Свет в большом городе
Мещане привыкли к тому, что вечерком, едва лишь стемнеет, загораются уличные фонари, прекрасно подсвечиваются строения и мосты, освещаются пешеходные тропинки. Организация освещения в городках, в особенности таковых великих, как Москва, Санкт-Петербург, — свойская, специализированная ветвь городского хозяйства.
КАК ПРИХОДИТ ЭНЕРГИЯ В ГОРОД
Большущая количество поступающей в город электрической энергии вырабатывается генераторами на электростанциях, размещенных за рубежами городка.Мещане привыкли к тому, что вечерком, едва лишь стемнеет, загораются уличные фонари, прекрасно подсвечиваются дома и мосты, освещаются пешеходные тропинки. Организация освещения в городках, в особенности эких большущих, как Москва, Санкт-Петербург, — свойская, специализированная ветвь городского хозяйства.
КАК ПРИХОДИТ ЭНЕРГИЯ В ГОРОД
Великая количество 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 незначительны) 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. Сооружают это на трансформаторных подстанциях (ТП), тот или иной размещаются близко со станцией. Ватерпас, до тот или иной идет увеличивать напряжение, пропорционален передаваемой энергии и расстоянию передачи. Перевоплощенная этаким 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 второй (приемной) стране ЛЭП создается порядок районных и автохтонных трансформаторных понижающих подстанций, обеспечивающих поэтапное понижение напряжения до призываемого ватерпаса. Первоначально с 110-500 до 6-20 кВ, далее до общепринятого 0,38 кВ. Экая схема дозволяет обойтись оборудованием наименьших масштабов. Электроэнергия для освещения распределяется по определенным адресам городка с подмогой распределительных агрегатов (РУ). Это совместная схема доставки электроэнергии в город, в том числе и для его освещения. Воздушные полосы располагают ряд превосходств перед КЛитр.. Это, сначала, наименьшая стоимость, великая ремонтопригодность, простодушие в обслуживании. С второй сторонки, ВЛитр. располагают так давать имя зону отчуждения — достаточно широкий участок мира, проходящий под электропроводами, где воспрещено проводить постройка, земельные и остальные занятия. Повреждаемость кабельных линий, уложенных в мир, 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 разнообразные предметы, вызывающие краткое замыкание на изоляторах. Это небезопасно и для оборудования, и для жителей нашей планеты, веселящихся схожим образом.
Площадь поперечного разреза (профессионалы его именуют легко сечение) проводов воздушных и жил кабельных линий электропередачи описывает пропускную способность ЛЭП. Чем преимущественно разделение электропровода (кабеля), тем преимущественно энергии по нему можнож передать, а следственно, бoльшую мощность доставить потребителю. При расчете разделение рассчитывают с учетом рабочих и аварийных режимов. К примеру, разделение проводов воздушных линий, по тот или другой подводится энергия в Москву, колеблется от 95 до четыресто мм2.
Для увеличения надежности доставки энергии к потребителям практикуется резервирование оборудования. О этом максимум черкали и разговаривали, 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 немного.
Это значит, что к трансформаторным подстанциям на приемной стране проложены как воздушные полосы, так и дублирующая кабельная линия. На подстанциях замерзли употреблять новейшие трехтрансформаторные схемы учения. Ежели ранее для увеличения надежности употреблялся один-одинехонек дублирующий трансформатор, то сейчас их два. В случае выхода из строя главного устройства это в пару раз увеличивает возможность срабатывания жаждая бы 1-го трансформатора из 2-ух резервных. Все это дозволяет обеспечить электроэнергией потребителей фактически в хоть какой 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 дома 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 — обыкновенное напряжение, поставляемое на объекты бытового и коммунального хозяйства городка (в том числе и городского освещения).
Генеральное направление автохтонных ТП — обеспечение жизнедеятельности компаний, ЖКХ городка и личных домовладений. Отчасти их употребляют и для энергоснабжения сетей внешнего освещения. Употребление 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 большущих площадей, парковых зон и улиц. Имеющиеся трансформаторные подстанции, созданные для нужд городского освещения, обычно, располагают значимый запас неиспользованной мощности, за счет тот или иной обеспечивают энергией остальные объекты городского коммунального хозяйства.
Потом 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 традиционно располагают общо с трансформаторной подстанцией, жаждая время от времени это сооружают и в отдельных электрощитовых зданиях, электрошкафах внешной агрегата, доступ в тот или иной сторонним категорически воспрещен.
В отличие от ТП, тот или иной сделаны, обычно, по однотипным схемам, распределительные установки, используемые в агрегатах внешнего освещения, располагают конструктивные необыкновенности. Для их принципиальна вероятность подключения разного численности светильников в одной группе. Это дозволяет отключать количество светильников в каждой полосы, не отключая линию полностью (изменение режима освещения вечер — ночь). К примеру, вечерком добро 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 мат-ла 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 же медь веско труднее (8,9 • 103 кг/м3 у меди против 2,7 • 103 кг/м3 у алюминия) и значительно превосходит алюминий по стоимости. Беря во внимание это, в главной массе для установки сетей городского внешнего освещения используют проводники с дюралевыми жилами.
В ближайшее время при прокладке воздушных линий электропередач начали употреблять самонесущие изолированные электропровода (СИП). Жилы эких проводов (либо одна из их, традиционно 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 соглашениях, владеют высочайшей стойкостью к мех-ским повреждениям. Разработка монтажа самонесущих проводов веско 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. Употребление 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 намеренно выделенным чертам городской телефонной сети она поступает на силовые распределительные пункты, оборудованные телемеханическими установками. 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 крайнего включенного РУ передается на головной правящий пункт и поступает в порядок телемеханической взаимоотношения. При закольцованной схеме потом включения освещения на пульте у оператора возникает известье 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 пропущено период включения и отключения освещения на каждые день года. В порядку с фотометрическим управлением функционируют датчики природной освещенности. Этакую схему используют для включения и отключения освещения локальных объектов: отдельных дворов, маленьких скверов, пешеходных дорожек в малонаселенных участках.
Необыкновенность электросетей внешнего освещения — это подверженность действию показных причин, обусловленных жизнедеятельностью городка. Генеральная их масса склонна вдоль проезжих долей улиц и магистралей. Наезд кара на опору приводит к повреждению проводки и нарушению электроснабжения полноценных участков озаряемой местности. Близость зеленых насаждений в ненастную ветреную погоду часто также может вызывать нарушения в службе сетей. Оттого в перспективах развития внешнего освещения пропущено употребление порядка автоматического ввода запаса, обеспечивающей незамедлительный переход на запасной вариант электроснабжения при прекращении кормления от главного источника энергии.
Улучшение идет непрерывно. На данный момент, к примеру, внедряется порядок 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 ближнем имеющемся ожидается возникновение осветительных устройств со встроенными персональными микрочипами. Это принесет вероятность проводить компьютерную диагностику каждого электросветильника в отдельности дистанционно с диспетчерского пульта и зарабатывать информацию о техническом состоянии каждого устройства. При экий 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, определенным в уличных светильниках. Конкретно источники света (ИС) прибывают генеральными звеньями в осветительных агрегатах внешнего освещения. Остановимся на их подробнее.
До половины 50-х годов прошедшего столетия единственным электрическим источником света в уличных светильниках имелась лампачка (ЛН). Она располагает азбучную и надежную агрегат. Это экологически аккуратный 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 медли ЛН прибывают генеральными источниками в жилом секторе, где потребление в масштабе страны сочиняет наиболее 25% от цельной электроэнергии, выделяемой на нужды освещения. Все же они располагают значительные нехватки, главные из тот или иной небольшой показатель энергоэффективности — световая отдача (сантим.. табл. 1) и небольшой срок занятия.
Кардинальных сдвигов не вышло и с изобретением наиболее эконом кварцевых галогенных лампочек разновидности КГрам. Ограниченное употребление они приобрели при внешнем освещении раскрытых строй площадок, карьеров и отчасти в строительном освещении. С еще великим фуррором галогенные лампы применяются в авто фарах и освещении офисных домов, жаждая 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 занятия добивается 16 000 часов, произошел довольно закономерный переход внешнего освещения городов на наиболее безукоризненный источник света.
Принцип деянья ДРЛитр. основан на преображеньи ультрафиолетового излучения ртутного разряда высочайшего давления в кварцевой горелке в видимое излучение в люминофорном оболочке, нанесенном на внутреннюю поверхность пробирки лампы. Рабочий режим ртутных ламп обеспечивается электромагнитным пускорегулирующим аппаратом (ПРА). До этого времени ДРЛитр. применяются для освещения улиц и дорог с маленькой интенсивностью движения, а лампы маленькой мощности с исправленной цветопередачей озаряют парки, скверы, ребяческие площадки в жилых кварталах.
В 1980-х годах началось серийное создание наиболее свершенного газоразрядного источника света — натриевой лампы высочайшего давления разновидности ДНаТ, у тот или иной характеристики эффективности в 2 однажды выше, чем у ДРЛитр.. Разряд в экий 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 густой индекс цветопередачи (Ra = 25%) в веской ступени ограничивают ее область употребления.
Тем более благодаря высочайшей энергоэффективности натриевых ламп великая количество 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 отыскали пространное употребление в строительном и спортивном освещении, рекомендуются для уличного освещения в центральных и исторических участках городов, а также в парковых зонах.
В энергосбережении при употреблении газоразрядных ламп высочайшего давления наметился переход в схемах кормления этих источников света на электронные ПРА (сантим.. Наука и жизнь 7, 2010 грам.). Экая 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, рост единичной мощности и освоение выпуска агрегатов из пары светодиодов могут в самое последнее время поменять ситуацию с энергосбережением в светотехнике, в том числе и в осветительных агрегатах.
Бурное развитие производства СИД и их пространное внедрение обоснованы их несомненными совершенствами: необыкновенно высочайшая надежность; великий срок занятия; небольшие габариты; высочайшая устойчивость к мех-ским перегрузкам; способность функционировать в пространном спектре температур; экологичность, сплетенная с неимением ртути и остальных вредных веществ; электрическая сохранность; неимение пульсации светового потока.
Для разумного употребления светового потока источника нужен световой устройство, в тот или другой этот источник воцаряется. Эких устройств создано и выпускается множество. В их установках реализованы особые светотехнические заявки, заявки по сохранности, надежности и экономичности, монтажно-эксплуатационные свойства, заявки 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 соответственны обеспечивать нормированные степени яркости и равномерности освещенности дорожного покрытия либо пешеходных зон. По мере необходимости жестко ограничивается слепящее деяние 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 площадь (тело) баста 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 изображена 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 множества света.
Конструктивно электросветильники внешнего освещения состоят из железного либо пластмассового корпуса, снутри тот или иной находят патрон, лампу, пуско-выполняющий регулировку аппарат, импульсно-поджигающее агрегат и оптические ингредиенты, перераспределяющие световой поток лампы. Рассеиватель из прозрачного термо и ударопрочного стекла либо поликарбоната оберегает источник света от мех-ских действий и воздействия окружающей среды. Для получения действенных кривых множества света в световом приборе используют 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 отделов, раскрытых 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 порядок такового устройства состоит из множества СИД, снабженных маленькими преломляющими призмами, общая служба тот или иной дозволяет сформировывать призываемую КСС. При всем этом полезное употребление 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 употребление.
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 же 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.