Свет в большом городе
Мещане привыкли к тому, что вечерком, едва лишь стемнеет, загораются уличные фонари, прекрасно подсвечиваются дома и мосты, освещаются пешеходные тропинки. Организация освещения в городках, неподражаемо эких великих, как Москва, Санкт-Петербург, — свойская, специализированная ветвь городского хозяйства.
КАК ПРИХОДИТ ЭНЕРГИЯ В ГОРОД
Крупная число поступающей в город электрической энергии вырабатывается генераторами на электростанциях, размещенных за границами городка.Мещане привыкли к тому, что вечерком, едва стемнеет, загораются уличные фонари, прекрасно подсвечиваются строения и мосты, освещаются пешеходные тропинки. Организация освещения в городках, необыкновенно этаких огромных, как Москва, Санкт-Петербург, — близкая, особенная ветвь городского хозяйства.
КАК ПРИХОДИТ ЭНЕРГИЯ В ГОРОД
Большущая число поступающей в город электрической энергии вырабатывается генераторами на электростанциях, склонных за границами городка. Снутри городка она делается на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), действующих на естественном газе и мазуте. Генераторы вырабатывают напряжения от 6 до 20 кВ. Для передачи энергии на незначительные расстояния снутри городка (где утраты сравнительно малы) этого довольно, а для передачи от пригородной электростанции — нет. Она вся будет съедена противодействием проводов линий передач. Оттого при передаче энергии от ГЭС напряжение повышают до 110-500 кВ. Мастерят это на трансформаторных подстанциях (ТП), тот или иной размещаются вблизи со станцией. Степень, до тот или иной идет увеличивать напряжение, пропорционален передаваемой энергии и расстоянию передачи. Перевоплощенная эким образом электроэнергия передается по воздушным (ВЛитр.) и кабельным (КЛитр.) чертам электропередачи (ЛЭП). В Москве, к примеру, 1100 км воздушных и около 800 км кабельных линий.
На иной (приемной) стране ЛЭП создается налаженность районных и автохтонных трансформаторных понижающих подстанций, обеспечивающих поэтапное понижение напряжения до вызываемого степени. Поначалу с 110-500 до 6-20 кВ, далее до общепринятого 0,38 кВ. Таковая схема дозволяет обойтись оборудованием наименьших масштабов. Электроэнергия для освещения распределяется по определенным адресам городка с поддержкой распределительных агрегатов (РУ). Это совместная схема доставки электроэнергии в город, в том числе и для его освещения. Воздушные полосы обладают ряд превосходств перед КЛитр.. Это, сначала, наименьшая стоимость, большущая ремонтопригодность, простосердечие в обслуживании. С иной сторонки, ВЛитр. обладают так нарекаемую зону отчуждения — достаточно широкий участок света, проходящий под электропроводами, где воспрещено проводить постройка, земельные и иные занятия. Повреждаемость кабельных линий, уложенных в свет, на порядок басистее. К примеру, кабели в особом коллекторе не опасаются ни стихийных бедствий, ни землетрясений, ни порывов ветра, ни наводнений, ни обледенения.
Воздушные же полосы подвержены действию стихий. Так, 29 декабря прошлого года из-за обледенения произошли бессчетные обрывы проводов и падение опор ЛЭП в Москве и Столичной области. Водились случаи, иногда хулиганы набрасывали на электропровода многообразные предметы, вызывающие краткое замыкание на изоляторах. Это небезопасно и для оборудования, и для жителей нашей планеты, веселящихся сходственным образом.
Площадь поперечного разреза (профессионалы его именуют нетрудно сечение) проводов воздушных и жил кабельных линий электропередачи описывает пропускную способность ЛЭП. Чем преимущественно разрез электропровода (кабеля), тем преимущественно энергии по нему можнож передать, а следовательно, бoльшую мощность доставить потребителю. При расчете разрез рассчитывают с учетом рабочих и аварийных режимов. К примеру, разрез проводов воздушных линий, по тот или иной подводится энергия в Москву, колеблется от 95 до четыресто мм2.
Для роста надежности доставки энергии к потребителям практикуется резервирование оборудования. О этом самое большее черкали и сказали, почти все и делается в данной для нас области. В Москве разработана и внедряется схема резервирования на степени высочайшего напряжения 110-220 кВ. К питающим центрам подводится не одна линия, а немножко.
Это значит, что к трансформаторным подстанциям на приемной стране проложены как воздушные полосы, так и дублирующая кабельная линия. На подстанциях встали использовать новейшие трехтрансформаторные схемы учения. Ежели ранее для роста надежности применялся один-одинехонек дублирующий трансформатор, то сейчас их два. В случае выхода из строя генерального устройства это в пару раз увеличивает возможность срабатывания желая бы один-одинешенек трансформатора из 2-ух резервных. Все это дозволяет обеспечить электроэнергией потребителей фактически в каждый ситуации.
ОСВЕЩЕНИЕ ГОРОДА
Напряжение 6-20 кВ для городских нужд снижают до 0,38 кВ на автохтонных городских трансформаторных подстанциях. Аборигенные ТП в Москве — незначительные одноэтажные строения без окон, на стальных дверях тот или иной сочинено, к примеру, ТП 10 6/0,38 кВ. Это значит, что перед нами автохтонная трансформаторная подстанция 10, преобразующая входное напряжение 6 кВ в трехфазное напряжение 380/220 В — нормальное напряжение, поставляемое на объекты бытового и коммунального хозяйства городка (в том числе и городского освещения).
Ключевое рекомендация автохтонных ТП — обеспечение жизнедеятельности компаний, ЖКХ городка и личных домовладений. Отчасти их применяют и для энергоснабжения сетей внешнего освещения. Внедрение отдельной подстанции единственно для электроснабжения сетей внешнего освещения, обычно, нецелесообразно. К примеру, в Москве это оправдано только лишь в центральной количества городка при организации освещения огромных площадей, парковых зон и улиц. Живущие трансформаторные подстанции, созданные для нужд городского освещения, обычно, обладают веский запас неиспользованной мощности, за счет тот или иной обеспечивают энергией иные объекты городского коммунального хозяйства.
Опосля трансформаторной подстанции электрическая энергия поступает на особые установки распределения (РУ) — это электрические установки для приема электроэнергии от ТП и распределения ее по отдельным электрическим чертам (группам). В состав РУ входят: разъединители, трансформаторы тока, измерительные приборы, сборные силовые шины, оборудование коммутации перегрузки, электрические защитные установки. Оборудование обыкновенно располагают общо с трансформаторной подстанцией, желая время от времени это мастерят и в отдельных электрощитовых зданиях, электрошкафах внешней конструкции, доступ в тот или иной инородным категорически воспрещен.
В отличие от ТП, тот или иной сделаны, обычно, по однотипным схемам, распределительные установки, используемые в конструкциях внешнего освещения, обладают конструктивные индивидуальности. Для их принципиальна потенциал подключения разнообразного численности светильников в одной группе. Это дозволяет отключать число светильников в каждой полосы, не отключая линию полностью (изменение режима освещения вечер — ночь). К примеру, вечерком отлично видно, что пламенеют все электросветильники вдоль дороги, а в ночное период пламенеет только лишь каждый 3-ий. Некие объекты не подлежат переводу на ночной режим. Это остановки публичного транспорта, станции метро, пешеходные переходы, перекрестки дорог, подъезды к клиникам, внутренние дворовые местности и т.п.
В качестве вещества токопроводящих жил для доставки электроэнергии от распределительных агрегатов до фонарей в городке для электрических линий 380 В употребляется электротехническая медь либо алюминий. Медные проводники владеют ориентировочно в полтора однажды наименьшим удельным противодействием, чем дюралевые (0,0175 Ом мм2/мтр у меди против 0,028 Ом мм2/мтр у алюминия). Все-таки медь важно тяжче (8,9 103 кг/м3 у меди против 2,7 103 кг/м3 у алюминия) и важно превосходит алюминий по стоимости. Беря во внимание это, в главный массе для установки сетей городского внешнего освещения употребляют проводники с дюралевыми жилами.
В ближайшее время при прокладке воздушных линий электропередач начали использовать самонесущие изолированные электропровода (СИП). Жилы этаких проводов (либо одна из их, обыкновенно нулевая, большего поперечника, веющая для цельной вязки) делаются довольно крепкими, чтоб удержать свой вес при подвеске сети в пролете опор. СИП долговечны, трудоспособны в брутальных погодных и хим критериях, владеют высочайшей стойкостью к мех-ским повреждениям. Разработка монтажа самонесущих проводов важно понижает трудоемкость и сроки сооружения полосы электропередачи. При превышении возможных мех-ских нагрузок полосы (снег, ветер, обледенение, повреждение опоры ЛЭП) разрушается особое ослабленное звено крепежной арматуры и обрыва полосы либо разрушения опор не происходит. Использование СИП при реконструкции полосы дозволяет гарантировать стабильное и высококачественное электроснабжение внешнего освещения.
Для управления включением внешнего освещения в городке употребляется комплекс диспетчерских постов. Команду на включение освещения выдает диспетчерский пульт, и по с намерением выделенным чертам городской телефонной сети она поступает на силовые распределительные пункты, оборудованные телемеханическими агрегатами. Они созданы для приема и обработки сигнала с пульта, а также для сбора инфы о состоянии электроустановки и передачи ее на диспетчерский пульт. С телемеханического установки правящий сигнал поступает на силовые коммутационные аппараты (контакторы), тот или иной подают напряжение в сеть внешнего освещения. Ниже включение сетей происходит по каскаду, другими словами от включенных участков сети, средством особых кабелей управления, напряжение поступает на коммутационные аппараты остальных распределительных пт, происходит их включение и т д по цепочке. Каскадность достигается маршрутом включения следующей полосы освещения предшествующей (рис. 1). Сиим достигается постепенность подключения мощностной перегрузки на подстанциях.
Некие каскадные цепи выполняются закольцованными, другими словами информационный сигнал с ругательного включенного РУ передается на головной правящий пункт и поступает в порядок телемеханической взаимоотношения. При закольцованной схеме опосля включения освещения на пульте у оператора возникает извещенье о выполнении команды по цельной цепи каскада либо отображается донесение, что в цепи каскада вышло нарушение.
В тех вариантах, иногда недоступно дистанционное управление с диспетчерского поста, употребляется программное либо фотометрическое управление.
Программное управление приспосабливается для освещения магистралей, эстакад, мостов, площадей, улиц и т.д. Агрегат программного управления представляет из себя микропроцессор с кварцевыми часами, в прошивке тот или иной выпито период включения и отключения освещения на каждые день года. В налаженности с фотометрическим управлением функционируют датчики природной освещенности. Этакую схему употребляют для включения и отключения освещения локальных объектов: отдельных дворов, маленьких скверов, пешеходных дорожек в малонаселенных площадях.
Необыкновенность электросетей внешнего освещения — это подверженность действию наружных причин, обусловленных жизнедеятельностью городка. Главная их масса склонна вдоль проезжих чисел улиц и магистралей. Наезд кара на опору приводит к повреждению проводки и нарушению электроснабжения веских участков озаряемой местности. Близость зеленых насаждений в ненастную ветреную погоду часто также может вызывать нарушения в занятию сетей. Оттого в перспективах развития внешнего освещения выпито внедрение порядка автоматического ввода запаса, обеспечивающей незамедлительный переход на запасной вариант электроснабжения при прекращении кормленья от генерального источника энергии.
Улучшение идет повсевременно. На данный момент, к примеру, внедряется налаженность автоматического контроля учета употребления электроэнергии. Она дозволяет смонтировать воедино информацию обо цельных потребителях электроэнергии для городского освещения и обработать ее по специальной методике расчета. А в не далеком водящемся ожидается возникновение осветительных устройств со встроенными персональными микрочипами. Это предоставит потенциал проводить компьютерную диагностику каждого электросветильника в отдельности дистанционно с диспетчерского пульта и приобретать информацию о техническом состоянии каждого устройства. При таковой модернизации мобильная группа ремонтников сумеет устранять неисправности определенного электросветильника без включения в дневное период цельной группы.
ОСВЕЩЕНИЕ ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА
Напряжение от распределительных щитков в РУ поступает по кабелю, проложенному в миру, либо по воздушной полосы к источникам света, найденным в уличных светильниках. Конкретно источники света (ИС) прибывают главными звеньями в осветительных конструкциях внешнего освещения. Остановимся на их подробнее.
До центра 50-х годов прошедшего столетия единственным электрическим источником света в уличных светильниках водилась лампачка (ЛН). Она обладает элементарную и надежную установку. Это экологически незапятнанный источник света с приятным для восприятия человеком теплым светом (цветовая температура простые лампочки Тцв = 2000 К), фактически без пульсации и с высочайшими цветопередающими свойствами. До реального поры ЛН прибывают главными источниками в жилом секторе, где потребление в масштабе страны сочиняет наиболее 25% от цельной электроэнергии, выделяемой на нужды освещения. Все-таки они обладают значительные нехватки, генеральные из тот или иной маленький показатель энергоэффективности — световая отдача (сантим.. табл. 1) и маленький срок работы.
Кардинальных сдвигов не вышло и с изобретением наиболее эконом кварцевых галогенных лампочек разновидности КГрам. Ограниченное использование они приобрели при внешнем освещении обнаруженных строй площадок, карьеров и отчасти в строительном освещении. С еще большущим фуррором галогенные лампы употребляются в авто фарах и освещении офисных домов, желая и тут наметились тенденции к их вытеснению наиболее современными ИС на базе светодиодов.
С возникновением в 1960-х годах газоразрядных ртутных ламп высочайшего давления разновидности ДРЛитр., у тот или иной световая отдача в 3-4 однажды выше, чем у лампочек, а срок работы добивается 16 000 часов, произошел довольно закономерный переход внешнего освещения городов на наиболее безукоризненный источник света.
Принцип деянья ДРЛитр. основан на преображении ультрафиолетового излучения ртутного разряда высочайшего давления в кварцевой горелке в видимое излучение в люминофорном покрове, нанесенном на внутреннюю поверхность пробирки лампы. Рабочий режим ртутных ламп обеспечивается электромагнитным пускорегулирующим аппаратом (ПРА). До этого времени ДРЛитр. употребляются для освещения улиц и дорог с небольшой интенсивностью движения, а лампы небольшой мощности с исправленной цветопередачей озаряют парки, скверы, ребяческие площадки в жилых кварталах.
В 1980-х годах началось серийное создание наиболее абсолютного газоразрядного источника света — натриевой лампы высочайшего давления разновидности ДНаТ, у тот или иной характеристики эффективности в 2 однажды выше, чем у ДРЛитр.. Разряд в таковой лампе происходит в глиняной горелке, заполненной парами натрия и ртути, оттого в излучении ДНаТ доминируют расширенная желтая область видимого диапазона и наименее интенсивные сине-зеленые полосы диапазона. Пусковые и рабочие режимы лампы обеспечивают пускорегулирующие аппараты и импульсные поджигающие установки (ИЗУ). Желто-белоснежный оттенок излучения и маленький индекс цветопередачи (Ra = 25%) в веской ступени ограничивают ее область употребления.
Тем более благодаря высочайшей энергоэффективности натриевых ламп большущая число дорог и магистральных шоссе с высочайшей и средней интенсивностью движения автотранспорта освещается светильниками с лампами ДНаТ.
Вместе с ДНаТ явились металлогалогенные лампы высочайшего давления разновидности ДРИ, где разряд происходит в кварцевой либо глиняной горелке в парах ртути с излучающими добавками в внешности йодидов многообразных металлов: диспрозия, скандия + натрия либо натрия + талия + индия. Йодиды редких металлов разрешают не совсем только повысить световую отдачу лампы до сто лм/Вт, да и сделать лучше индекс цветопередачи до Rа = 90%.
Лампы ДРИ разыскали пространное использование в строительном и спортивном освещении, рекомендуются для уличного освещения в центральных и исторических площадях городов, а также в парковых зонах.
В энергосбережении при применении газоразрядных ламп высочайшего давления наметился переход в схемах кормленья этих источников света на электронные ПРА (сантим.. Наука и жизнь 7, 2010 грам.). Таковая подмена дозволит на 10-12% прирастить эффективность комплекта лампа + ПРА.
Невзирая на явные заслуги в развитии газоразрядных источников света, прогнозы на ближайшую перспективу в области светотехники, в том числе и в внешнем освещении, будут базироваться на разработках в области твердотельных светоизлучающих диодов (СИД).
Постоянный, чуток ли не экспоненциальный (рис. 3), рост световой отдачи СИД, повышение единичной мощности и освоение выпуска установок из пары светодиодов могут в самое последнее время поменять ситуацию с энергосбережением в светотехнике, в том числе и в осветительных конструкциях.
Бурное развитие производства СИД и их пространное внедрение обоснованы их несомненными добродетелями: необыкновенно высочайшая надежность; великой срок работы; маленькие габариты; высочайшая устойчивость к мех-ским перегрузкам; способность действовать в пространном спектре температур; экологичность, сплетенная с неимением ртути и остальных вредных веществ; электрическая сохранность; неименье пульсации светового потока.
Для оптимального употребления светового потока источника нужен световой устройство, в тот или иной этот источник водворяется. Этаких устройств создано и выпускается множество. В их агрегатах реализованы особые светотехнические запроса, запроса по сохранности, надежности и экономичности, монтажно-эксплуатационные свойства, запроса по технической эстетике. Световые приборы внешнего освещения прибывают не совсем только многофункциональными изделиями, обеспечивающими сохранность дорожного движения на автомагистралях и в пешеходных зонах, да и строительными ингредиентами.
Электросветильники обязаны обеспечивать нормированные ватерпасы яркости и равномерности освещенности дорожного покрытия либо пешеходных зон. По мере необходимости жестко ограничивается слепящее деянье на водителей и пешеходов (схемы освещения дорог сантим.. табл. 3).
Светораспределение электросветильника принято обрисовывать кривыми мощами света (КСС). В корпоративном случае под КСС понимается геометрическое участок (тело) точек радиусвекторов, выходящих из светового центра, длина тот или иной пропорциональна множеству света устройства в подходящем направлении (рис. 4). Более полное представление о светораспределении устройства дает семейство КСС, образующееся при разделении фотометрического тела вертикальными (меридиальными) и горизонтальными (экваториальными) плоскостями.
На рис. 5 представлена КСС, приобретенная в итоге разреза фотометрического тела электросветильника внешнего освещения 2-мя взаимноперпендикулярными меридиальными плоскостями, линия пересечения тот или иной совпадает с оптической осью светового устройства.
В табл. 2 представлены некие эталоны световых устройств внешнего освещения, более употребляемые оптические схемы с изображением хода проблесков источника света и высококачественные графики кривых массы света.
Конструктивно электросветильники внешнего освещения состоят из железного либо пластмассового корпуса, снутри тот или иной определяют патрон, лампу, пуско-выполняющий регулировку аппарат, импульсно-поджигающее агрегат и оптические компоненты, перераспределяющие световой поток лампы. Рассеиватель из прозрачного термо и ударопрочного стекла либо поликарбоната охраняет источник света от мех-ских действий и воздействия окружающей среды. Для получения действенных кривых массы света в световом приборе употребляют зеркальные отражатели из листового либо отформованного альзакированного (полированного) алюминия.
Кпд световых устройств с зеркальной оптической порядком сочиняет 70-75%. Кпд садово-парковых светильников с опаловым рассеивателем либо экранирующей сеткой — менее 60%.
Рис.6. Варианты опор внешнего освещения.
1. Опора с консольным светильником для освещения улиц, дорог.
2. Опора с навесноыми светильниками для освещения площадей, дорог, тротуаров.
3. Декоративная опора на местности храма Христа Спасателя.
4. Декоративная опора с двухрожковым кронштейном для освещения бульваров, скверов.
5. Опора с оптической порядком отраженного света для освещения пешеходных зон.
6. Антивандальный световой столбик для освещения парковых дорожек, ребяческих площадок, цветочных клумб.
7. Высокомачтовая опора с опускаемой светотехнической короной для освещения эстакад, жд участков, обнаруженных карьеров.
8. Декоративная опора с многорожковыми кронштейнами и шарообразными светильниками для освещения парков.
Возникновение светоизлучающих диодов раскрывает новейшие способности при конструировании световых устройств новейшего поколения. Оптическая налаженность такового устройства состоит из множества СИД, снабженных маленькими преломляющими призмами, общая служба тот или иной дозволяет сформировывать призываемую КСС. При всем этом полезное внедрение светового потока СИД сравнительно рабочей поверхности, в нашем случае дорожного полотна, на 20-25% выше, чем у обычных светильников с газоразрядными лампами. Кпд светового устройства со светодиодами сочиняет 90-95%. Отсюда останавливается понятным, как эффективнее их будущность использование.
Два происшествия пока что тормозят пространное их внедрение в внешнем освещении: высочайшая стоимость (в 3-5 разов выше, чем их аналоги с ДНаТ) и недостаточно высочайшая световая отдача самих светодиодов, часть на нынешний на днях 120 лм/Вт (требуется 140-150 лм/Вт).
Все-таки наиблежайшие прогнозы (сантим.. рис. 3) демонстрируют, что спустя 3-5 лет даже электросветильники с натриевыми лампами высочайшего давления не сумеют сочинять конкурентнсть устройствам с СИД.
Создатели:
Андрей МАЙОРОВ, генеральный инженер ОАО МОЭСК;
Юрий ЛОКТИН, инженер ГУП МОССВЕТ; кандидат технических наук
Владимир ПЯТИГОРСКИЙ, генеральный конструктор ООО ВНИСИ.
С признательностью к источнику: журнальчик Наука и жизнь 2 2011
Posted in Эконовости by admin with comments disabled.