту зазначаються струм спрацьовування в Амперах. Для кабелів вказується кількість жил, їх перетин і марка. Наприклад: кабель ВВГнг 3х2.5, позначає кабель з трьома мідними жилами в вініловій ізоляції з перетином жил 2,5 квадратних міліметра, причому ізоляція нг-негорюча. 

 На основі саме розрахункової схеми купуються матеріали для виконання робіт по електриці. Також за розрахунковою схемою електропроводка квартири або будинку розбивається на групи.

 Монтажна схема (схема з’єднань) електропроводки. Монтажна схема ілюструє всі електричні з’єднання в квартирі. Робиться вона у вигляді докладної таблиці з вказівкою, від якого пристрою і куди йде кабель, до якої клеми він під’єднується і які характеристики має. Для електропроектів квартир монтажні схеми робляться рідко, В основному схеми з’єднань робляться для промислових підприємств з великими розподільними щитами, а також для головного розподільного щита (ГРЩ) житлових будинків.

 ПРОВОДИ ТА КАБЕЛІ ДЛЯ ВНУТРІШНІХ ЕЛЕКТРОПРОВОДОК

Єдиного буквено-цифрового позначення для кабелів не встановлено, але залишилися вимоги ГОСТУ, яких і дотримуються більшість виробників.

Кабелі можуть мати наступні позначення:

- Позначення матеріалу струмопровідних жил (для міді перший пункт не позначається);

- Матеріал ізоляції: В - вінілхлорид (полівінілхлорид), Н - нейрит, П - поліетилен, Р - гума;

- Матеріал захисної оболонки: позначень досить багато, але для підведення живлення до точки вводу підземної лінією або прокладки кабелю під підлогою будинку для живлення електропечі потрібно шукати кабелі з вологозахисною оболонкою з металевою (свинцевою) опліткою: С - просочена маслом паперова ізоляція зі свинцевою оболонкою , А - просочена маслом паперова ізоляція з алюмінієвою оболонкою;

- Властивості виробу: Г - гнучкий, Н - негорючий;

- Цифрове позначення робочої напруги (1кВ), кількості жил і їх перетин у квадратних міліметрах;

- Індекси, що характеризують конструктивне виконання струмопровідних жил: ОК - однодротяна кругла, МК - багатодротяна кругла, ОС однодротяна секторна,

МС - багатодротяна секторна.

Для забезпечення точності з'єднання ізоляція жил кабелю (як і в проводах) має різне забарвлення:

- Двох жильний кабель - чорна і синя ізоляція;

- Трьох жильний - зелено-жовта, чорна, синя;

- Чотирьох жильний - зелено-жовта, чорна, синя, коричнева;

- П'яти жильний - зелено-жовта, чорна, синя, коричнева і чорна ізоляція.