Свет в большом городе
Мещане привыкли к тому, что вечерком, едва лишь стемнеет, загораются уличные фонари, благовидно подсвечиваются строения и мосты, освещаются пешеходные тропинки. Организация освещения в городках, в особенности таковых крупных, как Москва, Санкт-Петербург, — близкая, предназначенная ветвь городского хозяйства.
КАК ПРИХОДИТ ЭНЕРГИЯ В ГОРОД
Крупная число поступающей в город электрической энергии вырабатывается генераторами на электростанциях, склонных 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, неподражаемо этаких 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, склонных за границами городка. Снутри городка она делается на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), функционирующих на естественном газе и мазуте. Генераторы вырабатывают напряжения от 6 до 20 кВ. Для передачи энергии на маленькие расстояния снутри городка (где утраты условно 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. Сооружают это на трансформаторных подстанциях (ТП), тот или иной размещаются близко со станцией. Ватерпас, до тот или другой надлежит 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) сторонке ЛЭП создается порядок районных и аборигенных трансформаторных понижающих подстанций, обеспечивающих поэтапное понижение напряжения до вызываемого ватерпаса. Вначале с 110-500 до 6-20 кВ, потом до общепринятого 0,38 кВ. Экая схема дозволяет обойтись оборудованием наименьших размахов. Электроэнергия для освещения распределяется по определенным адресам городка с подмогою распределительных агрегатов (РУ). Это корпоративная схема доставки электроэнергии в город, в том числе и для его освещения. Воздушные полосы обладают ряд превосходств перед КЛитр.. Это, сначала, наименьшая стоимость, крупная ремонтопригодность, простодушие в обслуживании. С второй страны, ВЛитр. обладают так именуемую зону отчуждения — достаточно широкий участок света, проходящий под электропроводами, где воспрещено проводить стройка, земельные и вторые службы. Повреждаемость кабельных линий, уложенных в мир, на порядок гуще. К примеру, кабели в особом коллекторе не побаиваются ни стихийных бедствий, ни землетрясений, ни порывов ветра, ни наводнений, ни обледенения.
Воздушные же полосы подвержены действию стихий. Так, 29 декабря прежнего 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 разделения (спецы 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 означает, бoльшую мощность доставить потребителю. При расчете разделение рассчитывают с учетом рабочих и аварийных режимов. К примеру, разделение проводов воздушных линий, по тот или иной 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 области. В Москве разработана и внедряется схема резервирования на ватерпасе высочайшего напряжения 110-220 кВ. К питающим центрам подводится не одна линия, а немножко.
Это значит, что к трансформаторным подстанциям на приемной сторонке проложены как воздушные полосы, так и дублирующая кабельная линия. На подстанциях замерзли использовать новейшие трехтрансформаторные схемы теории. Ежели ранее для увеличения надежности применялся один-одинехонек дублирующий трансформатор, то сейчас их два. В случае выхода из строя главного 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 хоть какой ситуации.
ОСВЕЩЕНИЕ ГОРОДА
Напряжение 6-20 кВ для городских нужд снижают до 0,38 кВ на аборигенных городских трансформаторных подстанциях. Аборигенные ТП в Москве — маленькие 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 аборигенных ТП — обеспечение жизнедеятельности компаний, ЖКХ городка и личных домовладений. Отчасти их употребляют и для энергоснабжения сетей внешнего освещения. Внедрение отдельной подстанции единственно для электроснабжения сетей внешнего освещения, обычно, нецелесообразно. К примеру, в Москве это оправдано лишь в центральной числа городка при организации освещения великих площадей, парковых зон и улиц. Будущие трансформаторные подстанции, созданные для нужд городского освещения, обычно, обладают веский запас неиспользованной мощности, за счет тот или другой обеспечивают энергией вторые объекты городского коммунального хозяйства.
Затем 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 как правило располагают общо с трансформаторной подстанцией, желая время от времени это сооружают и в отдельных электрощитовых зданиях, электрошкафах внешней агрегата, доступ в тот или иной чужеродным категорически воспрещен.
В отличие от ТП, тот или иной сделаны, обычно, по однотипным схемам, распределительные установки, используемые в агрегатах внешнего освещения, обладают конструктивные необыкновенности. Для их принципиальна вероятность 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 пора пламенеет 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 применяется электротехническая медь либо алюминий. Медные проводники владеют приблизительно 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 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 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, как правило нулевая, большего поперечника, веющая для целой вязки) делаются довольно крепкими, чтоб удержать свой вес при подвеске сети в пролете опор. СИП долговечны, трудоспособны в брутальных погодных и хим договорах, 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 применяется 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 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. Дальше включение сетей происходит по каскаду, другими словами от включенных участков сети, средством особых кабелей управления, напряжение поступает на коммутационные аппараты иных 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 бранного включенного РУ передается на головной правящий пункт и поступает в порядок телемеханической взаимоотношения. При закольцованной схеме затем включения освещения на пульте у оператора возникает извещенье о выполнении команды по целой цепи каскада либо отображается донесение, что в цепи каскада вышло нарушение.
В тех вариантах, иногда недоступно дистанционное управление с диспетчерского поста, применяется программное либо фотометрическое управление.
Программное управление приноравливается для освещения магистралей, эстакад, мостов, площадей, улиц и т.д. Установка программного управления представляет из себя микропроцессор с кварцевыми часами, в прошивке тот или другой пропущено пора включения и отключения освещения на каждые день года. В налаженности с фотометрическим управлением функционируют датчики природной освещенности. Экую схему употребляют для включения и отключения освещения локальных объектов: отдельных дворов, маленьких скверов, пешеходных дорожек в малонаселенных участках.
Изюминка электросетей внешнего освещения — это подверженность действию показных причин, обусловленных жизнедеятельностью городка. Генеральная 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 пропущено внедрение порядка автоматического ввода запаса, обеспечивающей незамедлительный переход на запасной вариант электроснабжения при прекращении кормленья от главного источника энергии.
Улучшение идет повсевременно. На данный момент, к примеру, внедряется порядок автоматического контроля учета употребления электроэнергии. Она дозволяет смонтировать воедино информацию обо целых потребителях электроэнергии для городского освещения и обработать ее по специальной методике расчета. А в ближнем водящемся ожидается возникновение осветительных устройств со встроенными персональными микрочипами. Это принесет вероятность 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 пора целой 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) приходят главными звеньями в осветительных агрегатах внешнего освещения. Остановимся на их подробнее.
До половины 50-х годов прошедшего столетия единственным электрическим источником света в уличных светильниках водилась лампачка (ЛН). Она располагает азбучную и надежную установку. Это экологически девственный 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 приходят главными источниками в жилом секторе, где потребление в масштабе страны сочиняет наиболее 25% от целой 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 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 крупным фуррором галогенные лампы употребляются в авто фарах и освещении офисных спостроек, 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 занятия добивается 16 000 часов, произошел довольно закономерный переход внешнего освещения городов на наиболее абсолютный источник света.
Принцип деяния ДРЛитр. основан на преображении 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. 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 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 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 значимой ступени ограничивают ее область употребления.
Тем более благодаря высочайшей энергоэффективности натриевых ламп крупная 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 разных металлов: диспрозия, скандия + натрия либо натрия + талия + индия. Йодиды редких металлов разрешают не только лишь повысить световую отдачу лампы до сто лм/Вт, да и сделать лучше индекс цветопередачи до Rа = 90%.
Лампы ДРИ разыскали 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 применении газоразрядных ламп высочайшего давления наметился переход в схемах кормленья 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 тривиальные 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 агрегатах.
Бурное развитие производства СИД и их пространное внедрение обоснованы их несомненными добродетелями: только высочайшая надежность; великой срок занятия; небольшие габариты; высочайшая устойчивость к мех-ским перегрузкам; способность действовать в пространном спектре температур; экологичность, сплетенная с неименьем ртути и иных 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 установках реализованы особые светотехнические запроса, запроса по сохранности, надежности и экономичности, монтажно-эксплуатационные свойства, запроса по технической эстетике. Световые приборы внешнего освещения приходят не только лишь многофункциональными изделиями, обеспечивающими сохранность дорожного движения на автомагистралях и в пешеходных зонах, да и строительными ингредиентами.
Электросветильники обязаны обеспечивать нормированные степени 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 массами 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 разделения 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 другой находят патрон, лампу, пуско-выполняющий регулировку аппарат, импульсно-поджигающее установка и оптические ингредиенты, перераспределяющие световой поток лампы. Рассеиватель из прозрачного термо и ударопрочного стекла либо поликарбоната обороняет источник света от мех-ских действий и воздействия окружающей среды. Для получения действенных кривых множества 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, раскрытых карьеров.
8. Декоративная опора с многорожковыми кронштейнами и шарообразными светильниками для освещения парков.
Возникновение светоизлучающих диодов раскрывает новейшие вероятности при конструировании световых устройств новейшего поколения. Оптическая порядок экого устройства состоит из множества СИД, снабженных маленькими преломляющими призмами, общая занятие тот или иной дозволяет сформировывать призываемую КСС. При всем этом полезное внедрение светового потока СИД условно 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 теперешний 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.