Солнечные батареи
Солнечные батареи относятся к альтернативной энергетике, позволяющей получать дешевое электричество. Это очень перспективное направление из-за неисчерпаемости потока солнечных лучей. Батареи имеют вид плоских панелей, устанавливаемых в местах наиболее сильного падения лучей Солнца. Эффективность метода получения энергии позволяет вести ее использование во множестве сферах деятельности, что является серьезным заделом на будущее, поскольку стандартные ресурсы постепенно исчерпываются.
Устройство и принцип действия
Основу солнечной батареи составляют полупроводниковые устройства, способные преобразовывать падающие лучи в электрический ток. Производимые солнечные батареи бывают разных размеров, что зависит от места их установки. Масштабное оборудование крепится на крышах домов или автомобилей, а более мелкие приборы встраиваются в микрокалькуляторы. Обычно большие солнечные панели сверху покрываются стеклом. Это необходимо для защиты их от воздействия внешней среды и фотонов, которые обладают чересчур мощной энергетикой.
Устройство приборов
В состав солнечной батареи включены следующие элементы:
- Фотовольтаические ячейки. Данные компоненты выполняют основную функцию в батарее. Их задача состоит в преобразовании потока лучей в электричество с помощью фотовольтаического эффекта. Его суть заключается в формировании электрического заряда, что обеспечивается свойствами полупроводникового материала.
- Абсорбер. Это специально изготовленный из кремния слой, обладающий способностью поглощать солнечный свет с последующей передачей на фотовольтаическую ячейку для преобразования его в электричество.
- Покрытие. Оно необходимо для того, чтобы защищать фотовольтаические ячейки от влияния непогоды и механических повреждений.
- Стекло. Кроме защитной функции оно выполняет еще роль изоляции для сохранения внутри ячейки тепла.
- Контактные площадки. С помощью таких металлических элементов обеспечивается связь между фотовольтаические ячейками и проводами.
- Провода. Формируют связь между всеми элементами солнечной батареи.
- Инвертор. Проводит изменение постоянного напряжения в переменную величину. Это требуется для того, чтобы обеспечить питание электрических приборов.
- Аккумулятор. Является емкостью, где хранится избыток вырабатываемой энергии.
- Контроллер заряда. Устройство, необходимое для контроля величины заряда аккумулятора.
Чтобы солнечная батарея работала нормально, все компоненты должны работать в полном взаимодействии.
Принцип действия
Принцип работы солнечной батареи основывается на фотовольтаическом эффекте. Суть его заключается в том, что под воздействием света определенные материалы способны создавать на своей поверхности напряжение, что сопровождается выработкой электричества.
Происходит это за счет того, что световые фотоны выбивают из атомов отрицательные электроны, превращая их в положительно заряженные ионы. После этого формируется электрический ток, представляющий собой движение положительно и отрицательно заряженных частиц.
Работа солнечной батареи состоит в следующем:
- После попадания света на солнечную панель происходит его поглощение кремниевыми ячейками.
- Электроны выбиваются из атомов и становятся свободными. Одновременно они вместе с положительно заряженными ионами переходят в возбужденное состояние.
- Все образовавшиеся частицы начинают свое направленное движение между контактными пластинами через полупроводник. Как результат формируется электрический ток, перемещающийся в дальнейшем по электрическим сетям. При этом его излишки собираются в аккумуляторной батарее.
Что представляют собой электрические сети и как в них поступает электроэнергия, можно узнать из этой статьи.
Разновидности оборудования
Производителями выпускается несколько разновидности солнечных батареи, каждая из которых обладает своими особенностями:
- Монокристаллические. Изготавливаются такие батареи из чистого кремния. Сначала материал расплавляется, а после отвердевания разделяется на пластинки толщиной 300 мкм. Все ионы и электроны в таких батареях обладают хорошей эффективностью, что отражается на высоком КПД оборудования. В пластинках вставлены электроды, которые выглядят в виде сеток. Монокристаллическое оборудование обычно окрашивается в темно-синий или черный цвет. Это качественные изделие со сроком службы до 50 лет.
- Поликристаллические. Основу солнечной батареи составляет не цельный кристалл кремния, а множество его маленьких кусочков. Это значительно удешевляет оборудование, но и делает его работу менее эффективной, что выражается в пониженном КПД, равном 13-15%. За счет более низкой цены на такие панели присутствует увеличенный спрос.
- Тонкопленочные. В состав данного типа оборудования входит множество разных элементов, среди которых кадмий и одна из разновидностей кремния. Оборудование значительно уступает предыдущим двум видам, но имеете хорошую гибкость, и может быть установлено на любой поверхности. Популярность таких батарей выражается в том, что они могут функционировать при любой погоде, включая облачность или низкое освещение.
- Органические. Здесь исходными составляющими могут быть различные полимеры, а также углерод. Оборудование обладает эффективностью, но имеет невысокий срок службы и пока не получило широкого распространения.
- Нанокристаллические. Для изготовления этого типа батарей применяется новаторская технология. В качестве основы используются наночастицы элемента кремний. Полученные фотоэлементы характеризуются качеством, что отражается на их долговечности и эффективности, но данный метод еще не совершен для полноценной эксплуатации.
Из всех видов солнечных батарей наибольшей непопулярностью пользуется поликристаллический вариант и в первую очередь это связано с его доступностью по цене.
Характеристики солнечной батареи
Все солнечные батареи характеризуются следующими параметрами:
- Мощность. Это основной показатель солнечной батареи. Он измеряется в ваттах и указывает, сколько электроэнергии производит данная солнечная панель за единицу времени.
- Напряжение. Данная величина, измеряемая в вольтах. Она фиксирует разность потенциалов между точками батареи и может равняться 12, 24 или 48 В.
- Ток. Здесь говорит о количестве электричества, которое в течение единицы времени протекает через панель.
- Эффективность преобразования. Определяется отношением полученной на выходе электрической энергии к количеству поглощенных батареей солнечных лучей. Диапазон может составлять 5-25%.
- Размер. В зависимости от типа батареи он может составлять от 1 м² до 6 м².
- Вес. Масса солнечных батарей достигает 10-50 кг.
- Рабочая температура. Чтобы солнечная панель работала эффективно, данный интервал должен составлять от (-40)° до (+85)°. При увеличении этого параметра отдача панелей может снижаться
- Срок эксплуатация. При хорошем обслуживании в среднем солнечная батарея используется на протяжении 30 лет. При этом у лучших вариантов это срок увеличивается до 50 лет.
Также важным параметрам является тип ячейки. Он зависит от вида панели.
Правила выбора
При желании установить солнечную батарею необходимо принимать во внимание следующие факторы:
- Потребность в электроэнергии. После определения этой величины необходимо добавить еще до 30% на случай потерь.
- Тип батареи. Здесь в первую очередь нужно ориентироваться на размер финансов. Наиболее эффективные монокристаллические панели, но они и стоят дорого. Если средств недостаточно, то стоит обратить внимание на поликристаллический или тонкопленочный вариант.
- Мощность. Это основной параметр, на основании которого выбирается солнечная батарея. Мощности должно быть достаточно, чтобы панель обеспечивала выработку нужного количества электричества для дома.
- Место установки. Обычно солнечные батареи устанавливают на крыше, поскольку данная территория максимально освещенная. При этом нужно ориентироваться на такой параметр как угол наклона поверхности, который должен составлять в районе 35-45°.
- Площадь панелей. Данная величина определяется расчетным способом. Для этого нужно взять отношение всех потребностей в электричестве к выработке энергии единицы панели за сутки.
Обязательно необходимо обратить внимание на производителя. Это должна быть авторитетная компания с большим количеством положительных отзывов.
Эксплуатация и обслуживание
После установки солнечных батарей, чтобы они прослужила долго, необходимо уделять внимание их обслуживанию:
- Постоянно исследовать панели на предмет наличия загрязнений. Поверхность должна быть очищена от пыли и осевших насекомых. Эффективность работы батарей увеличивается в том случае, когда их поверхность чистая.
- Во время очищения панелей от грязи следует использовать только теплую воду и мягкую ткань.
- Регулярно следить за качеством работы инвертора, который преобразовывает выработанный постоянный ток в переменную величину.
- Периодически вести проверку надежности работы всех систем.
- С течением времени менять отдельные вышедшие из строя элементы для обеспечения высокой производительности системы.
При правильной эксплуатации и хорошем обслуживании солнечных батарей они прослужат несколько десятков лет и обеспечат дом дешевой электроэнергией.
Применение батарей
Солнечные батареи применяются в широких сферах деятельности:
- В системах электроснабжения автономного типа. Чаще всего устанавливаются в частных домах или дачах. Это часто делается в тех случаях, когда объекты удалены от центрального электроснабжения.
- Для освещения территорий. Сюда включаются уличные фонари, размещаемые в парках или вдоль улиц.
- В автомобилях. Обычно они крепится на крышах транспортных средств, и используются для зарядки аккумуляторов.
- Как возобновляемая энергетика. Оборудование устанавливается в ветросолнечных электростанциях и используется как источник энергии.
- В системах связи. Небольшого размера панели, встроенные в приборы, используются как источники питания.
- В бытовых приборах. Сюда относятся холодильники, вентиляторы и другие агрегаты, которые в качестве источника питания используют солнечную энергию. С этой целью в них встраиваются небольшие панели.
- В качестве источника питания при установке видеонаблюдения.
Кроме того, солнечные батареи уже начинают использоваться в глобальном плане. Они стали применяться в космонавтике и самолетостроении, что позволяет существенно экономить топливо.
Преимущества и некоторые недостатки
Солнечные батареи с течением времени становится все доступнее, поскольку цена на них постоянно снижается. Однако, покупая такие изделия, необходимо предварительно хорошо ознакомиться с преимуществами и недостатками панелей. К достоинствам солнечных батарей относятся:
- Экологическая безопасность. Работа солнечных батарей не приносит окружающей среде никакого вреда. Это является очень важным моментом, поскольку экология в современном мире играет решающую роль. Подробная информация об экономическом аспекте хорошо изложена в этой работе.
- Быстрая окупаемость. Рост стоимость электроэнергии наблюдается непрерывно. Что касается солнечных батарей, то здесь затраты присутствуют только в момент покупки и установки оборудования. Поскольку солнечная энергия является бесплатной, вложенный капитал очень быстро окупается.
- Простота использования. После окончания монтажа оборудования требуется только следить за его исправностью и вовремя устранять поломки. Это не несет больших затрат сил и времени.
Если обратить внимание на недостатки, то здесь стоит отметить большую стоимость оборудования. При этом следует помнить, что его окупаемость наступает очень быстро.
Солнечные батареи выгодно ставить только в регионах с продолжительным световым днем. При большой длительности ночи такое оборудование можно использовать только в качестве дополнительного источника электроэнергии.
Строительство линий электропередач
Линия электропередач — компонент электрической сети, который предназначен для передачи электроэнергии при помощи тока на большие расстояния. Прежде чем приступить к строительству, требуется разобраться в видах ЛЭП и их особенностях.
Виды ЛЭП
ЛЭП делят на два вида:
- воздушная;
- кабельная.
Главное назначение ЛЭП — передача электроэнергии. Также по проводам производят трансляцию высокочастотного сигнала. Его используют для передачи телеметрической информации. Во время строительства соблюдают правила безопасности, так как в процессе монтажа легко получить травму или погибнуть.
Классификация воздушных линий электропередач
Воздушная линия обладает высокой электропроводностью при условии использования прочных канатов, повышенной устойчивостью к механическому повреждению и коррозии. Ее разделяют по классам:
|
Классы воздушных линий электропередач |
Характеристика |
|
По виду тока |
|
|
По напряжению |
|
|
По назначению |
|
|
По режиму работы |
|
ЛЭП поднимают высоко над землей. При этом изоляционным материалом служит воздух. Напряжение воздушных линий электропередач выбирают, исходя из назначения.
К недостаткам ВЛ относят:
- широкую полосу отчуждения, так как возле ЛЭП запрещается возводить сооружения и высаживать деревья;
- незащищенность от погодных условий и внешних воздействий: падений деревьев, ударов молнии;
- эстетическую непривлекательность (в черте города чаще всего используют кабельный метод).
Воздушная линия электропередачи дешевле кабельной по стоимости строительства и ремонта, так как не приходится осуществлять земляные работы во время замены проводов, а также не затрудняется визуальный осмотр состояния ВЛ.
Важные моменты при составлении проекта ЛЭП
Прокладку проводов воздушной линии электропередач (ВЛ) осуществляют по воздуху и закрепляют на арматуре. Установку проводят по высоковольтным столбам, путепроводам и мостам.
В состав конструкции воздушных линий электропередач входят:
- железобетонные или металлические опоры;
- изоляционные материалы;
- разрядники;
- кабели с различными показателями;
- тросы с защитой от молнии;
- вспомогательное оборудование;
- арматура;
- провода;
- траверсы.
Каждый элемент, входящий в состав, выполняет определенные задачи и несет свои нагрузки. Если по опорам линии планируется проводить высокочастотный канал связи, то добавляют оптоволоконные кабели и необходимое вспомогательное оборудование.
Кабельная линия электропередачи (КЛ)
Кабельные линии разделяют по классам:
|
Классификация кабельных линий электропередач |
Характеристика |
|
По типу изоляции |
|
|
По условиям прохождения |
|
|
По роду тока |
|
К КЛ относят кабельный:
- Туннель — это коридор, в котором располагаются опорные конструкции для расположения проводов и муфт. На всей длине предоставляется свободный проход, который дает возможность без препятствий проводить укладывание кабелей, осуществлять осмотр и при необходимости ремонт.
- Канал — это запрятанное в перекрытиях или грунте непроходное сооружение, в котором размещаются кабели. Укладывать, осматривать и ремонтировать элементы можно только при полном снятии перекрытия.
- Шахта — это конструкция по высоте в несколько раз превосходящая стороны сечения. Снабжается лестницей или скобами, которые дают возможность беспрепятственно передвигаться людям (проходная шахта). Также бывает непроходная шахта, в которой устанавливается полностью съемная или частичная стенка.
- Этаж — это часть зданий, ограниченная перекрытиями. Дистанцию между выступающими частями перекрытия делают от 1,8 м.
- Двойной пол — полость, ограниченная стеной помещения, полом и этажными перекрытиями со съемными плитами.
- Блок — это сооружение с каналом или трубой, которое предназначается для кабелей и колодцев.
- Камера — подземное сооружение, закрытое глухой съемной бетонной плитой. У нее имеется люк для входа, который называют кабельным колодцем.
- Эстакада — наземная (надземная) открытая наклонная конструкция большой протяженности.
- Галерея — проходное надземное (наземное) полностью или частично закрытое сооружение, которое бывает горизонтальным или наклонным.
Недостаток кабельной линии:
- в процессе строительства для изготовления кабелей используют большое количество металлов: меди, алюминия;
- подверженность металлических частей кабеля коррозии;
- возможность повреждения во время проведения земляных работ.
Преимущества кабельной линии:
- по сравнению с воздушной линией отличается повышенной сопротивляемостью внешним механическим воздействиям;
- хорошая защита от атмосферных действий и ударов молнии;
- экономия площади на поверхности земли;
- независимость от сельскохозяйственных работ на поле;
- повышенная безопасность для человека и животных.
Прокладывают кабельные ЛЭП по земле, стене, по столбам и под водой.
Этапы строительства ЛЭП
Строительство линий электропередачи включает:
- разработку трассы;
- проектирование;
- согласование подготовленного проекта;
- геодезические работы;
- монтаж.
На основании проектных документов проводят все этапы строительства ЛЭП.
Разработка трассы
В первую очередь определяют и согласовывают месторасположение, учитывая определенные правила:
- у будущей ЛЭП должен быть минимизирован контакт с ж/д путями и автомобильными магистралями;
- сводят к минимуму расположение тротуарных и велосипедных дорожек рядом с линиями электропередач;
- длину ЛЭП выбирают по методу кратчайшего расстояния между начальной и конечной точкой.
Для согласования и утверждения трассы подготавливают документы для:
- отведения территорий под монтаж линии электропередач;
- получения разрешений на вырубку деревьев;
- расчета стоимости и определения вида работ.
После получения разрешительных документов приступают к проектированию.
Проектирование
При составлении проектно-технической документации учитывают:
- климатическую особенность региона (например, ветровую нагрузку);
- геологическую и геодезическую особенность местности: рельеф, состояние грунта;
- информацию о коммуникационной и инженерной сети, расположенной вдоль трассы;
- пожелания заказчика;
- тестовое задание.
Также учитывают загрязнение окружающей среды, ветровую нагрузку и климат. В проекте в обязательном порядке отображают:
- капитальные строения, которые находятся поблизости;
- коммуникации;
- объекты, влияющие на удаленность ЛЭП и выбор материалов.
При проектировании определяют место прохождения ЛЭП таким образом, чтобы движение транспорта и передвижение пешеходов было беспрепятственным. Узлы располагают в доступном месте для возможности быстрого проведения ремонта и планового техобслуживания.
После получения данных инженерно-геодезических работ составляют план. Его отправляют на согласование землепользователям и организации, на балансе которой находится участок для строительства ЛЭП.
После подписания документа составляют проектно-техническую документацию, в которой разрабатывают разделы:
- определения нагрузки на ЛЭП, которая возникает под действием гололеда, ветра и других климатических факторов;
- с перечислением мер, применяемых для охраны окружающей среды и безопасности рабочих при монтаже ЛЭП;
- с решением обеспечения надежности с обоснованиями и расчетами используемого оборудования;
- с выбором релейной защиты и линейной автоматики;
- с мерами противопожарной безопасности;
- о протяженности ЛЭП;
- с направлением трасс;
- с чертежами металлоконструкций, опор;
- с планом территории;
- с графическими документами.
Подготовленную документацию проверяет сотрудник проектной организации, который при необходимости исправляет недочеты.
Утверждение проекта
Проектно-техническую документацию на ЛЭП утверждают:
- организация, владеющая коммуникациями, которые пересекает ЛЭП или попадает в ее охранную зону;
- специалисты службы местной электрической сети;
- собственник земельного участка, по которому проходит ЛЭП;
- специалист Федеральной службы по атомному, экологическому и технологическому надзору.
После того, как рабочий проект согласуют, приступают к строительству.
Строительство линии электропередач
Строительство ЛЭП начинают с подготовки подходящих условий для рабочей бригады. Для этого:
- планируют место для установки опоры;
- возводят сооружения для временного проживания бригады;
- устраивают временные базы для хранения материалов;
- сооружают один или несколько подъездных путей;
- делают разметку территории.
Проектировка и монтаж ЛЭП не могут проводиться без опор. Чаще всего используют конструкцию из железобетона или металла. Сначала бурят места под опоры. Для этого привлекают специализированную технику, проводят высотно-монтажные работы и используют машины, которые способны поднимать тяжелые грузы.
На следующем этапе приступают к сооружению изоляции, без которой не получится ввести ЛЭП в эксплуатацию. Она необходима для установки кабелей на опоры. Изоляцию крепят на траверсы. Чтобы обеспечить безаварийную работу системы, манипуляции проводят специалисты.
После установки опор приступают к креплению кабелей. Для этого используют специальную технику, которая осуществляет протяжку. Если линия свыше 10 кВт, то применяют СИП кабель. Провод данного типа повышает надежность и безопасность воздушной линии и делает ее обслуживание более экономным.
Каждый провод проходит через изолятор, который бывает различных типов:
- стеклянный;
- фарфоровый;
- полимерный.
Тип выбирают, ориентируясь на климат местности и возможные загрязнения окружающей среды. Для линий с напряжением от 35 до 220 кВт отдают предпочтение полимерному или стеклянному материалу.
По способу крепления кабелей бывает два вида изоляторов:
- штыревой (крепится на крюк или штырь);
- подвесной (крепят при помощи арматуры к опорам).
Использовать штыревой вид можно только на легких проводах. Сам кабель закрепляют на голове или шейке изолятора в зависимости от выбранного типа опоры.
Монтаж воздушной линии электропередачи
При сложном рельефе целесообразно монтировать воздушную линию электропередач, которая позволяет сокращать расходы на специальную технику и трудозатраты. При монтаже не надо предварительно раскатывать кабели по земле. При натягивании провода не повреждаются царапинами и сколами.
Применение программируемой машины для натяжения упрощает строительство перехода линии через:
- транспортный путь;
- инженерное сооружение;
- железнодорожный путь.
Раскатку осуществляют специальными роликами сразу на опоры. Повреждение натягивающихся проводов исключено, так как гидравлическая машина отключается при достижении необходимого уровня тяжения.
Монтаж воздушных линий электропередач «под тяжением»
Монтаж ЛЭП «под тяжением» — это раскатка проводов по земле. К преимуществам относят:
- отсутствие необходимости вторжения в природную среду;
- исключение нагрева кабеля, которое возникает при повреждении поверхности;
- повышение экономичности и скорости выполнения работ;
- исключение образования радиопомех;
- отсутствие коронного эффекта;
- увеличение безопасности работ.
Во время монтажа кабель постоянно находится высоко от земли. Благодаря этому бригада может работать в любой местности и обстановке. Для монтажа создают две площадки для:
- натяжной машины;
- тормозной машины.
Расстояние делают между площадками от 6 до 12 километров. Монтаж в таких условиях проводят, соблюдая требуемые габариты над пересекаемыми объектами. Поэтому строительство не влияет на инфраструктуру и окружающую среду.
При строительстве воздушной линии электропередач работы проходят гораздо быстрее, чем при кабельной, так как естественные и искусственные преграды (дороги, здания, реки, озера, леса, горы) не становятся препятствиями.
При монтаже ВЛ обязательно прорубают просеку. Ширину определяют в зависимости от выбранного класса напряжения. На местности, которая имеет населенные пункты, выполняют заземление, защищающее линию от атмосферного перенапряжения. Заземление оборудуют на опоре с ответвлением к вводу на сооружение и здание, а также на концевом столбе линии с ответвлением.
Основные характеристики процесса строительства ЛЭП
В таблице указаны условия, которые необходимо соблюдать в процессе строительства ЛЭП:
|
Местность |
Длина участка (км) |
|
Равнина |
5-15 |
|
Холмистая местность |
3-5 |
|
Горы |
Определяют в каждом случае индивидуально. |
Для монтажа ЛЭП используют бригаду численностью от 15 до 25 человек.
Контроль над строительством ЛЭП
В процессе строительства линий электропередач эксплуатационный персонал выполняет технический надзор за ходом монтажных работ. Особое внимание уделяют скрытым работам. Например, правильному:
- заглублению опор;
- уплотнению котлована опор песчано-гравийной смесью;
- монтажу ригелей оттяжки анкерной опоры.
Персонал контролирует, чтобы не было загнивших деталей на деревянных опорах, следит за правильностью крепления контактных соединений кабелей. Если в ходе строительства обнаруживают дефект, то об этом сразу сообщают представителю подрядчика, чтобы недочеты были устранены в максимально сжатые сроки.
После окончания монтажа заказчика письменно извещают о том, что линия электропередач готова к сдаче в эксплуатацию и подключению к напряжению. После этого клиент собирает рабочую комиссию, в состав которой входит председатель, подрядчик, представитель проектной организации и органы госнадзора.
Обязанности рабочей комиссии
Рабочая комиссия:
- проверяет, соответствуют ли объемы выполненных работ смете, проекту и документам;
- детально осматривает линию электропередач и выборочно проверяет скрытые работы;
- составляет протокол измерений;
- проверяет качество;
- вносит в ведомость выявленные при осмотре дефекты и недоделки.
Рабочей комиссии подрядчик предоставляет документы:
- список субподрядчиков, которые участвовали в строительстве ЛЭП;
- проект воздушной линии с рабочими чертежами;
- паспорт линии электропередач;
- трехлинейной схемы с номерами опор, в которой фазы окрашены в разные цвета;
- журналы выполненных работ по монтажу тросов, проводов, а также строительной части;
- протокол осмотра и измерения переходов воздушных линий, которые составлены подрядчиком вместе с представителем заинтересованной организации;
- протокол измерений, использующихся заземляющих устройств.
После того, как подрядчик устраняет выявленные дефекты и недоделки, рабочая комиссия подготавливает акты приемки линий в эксплуатацию.
Документы для ввода линий электропередач
Для принятия линии электропередач назначают приемную комиссию. Подрядчик предоставляет документы:
- по отводу земли под трассу линии электропередач;
- акты по приемке рабочей комиссией;
- утвержденную сметно-проектную документацию;
- справку о том, что фактическая стоимость строительства соответствует указанной в проекте.
Приемочная комиссия изучает информацию, указанную в документах. Затем производит осмотр линии электропередач, определяет, качественно ли выполнены работы и их соответствие проекту. После изучения всей информации определяет готовность ЛЭП к вводу в эксплуатацию.
Если линия электропередач исправна, то комиссия в письменной форме дает согласие на запуск. Включение проводит эксплуатационный персонал, после того, как получит уведомление подрядчика о том, что:
- на объекте нет людей;
- заземление снято;
- линия электропередач готова к включению.
Если в течение суток линия электропередач работает безотказно, то комиссия подписывает акт передачи в эксплуатацию. После этого ЛЭП переходит к заказчику и становится на баланс эксплуатирующей организации, которой передают технические документы.
Стоимость строительства
Стоимость строительства ЛЭП рассчитывают в каждом случае индивидуально. Цена зависит от:
- особенности района;
- трассы;
- удаленности объекта;
- монтажа кабельной или воздушной линии;
- объема работ;
- необходимости доставки строительных материалов;
- сроков строительства;
- установки под ключ.
Финальную стоимость рассчитывают после изучения особенностей работ и сложности разработки проектной документации. Рационально заказывать услугу «под ключ». Это поможет сократить время строительства и приобрести уверенность, что работа будет проходить последовательно и в оговоренные сроки.
Выбирая подрядчика, обращайте внимание на:
- реальный опыт работы в строительстве ЛЭП;
- стаж руководителя, который контролирует проведение работ;
- допуск бригады к выполняемой работе.
В процессе строительства контролируйте закупку необходимых материалов, обращая внимание на их качество. Это повысит безопасность и увеличит время службы линии электропередач.
В каждом случае работа и нагрузка ЛЭП отличаются. Поэтому на этапе подготовки необходимо уделять повышенное внимание составлению проекта. Современные технологии позволяют просчитывать все тонкости и строить линии электропередач в запланированный период времени.
Строительство подстанций
Подстанция (ПС) — это установка, которая преобразует электроэнергию и распределяет ее между потребителями. В зависимости от предназначения, она понижает или повышает выходное напряжение. Прежде чем приступить к строительству подстанции, необходимо разобраться в ее типах и особенностях.
Назначение электрической подстанции
Главная цель подстанции — организация энергоснабжения. Она принимает и распределяет электроэнергию по потребителям с требуемым параметром тока, а также упрощает управление и обслуживание энергосистемы.
Чаще всего электросети делят на районы с собственными трансформаторными подстанциями, к которым прикрепляют свои диспетчерские и ремонтные службы. Поэтому электроустановка — важный составной элемент системы обеспечения энергией, который одновременно решает несколько задач:
- уменьшает потерю мощности;
- гарантирует потребителю постоянство напряжения;
- осуществляет глубокий ввод высокого напряжения в центр нагрузки.
Подстанция состоит из:
- распределительных устройств;
- трансформаторов;
- модулей управления;
- вспомогательных приборов для защиты и контроля.
Монтаж осуществляют по утвержденным проектам поэтапно. В зависимости от номинального значения мощности и типа, ПС может быть компактным или масштабным сооружением.
Этапы строительства ПС
Мероприятия по строительству подстанции разделяют на 3 стадии:
- Подготовительная. На данном этапе осуществляют проектирование, подбирают оборудование и перевозят требуемые элементы
- Строительство объекта по заранее утвержденному плану
- Пуско-наладочные работы
В зависимости от вида подстанции и ее назначения, этапы строительства могут отличаться.
Планирование подстанций
В первую очередь подрядчик изучает потребности клиента. В техническом задании прописывают информацию о:
- нагрузке;
- стоимости;
- параметрах ПС;
- требованиях к участку;
- сроках строительства;
- подборе составного оборудования.
Важное условие проектирования — учет действующих и прогнозируемых параметров электрической сети и нагрузок по потребителям. Это важно, так как электроустановку монтируют не отдельно, а совместно с общей системой снабжения.
Конфигурации сетей диктуют параметры ПС:
- возможность питания потребителей при отключении отопительных систем в летний период;
- плотность суммарной и удельной нагрузки (учитывая коэффициенты перезагрузки и загрузки станции);
- необходимость в резервировании питания во время предела, когда выходит из строя генератор, присоединенный к ГРУ (главному распределительному устройству);
- собственные необходимости ПС.
После сбора информации инженеры формулируют требования к электрической подстанции и подготавливают технико-экономические обоснования. Итог проектирования — создание проекта по строительству ПС, который сочетает технологичность, экономичность, надежность и современное оборудование.
Выбор площадки
Площадку под подстанцию выбирают значительного размера, так как для изоляции токопроводящих частей и безопасности необходимо соблюдать между элементами конструкции большое расстояние. На участке не должно быть препятствий:
- антропогенных;
- природных.
Для обеспечения безопасности при строительстве исключают заболоченные местности. Участок должен быть максимально удален от жилых зон, чтобы не причинять вред здоровью людей и окружающей среде.
Определяют подходящую площадку, ориентируясь на акты:
- по охране окружающей среды;
- земельного и водного законодательства;
- по природопользованию.
При выборе участка изучают:
- схему развития сетей района или предприятия;
- картосхемы городской, а также районной планировки;
- методические указания по выбору участка для подстанции до 35 кВт и более.
Также специалисты используют методы технико-экономических сравнений всех вариантов.
При выборе площадки руководствуются обоснованными принципами использования земель, учитывая планируемое развитие объекта в будущем. Размещая подстанцию, оставляют возможность подведения воздушной линии электропередачи по коридорам необходимой ширины.
Тонкости вертикальной планировки строительства подстанций
Используя вертикальную планировку территории, применяют:
- сплошную систему планирования, выполняя работы на всей территории участка;
- местную (выборочную) систему, проводя работы на участке с расположенными зданиями, сохраняя естественный рельеф на оставшейся территории.
Выборочную систему используют на территории со скальным грунтом, где необходимо сохранять деревья. При вертикальной планировке чаще всего применяют естественный рельеф с нулевым балансом земляных масс.
В таблице указаны допустимые уклоны поверхности вдоль ячеек открытых распределительных устройств:
|
Грунт |
Максимально допустимый уклон |
|
Глинистый |
0,05 |
|
Песчаный |
0,03 |
|
Вечномерзлый |
0,03 |
|
Легкоразмываемый |
0,01 |
|
Посадочный (второго типа) |
0,005 |
На горной и пересеченной местности планируют участок террасами. Их сопряжение проводят откосами. Если условия стесненные, то их заменяют подпорными стенками, высотой не более 2,5 метра.
Подготовительные работы
После того, как проект утвердили, приступают к непосредственной подготовке к монтажу ПС. Для этого:
- подготавливают расписание доставки частей оборудования и конструкции;
- на территории оборудуют место для хранения модулей и трансформаторов;
- определяются с видом транспорта, который будет перевозить трансформаторы и другие части конструкции;
- проверяют подъездные пути и состояние мостов;
- изучают допустимые габариты транспортных средств, которые разрешены знаками дорожного движения на пути следования.
После этого приступают к планированию территории на месте будущей подстанции. На первом этапе заливают фундамент. Чаще всего выбирают компанию, которая предоставляет комплексное обслуживание: проектирует, выполняет земельные работы, доставляет оборудование и осуществляет монтаж.
Следующие этапы строительства определяют по типу и размеру электрической подстанции. Все работы производят по утвержденному плану.
Классификация подстанций
Тип подстанций определяют, исходя из параметров и предназначения по:
- функциям (повышающая или понижающая подстанция);
- номиналу (максимальное или минимальное напряжение сети);
- мощности и числу трансформаторов;
- нахождению ПС, исходя из всей сети;
- методу присоединения;
- количеству ступеней, по которым проходит пониженное напряжение.
Чтобы определиться с алгоритмом дальнейших действий по монтажу подстанции, необходимо учесть ее конструкцию, которая бывает трех видов.
Мачтовая трансформаторная подстанция
Мачтовая трансформаторная подстанция (МТП) бывает закрытая и открытая. Во время монтажа все оборудование располагается на опорах воздушной ЛЭП. Для обеспечения ее целостности и безопасности (без применения дополнительного ограждения) подбирают оптимальную высоту установки.
Открытая подстанция состоит из:
- шкафов, выполненных из металла, в которых находятся элементы для подключения к сети с высоким напряжением (6, 10 или 35 кВт);
- модулей распределительных блоков.
В закрытой подстанции такие же составные части монтируются в здании.
Блок, в котором сосредоточено оборудование для приема и распределения энергии, называется РУ (распределительное устройство). Модуль содержит:
- несколько коммутационных аппаратов;
- оборудование для защиты;
- устройства автоматики;
- измерительные приборы;
- шины соединения;
- вспомогательную аппаратуру.
Чаще всего в МТП используют комплектные распределительные устройства, которые располагаются на открытом воздухе. Их относят к наружному типу. Также бывают и закрытые РУ.
Применение комплектных распределительных устройств помогает минимизировать время строительства, сэкономить трудозатраты, повысить безопасность во время эксплуатации и обслуживания подстанции.
Закрытая подстанция
Закрытая подстанция — это отдельное кирпичное строение. Чаще всего его возводят в 1 или 2 этажа. Фундамент обычно делают из блоков, а также допускается применять ленточную бутобетонную заливку. Для перекрытий используют сборные железобетонные панели. В сооружении устанавливают:
- силовые трансформаторы;
- щиты низкого напряжения;
- модули РУ.
Закрытые подстанции строят для потребителей, требующих большое количество мощности. Например:
- сельскохозяйственный комплекс;
- птицефабрика;
- промышленное предприятие.
Иногда подстанцию закрытого типа монтируют в здании объекта, к которому ее подключают. Для этого подготавливают четыре помещения: каждое из них должно иметь отдельных вход, располагающийся с улицы. Комнаты запирают на замок, для ограничения доступа посторонним людям.
Чтобы во время строительства и монтажа конструкции была обеспечена безопасность, делают заземление. Процедуру осуществляют совместно с каждым металлическим корпусом, кожухом аппаратуры и обмоткой самого низкого напряжения.
Комплектная подстанция (КПС)
Электрическая установка поступает с завода собранной или подготовленной для строительства.
В таблице указаны преимущества КПС:
|
Преимущество |
Описание |
|
Безопасность, повышенная стабильность |
У корпуса замкнутая конструкция, что предупреждает прикосновение людей к токоведущим элементам конструкции. |
|
Минимальные сроки монтажа, экономия |
· цены на строительство комплектной подстанции ниже, чем других типов; · сокращается время монтажа; · новый объект быстрее вводится в эксплуатацию. |
|
Возможность быстро выполнить ремонт |
· если из строя выйдет один из элементов, то его проверка и замена проведутся в минимальные сроки; · работы по обслуживанию не потребуют трудоемкого демонтажа, а также отключения электроприемников. |
Чаще всего комплектные подстанции устанавливают для понижения напряжения потребителей:
- бытовых;
- промышленных;
- коммунальных.
Подстанции данного типа бывают нескольких видов, которые зависят от:
- расположения;
- первичного напряжения;
- схем подключения;
- числа трансформаторов;
- адаптации к климату;
- параметров трансформаторов;
- метода установки.
Поставляют подстанцию с завода в составе отдельных блоков. В каждой части предусмотрены отверстия, предназначенные для крепления и установки. Компания, которая занимается монтажом, обустраивает фундамент, проводит сборочные работы, затем запускает подстанцию и налаживает работу оборудования. В комплекте идут системы вентиляции, связи, отопления, освещения.
Особенности строительства подстанций в зависимости от вида
Монтаж конструкции напрямую зависит от вида подстанции, которая бывает мачтовой, закрытой и комплектной. У каждой есть свои особенности.
Мачтовые
Мачтовая подстанция — наиболее компактная из всех конструкций. Для установки используют железобетонные и деревянные опоры. Форму конструкции определяет мощность. Бывают подстанции:
- А-образные;
- АП-образные;
- П-образные.
По расположению в электрической сети мачтовые ПС бывают концевыми или тупиковыми. Чтобы удобно было их обслуживать, устанавливают площадку с лестницей. Конструкцию всегда держат под замком.
Закрытые
Монтаж закрытой подстанции проходит в несколько этапов:
- транспортировка составных частей на участок;
- установка на фундамент блоков;
- крепление болтами;
- электроподключение модулей;
- прокладывание сборных шин;
- подсоединение кабелей;
- настройка и проверка.
Прежде чем устанавливать закрытую подстанцию, подготавливают помещения. Для этого в комнатах проводят отделочные работы, делают необходимые отверстия, проемы и кабельные каналы, соблюдая условия, указанные в чертежах. При размещении подстанции необходимо 4 помещения для:
- РУ высокого напряжения;
- двух силовых трансформаторов;
- РУ низкого напряжения.
Для всех преобразователей обустраивают фундамент. Затем, используя погрузочные механизмы, поднимают и устанавливают трансформаторы.
Комплектные
В список работ во время строительства входят:
- транспортировка;
- прием оборудования на участке;
- сопоставление по уровню;
- крепежные работы;
- сварка основания с модулями;
- подключение электричества;
- пусконаладочная работа.
Методы доставки определяют, исходя из габаритов подстанции и возможностей участка. Необходимо убедиться, что у площадки есть несколько подъездных путей. Лучший вариант транспортировки — обеспечивающий сохранение груза без промежуточной выгрузки.
Подготавливают помещения так же, как и при монтаже закрытой подстанции. Перемещение каждого блока производят с максимальной аккуратностью, используя специальную технику и подъемные механизмы. Основание делают из нескольких ЖБИ блоков или стоек.
После завершения монтажа КТП осуществляют заземление необходимых элементов. Затем запускают и налаживают работу оборудования. Каждый этап проводят при соблюдении техники безопасности.
Обустройство территории
Ограждают территорию подстанции в объеме, который предусмотрен проектом на расчетный период. Территорию участка, предусмотренную для последующего расширения, оговаривают в проекте и оформляют как не подлежащую застройке. Ограждать ее не надо. Разрешается использовать территорию под сельскохозяйственные нужды.
Свободную от застройки территорию озеленяют, засевая травами. Площадь ОРУ (открытого распределительного устройства) засыпают щебнем; допускается использовать гравий. За пределами ОРУ разрешено высаживать деревья и кустарники.
Чтобы обеспечить доступ дежурного персонала для обхода подстанции, на территории открытого распределительного устройства сооружают простые конструкции и пешеходные дорожки. Если ПС размещают в лесном массиве, то в обязательном порядке производят вырубку леса.
Отвод атмосферных вод
Воду отводят с площадки поверхностным методом, предварительно согласовывая систему с заинтересованной организацией. Трансформатор оборудуют системой аварийного маслосборника и маслостока. Дождеприемники используют только при условии технико-экономических обоснований.
Отметка пола первого этажа должна быть выше границы участка, который примыкает к сооружению, не меньше, чем на 15 сантиметров. Если подстанцию устанавливают на подтопляемых или заболоченных территориях, то предусматривают защиту от затопления.
Чтобы предотвратить заливание территории атмосферными осадками, которые притекают с нагорных сторон, устанавливают водозащитные сооружения (нагорные канавы).
Необходимые документы для запуска подстанции
Монтаж подстанции завершают оформлением актов, которые соответствуют требованиям нормативно-технической документации. После их подписания на объект отправляют бригаду наладчиков, которые:
- проверяют подключение оборудования;
- проводят испытания подстанции в условии реальной работы.
Во время работы наладчики проверяют:
- правильно ли подключено высоковольтное и низковольтное оборудование;
- каждую цепь учета;
- установку сигнализации;
- релейную защиту;
- автоматику.
Если все показания соответствуют проекту, то в протокол выполненных работ вносят результаты испытаний и измерения.
Чтобы ввести объект в эксплуатацию застройщику необходимо обратиться в федеральный орган исполнительной власти. Также разрешается подавать документацию в орган местного самоуправления, который выдал разрешение на строительство.
Необходимый пакет документов включает:
- проектную документацию;
- разрешение на строительство;
- заключения экспертизы проектных документов;
- правоустанавливающую документацию на земельный участок;
- акт приемки монтажных, строительных, пусконаладочных работ;
- технические документы на комплектующие и материалы, которые предусмотрены договором на поставку;
- градостроительный план площадки;
- заявление о выдаче разрешения на ввод подстанции в эксплуатацию;
- протокол измерения и испытания.
Разрешение на ввод в эксплуатацию — это документ, удостоверяющий:
- выполнение монтажа в полном объеме, согласно разрешению строительства;
- соответствие построенной конструкции градостроительному плану и проектной документации, соответствующей Градостроительному кодексу.
После утверждения документов разрешается официально вводить подстанцию в эксплуатацию. На устройство подают номинальное напряжение, а конструкция переходит в распоряжение пользователя.
Стоимость строительства подстанций
Стоимость монтажа подстанции зависит от:
- выбранного вида оборудования;
- сложности проектной документации;
- объема выполняемых работ;
- особенности площадки.
Выгоднее всего заказывать услугу «под ключ», так как получится сэкономить время и упростить процесс взаимодействия. При выборе одной компании заказчик будет уверен, что работы осуществятся оперативно и последовательно.
При выборе подрядчика обращайте внимание на:
- профессиональный опыт специалистов (оценивайте его по выполненным проектам);
- стаж руководителя, осуществляющего контроль над работами;
- соответствующие допуски сотрудников к выполняемым задачам.
Помните, что в каждом случае нагрузка и функционирование подстанции отличаются. Поэтому важно уделять повышенное внимание этапам подготовки и составления проектов. Благодаря современным технологиям получается просчитывать все нюансы и устанавливать подстанцию в запланированные сроки без изменения инженерного вида. Это повышает время эксплуатации, безопасность и надежность конструкции.
Техническое обслуживание
Для работы подстанции не требуется обслуживающий персонал. Управление объектом происходит на расстоянии при использовании компьютеризованной системы. После ввода в эксплуатацию на подстанцию сотрудникам необходимо приезжать только для проверки и осуществления планового обслуживания.