Проектирование
электроснабжения

Расчет электрических нагрузок

• Определение установленной мощности. Суммируется мощность всех электроприемников (оборудования, освещения, розеток и т.д.) на объекте. Для каждого электроприемника берется его номинальная мощность, указанная в паспорте или на заводской табличке.
• Определение расчетной активной мощности. Учитывает коэффициенты спроса и одновременности, так как не все электроприемники работают одновременно и на полную мощность.

Коэффициенты спроса зависят от типа электроприемников и режима их работы. Значения коэффициентов берутся из справочной литературы. Для разных групп электроприемников (освещение, силовое оборудование, технологические установки) расчет ведется отдельно, а затем суммируется.

• Определение расчетной реактивной мощности. Реактивная мощность возникает из-за наличия индуктивных и емкостных элементов в электроприемниках (например, в электродвигателях и трансформаторах).
• Определение полной расчетной мощности. Полная мощность используется для выбора трансформаторов, кабелей и других элементов электросети.

Выбор оптимального сечения кабелей и проводов

После определения нагрузок следует критически важный этап – выбор оптимального сечения кабелей и проводов. Неправильный выбор может привести к перегреву, потерям напряжения и даже пожарам.

• По допустимому длительному току. Сечение проводника выбирается таким образом, чтобы его максимально допустимый длительный ток был не меньше расчетного тока, который фактически будет протекать по нему. Допустимые значения тока зависят от материала проводника, типа изоляции, способа прокладки и температуры окружающей среды.
• По допустимой потере напряжения. Длина и сечение кабеля влияют на падение напряжения от источника до потребителя. Чрезмерные потери напряжения могут снизить эффективность оборудования, повлиять на его работоспособность и срок службы. Допустимые потери нормируются и обычно составляют не более 2,5-5% от номинального напряжения. Если расчетные потери выше, сечение проводника должно быть увеличено.
• По механической прочности. Для некоторых участков сети (например, воздушных линий) учитывается минимальное сечение, необходимое для обеспечения механической прочности проводника.
• По условиям защиты от сверхтоков. Сечение кабеля также должно быть согласовано с характеристиками защитных устройств, чтобы гарантировать его отключение до наступления недопустимого нагрева при перегрузке или коротком замыкании.

Расчет токов короткого замыкания

• Расчет пропускной способности сети. Зависит от трафика, генерируемого устройствами, и требований к скорости передачи данных. Необходимо учитывать пиковую нагрузку.
• Выбор активного сетевого оборудования. Коммутаторы, маршрутизаторы, точки доступа. Выбор зависит от пропускной способности сети, количества портов, функциональности и бюджета.
• Расчет мощности PoE (Power over Ethernet). Если используются устройства, питаемые по PoE (например, IP-камеры, IP-телефоны), необходимо рассчитать общую потребляемую мощность и выбрать коммутаторы, способные обеспечить достаточное питание.
• Расчет параметров Wi-Fi. Рассчитываем количество и расположение точек доступа, чтобы обеспечить покрытие всей зоны, где требуется Wi-Fi. Учитываем мощность передатчика, чувствительность приемника, коэффициент усиления антенны и затухание сигнала.

Расчет систем безопасности (видеонаблюдение, контроль доступа, охранно-пожарная сигнализация)

Для гарантирования безопасности и корректного функционирования защитного оборудования выполняется расчет токов короткого замыкания (ТКЗ).

• Определение параметров цепи короткого замыкания. Вычисляется полное сопротивление всей цепи до точки предполагаемого короткого замыкания, включая сопротивление питающей сети, трансформаторов, кабелей.
• Расчет величины ТКЗ. Определяются ожидаемые значения токов однофазного, двухфазного и трехфазного короткого замыкания в различных контрольных точках сети.
• Проверка защитных устройств и оборудования. Эти значения токов короткого замыкания критичны для выбора защитных устройств (автоматических выключателей, предохранителей) по их отключающей способности (способности отключить максимальный ток короткого замыкания) и проверки электрооборудования на термическую и электродинамическую устойчивость к воздействию этих токов.

Выбор аппаратов защиты

Эффективная защита электроустановок — залог безопасности. Выбор адекватных аппаратов защиты осуществляется на основе предыдущих расчетов.

• Автоматические выключатели. Подбираются по номинальному току, отключающей способности и время-токовым характеристикам, обеспечивающим селективность защиты.
• Предохранители. Выбираются по номинальному току плавкой вставки и коммутационной способности.
• Устройства защитного отключения (УЗО). Выбираются по номинальному току и току утечки, обеспечивая защиту от поражения электрическим током при прямом или косвенном прикосновении.

Расчет заземления и молниезащиты

Обязательным является расчет систем заземления и молниезащиты для обеспечения электробезопасности и защиты от атмосферных перенапряжений.

• Расчет заземляющего устройства. Определяется конфигурация и параметры заземлителей (количество, глубина, материал), необходимые для достижения нормируемого значения сопротивления растеканию тока в грунте, что критично для безопасности персонала и работы защитных устройств.
• Расчет молниезащиты. В зависимости от категории объекта и климатических условий, вычисляются параметры молниеотводов (стержневых, тросовых, сетчатых) и их зон защиты, чтобы предотвратить прямые удары молнии в здание и защитить его от вторичных воздействий.

Расчет освещения

Если в рамках проекта выполняется также проектирование освещения, проводятся следующие расчеты:

• Определение требуемой освещенности. Исходя из норм для различных типов помещений (жилых, офисных, производственных), определяется необходимый уровень освещенности.
• Выбор и расстановка светильников. Применяются методы коэффициента использования светового потока или точечного расчета для выбора типа, мощности и оптимальной расстановки светильников, обеспечивающих равномерное и достаточное освещение.

Расчет потерь электроэнергии

Определяются потери электроэнергии в кабелях, трансформаторах и другом электрооборудовании. Расчет позволяет оценить экономическую эффективность системы электроснабжения и принять меры по их снижению (например, за счет применения энергоэффективного оборудования).