DORIN D. LUCACHE
Ţ JOASĂ TENSIUNE
INSTALA II ELECTRICE DE BAZE TEORETICE
ŞI ELEMENTE DE
PROIECTARE
Editura Iaşi – 2009
EDITURA PIM Şoseaua „Ştefan cel Mare” nr. 11, Ia şi Tel: 0232212740; 0332440728 Fax: 0232.310.112 E-mail:
[email protected] http://www.pimcopy.ro EDITURĂ ACREDITATĂ CNCSIS 66/01.05.2006
Referenti
ştiinţifici:
Prof.univ.onor.dr.ing. Dan IOACHIM Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi Facultatea de Electrotehnică
Prof.univ.dr.ing. Cătălin GĂLĂŢANU
Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi Facultatea de Construcţii şi Instalaţii
Editare computerizată: Tehnoredactare: Copertă:
Dorin D. Lucache Dorin D. Lucache George Andreescu
ISBN: 978-606-520-442-3
Descrierea CIP a Bibliotecii Na ţionale a României Lucache, Dorin
Ţ
INSTALA II ELECTRICE DE JOAS TEORETICE
Ă TENSIUNE. BAZE
ŞI ELEMENTE DE PROIECTARE/Dorin D.
Editura PIM Ia şi, 2009 469 p, 17x24cm Lucache.
ISBN: 978-606-520- 42-3
CUPRINS
1 Probleme generale ale instalaţiilor electrice 1.1 Definiţii. Clasificări 1.2 Structura sistemului electroenergetic 1.3 Clasificarea instalaţiilor electrice 1.4 Schemele reţelelor de JT la consumatori 1.5 Schemele de legare la pământ 2 Documentaţia tehnico-economică a instalaţiilor electrice 2.1 Documentaţia economică 2.2 Documentaţia tehnică 2.2.1. Tema de proiectare 2.2.2. Studiul de prefezabilitate 2.2.3. Studiul de fezabilitate 2.2.4. Proiectul tehnic 2.2.5. Caietele de sarcini 2.2.6. Proiectul de execuţie 2.2.7. Autorizaţia de construire 2.2.8. Avize şi acorduri 2.2.9. Cerinţe de calitate şi criterii de performanţă 2.3 Documentaţia standard pentru partciparea la licitaţii publice 2.3.1. Fişa de date a achiziţiei şi caietul de sarcini 2.3.2. Documentele ofertei. 2.3.3. Elaborarea ofertei 2.4 Etapele proiectării unei instalaţii electrice 2.5 Criterii tehnico-economince de comparare a variantelor 2.5.1. Durata de recuperare minimă 2.5.2. Metoda cheltuielilor totale actualizate 2.5.3. Metoda cheltuielilor anuale de calcul 2.5.4. Energie înglobată minimă 3 Materiale şi echipamente utilizate în instalaţiile electrice de joasă tensiune 3.1 Materiale conductoare în instalaţiile electrice de joasă tensiune 3.1.1. Conducte neizolate 3.1.2. Conducte izolate 3.1.3. Cabluri electrice 3.1.4 Sisteme de distribuţie în bare 3.1.5. Alegerea secţiunii conductoarelor în funcţie de solicitarea termică
13 13 14 16 17 21 26 26 27 27 28 28 29 30 30 31 31 32 32 33 33 34 36 38 38 39 42 43 44 44 45 45 47 51 54
3.2 3.3 3.4 3.5
Tuburi şi ţevi de protecţie Tablouri de distribuţie Aparate electrice de joasă tensiune Aparate de protecţie 3.5.1. Siguranţa fuzibilă 3.5.2. Relee şi declanşatoare termice 3.5.3. Relee şi declanşatoare electromagnetice 3.5.4. Relee de curent diferenţial 3.6 Aparate de conectare 3.6.1. Separatorul 3.6.2. Separatorul de sarcină 3.6.3. Contactorul 3.6.4. Întrerupătorul automat (disjunctorul) 3.6.5. Mărimile caracteristice întrerup ătoarelor automate 3.6.6. Curbele de declanşare ale întrerupătoarelor 3.6.7. Limitarea curenţilor de scurtcircuit 3.7 Corelarea aparatelor din reţeaua de JT 3.7.1. Asigurarea complementarităţii funcţionale a aparatelor asociate 3.7.2. Selectivitatea aparatelor consecutive 3.7.3. Filiaţia întrerupătoarelor consecutive 4 Dimensionarea reţelelor electrice de joasă tensiune 4.1 Etapele calculului de dimensionare 4.2 Curentul de calcul şi de vârf pentru circuitele de receptor sau utilaj 4.2.1. Curentul de calcul pentru un circuit monofazat 4.2.2. Curentul de calcul pentru circuite de iluminat 4.2.3. Curenţii de calcul şi de vârf pentru un circuit trifazat de receptor sau utilaj 4.3 Curentul de calcul şi de vârf pentru coloane 4.3.1. Coloane trifazate pentru tablourile de forţă 4.3.2. Coloanele firidelor de alimentare din clădiri 4.4 Alegerea aparatelor de protecţie şi comutaţie 4.4.1. Alegerea aparatelor de protecţie şi comutaţie pentru circuite de receptor şi utilaj 4.4.2. Alegerea aparatelor de protecţie şi comutaţie pentru coloane 4.5 Dimensionarea secţiunii conductoarelor de alimentare 4.5.1. Alegerea secţiunii conductoarelor din condiţia de stabilitate termică în regim permanent sau intermitent 4.5.2. Verificarea secţiunii conductoarelor alese
56 58 63 66 66 72 76 78 79 79 80 80 82 86 87 91 95 96 98 102 104 104 104 104 105 106 108 108 110 111 111 116 117 117 120
4.6 Dimensoinarea conductoarelor de nul şi de protecţie 4.7 Stabilitatea termică şi dinamică la curenţi de scurtcircuit 4.7.1. Principalele caracteristici ale scurtcircuitelor 4.7.2. Intensitatea curentului de scurtcircuit 4.7.3. Metode de calcul a curentului de scurtcircuit 4.7.4. Determinarea curentului de scurtcircuit trifazat prin metoda impedanţelor 4.7.5. Exemplu de calcul al curenţilor de scurtcircuit 4.7.6. Stabilitatea termică şi electrodinamică a reţelelor în regim de scurtcircuit 4.8 Aplicaţie 5 Instalaţii electrice pentru ameliorarea factorului de putere 5.1 Circulaţia de putere (energie) în curent alternativ 5.2 Cauzele unui factor de putere scăzut 5.3 Efectele unui factor de putere redus 5.4 Îmbunătăţirea factorului de putere 5.4.1. Mijloace naturale de ameliorare a factorului de putere 5.4.2. Ameliorarea factorului de putere pe cale artificială 5.5 Calculul bateriei de condensatoare 5.5.1. Stabilirea puterii reactive a bateriei 5.5.2. Caracteristicile condensatoarelor 5.6 Compensarea automată a factorului de putere 6 Calitatea în alimentarea cu energie electrică 6.1 Condiţii de calitate în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor 6.1.1. Siguranţa în funcţionare 6.1.2. Calitatea energiei electrice 6.1.3. Compatibilitatea electromagnetică 6.2. Asigurarea continuităţii în alimentare 6.2.1. Surse neîntreruptibile (UPS) 6.2.2. Tehnologii de stocare a energiei 6.2.3. Alegerea şi dimensionarea surselor UPS 6.3 Regimul defomant generat de consumatori 6.3.1. Indicatori ai regimului deformant 6.3.2. Surse de perturbaţie armonică 6.3.3. Impedanţa reţelei. Apariţia rezonanţei 6.3.4. Metode de atenuare a regimului deformant 6.4 Regimul nesimetric de tensiune şi curent 7 Dimensionarea posturilor de transformare 7.1 Determinarea puterii cerute de consumator 7.1.1. Determinarea puterii cerute prin metoda
121 123 124 124 128 130 134 140 141 149 150 152 154 155 156 159 162 162 163 166 168 168 168 169 171 172 177 180 182 185 187 188 190 192 199 201 201 201
coeficienţilor de cerere 7.1.2. Curbele de sarcină. Mărimi caracteristice 205 7.2 Determinarea numărului şi puterii nominale a 209 transformatoarelor 7.3 Determinarea numărului de transformatoare din postul de 213 transformare 8 Iluminatul electric 215 8.1 Noţiuni fundamentale de iluminat 215 8.1.1 Natura luminii 215 8.1.2 Natura corpusculară a luminii şi cuantificarea 216 câmpului electromagnetic 8.1.3 Mărimi energetice 217 8.1.4 Mărimi fotometrice 219 8.2 Proprietăţile fotometrice ale materialelor 228 8.3 Măsurarea mărimilor fotometrice 231 8.3.1 Măsurări de fotometrie vizuală 232 8.3.2 Măsurări de fotometrie fizică 233 8.4 Microclimatul luminos 236 8.4.1 Parametrii cantitativi ai microclimatului luminos 237 8.4.2 Parametri calitativi ai microclimatului luminos 241 8.5 Surse electrice de lumină 246 8.5.1 Lămpi cu incandescen ţă 248 8.5.2 Lămpi fluorescente cu vapori de mercur la joas ă 253 presiune 8.5.3 Alimentarea lămpilor fluorescente la tensiuni de 260 frecvenţă ridicată 8.5.4 Lămpi cu descărcări în vapori de mercur 265 8.5.5 Lămpi cu descărcări în vapori de sodiu 272 8.5.6 Dioda electroluminiscentă 276 8.6 Corpuri de iluminat 279 8.6.1 Caracteristicile fotometrice ale corpurilor de iluminat 279 8.6.2 Clasificarea corpurilor de iluminat 282 8.6.3 Corpuri de iluminat pentru exterior 285 8.6.4 Proiectoare 289 9 Calculul fotometric al instalaţiilor de iluminat 292 9.1 Clasificarea sistemelor de iluminat 292 9.2 Calculul fotometric al instalaţiilor de iluminat interior 293 9.2.1 Metoda coeficienţilor de utilizare 295 9.2.2 Metoda punct cu punct 299 9.2.3 Calculul componentei reflectate prin metoda 304 reflexiilor multiple 9.2.4 Aprecierea cantitativă a instalaţiilor de iluminat 306
interior 9.2.4 Alimentarea sistemelor de iluminat de siguranţă 9.3 Calculul sistemelor de iluminat exterior 9.3.1 Microclimatul luminos în iluminatul exterior 9.3.2 Calculul fotometric al instalaţiilor de iluminat public 9.3.3 Sisteme pentru iluminatul rutier 10 Electrosecuritatea în instalaţiile electrice 10.1 Efectele curentului electric la trecerea prin organismul uman 10.2 Cazuri de electrocutare 10.3 Prize de pământ 10.3.1 Generalităţi 10.3.2 Tipuri constructive de prize de pământ 10.3.3 Mărimi caracteristice 10.3.4 Măsurarea rezisten ţei prizelor de pământ 10.4 Metode de protecţie 10.5 Protecţia prin legare la pământ 10.5.1 Instalaţia de legare la pământ 10.5.2 Funcţionarea protecţiei în reţele IT 10.5.3 Funcţionarea protecţiei în reţele TT 10.6 Protecţia prin legare la nul 10.7 Măsuri de protecţie suplimentare 10.7.1 Separarea de protecţie 10.7.2 Izolarea suplimentară de protecţie 10.7.3 Egalizarea potenţialelor 10.7.4 Deconectarea automată a sectorului defect 11 Protecţia împotriva supratensiunilor atmosferice 11.1 Formarea trăsnetelor. Mărimi caracteristice 11.2 Instalaţii de paratrăsnet 11.2.1 Instalaţia exterioară de paratrăsnet 11.2.2 Instalaţia interioară de paratrăsnet Bibliografie ANEXE 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
307 311 311 315 320 322 322 324 326 326 328 329 331 334 335 335 336 338 340 343 344 344 345 345 355 355 360 360 371 381
Principalele prescripţii tehnice ale instalaţiilor de JT 383 Categoriile influenţelor externe în funcţie de natura lor şi 386 gradul de influenţă ncadrarea principalelor încăperi în categorii şi clase după 391 influenţele externe şi gradele minime de protecţie impuse echipamentelor electrice Semne convenţionale pentru instalaţii electrice interioare 399 Clase şi grade de protecţie 407
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 5.1 5.2 5.3
Caracteristicile principale ale conductelor şi cablurilor electrice Tensiuni nominale ale cablurilor Clasificarea cablurilor electrice (conform normativului PE 107-1995) Condiţii de marcare prin culori a conductelor şi barelor electrice Materiale conductoare pentru instalaţii electrice de joasă tensiune Coeficientul de corecţie a curenţilor maximi admisibili în conductoare, în funcţie de temperatura mediului ambiant Coeficientul de corecţie pentru bare cu traseu orizontal, puse pe lot Coeficientul de corecţie în funcţie de temperatura mediului ambiant Coeficientul de corecţie ce ţine cont de efectul de proximitate Metoda simplificată pentru determinarea secţiunii conductoarelor şi pentru alegerea dispozitivelor de protecţie Coeficientul de corecţie pentru altitudini Coeficientul de corecţie în funcţie de rezistenţa termică specifică a solului Coeficientul de corecţie în funcţie de numărul de cabluri la pozarea directă în pământ Factori de corecţie pentru temperaturi ale solului diferite de 200C şi care pot fi aplicaţi capacităţilor de transport de curent în cazul cablurilor în tuburi în p ământ Factori de corecţie pentru diferite configuraţii de cabluri şi conductoare neîngropate, pentru grupuri mari de circuite, realizate din cabluri unifilare, în aer Factori de corecţie pentru temperaturi ale aerului diferite de 300C şi care pot fi aplicaţi capacităţilor de transport de curent în cazul cablurilor montate în aer Curenţi maximi admisibili pentru conducte electrice şi cabluri din Cu şi Al cu izolaţie din PVC, la temperatura aerului +30oC Caracteristici ale unor contactoare Valorile cosφ şi tgφ pentru cele mai uzuale receptoare Variaţia randamentului motoarelor asincrone în funcţie de sarcină Valorile puterii bateriilor de condensatoare în funcţie de
413 415 415
417 418 421 421 422 422 423 424 425 425 426 426 427 428 429 430 430 431
puterea nominală a motorului 5.4 Caracteristicile nominale ale condensatoarelor cu ulei 432 sintetic pentru compensarea puterii reactive în re ţelele de curent alternativ de frecvenţă industrială 7.1 Valorile coeficienţilor de cerere şi factorilor de putere 433 pentru diferite categorii de receptoare 7.2 Valorile coeficientului de influenţă a numărului de 434 receptoare 7.3 Coeficienţii formulei binome 435 7.4 Valorile coeficientului de simultaneitate 436 7.5 Caracteristicile transformatoarelor trifazate în ulei, cu 436 două înfăşurări de aluminiu, tip TTU-NL, reglaj ±5% 8.1 Niveluri de iluminare recomandate în funcţie de felul 437 activităţii şi sarcinile vizuale 8.2 Nivelul de iluminare minim recomandat pentru zonele 437 învecinate 8.3 Unghiul de protecţie minim al cdi 438 8.4 Iluminarea medie şi gradul de disconfort prin orbire 438 funcţie de tipurile de destinaţii, activităţi sau sarcini vizuale 9.1 Clasele sistemelor de iluminat pentru diferite tipuri de 449 drumuri 9.2 Valorile recomanadate ale criteriilor de evaluare a 449 ambientului luminos în cazul căilor de circulaţie rutieră 9.3 Clasele sistemelor de iluminat pentru diferite zone 450 periculoase 9.4 Valori recomandate ale criteriilor de evaluare a confortului 450 luminos în cazul zonelor periculoase aflate de-a lungul căilor de circula ţie 9.5 Clasele sistemelor de iluminat pentru diferite tipuri de 450 drumuri destinate pietonilor şi cicliştilor 9.6 Niveluri de iluminare recomandate pentru clasele 451 sistemelor de iluminat pentru drumuri destinate pietonilor şi cicliştilor 9.7 Niveluri de iluminare recomandate pentru căi de circulaţie 451 pietonală de legătură între diferite zone ale oraşului 9.8 Valorile indicelui de orbire 452 9.9 Caracteristicile corpurilor de iluminat pentru exterior 452 9.10 Factorul de menţinere a corpului/aparatului de iluminat 453 10.1 Rezistivitatea principalelor soluri şi ape 454 10.2 Calculul rezistenţei de dispersie a unui electrod al prizei 455 de pământ
10.3 Valori maxime ale tensiunilor de atingere 10.4 Măsuri de protecţie împotriva atingerilor directe şi aplicarea acestora 10.5 Secţiunea conductoarelor de legare la p ământ 10.6 Valorile maxim admise pentru tensiunea de atingere şi tensiunea de pas 10.7 Secţiunea conductoarelor de nul de protecţie 10.8 Secţiunea conductoarelor de ramificaţie pentru legarea la pământ a utilajelor 10.9 Dimensiunile minime pentru electrozi şi conductoare de legătură între electrozi 10.10 Funcţia de corecţie pentru electrozi dispu şi pe un contur poligonal 10.11 Coeficienţi de utilizare pentru prize complexe 10.12 Receptoare electrocasnice şi gradele lor de protecţie permise în locuinţe 11.1a Harta keraunică a României 11.1b Numărul mediu anual de zile cu oraje (furtuni) (19611990) 11.2 Coeficienţii de calcul ai frecvenţei anuale acceptate de lovituri de trăsnet Nc 11.3 Stabilirea numărului conductoarelor principale de coborâre 11.4 Materiale şi dimensiuni minime pentru realizarea instalaţiilor de paratrăsnet
458 459 459 460 461 462 462 462 463 464 465 466 467 468 469
