Μ ά θ η µ α «Ηλεκτροτεχνία - Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις» Ενότητα 6.1 Θέμα: «Εισαγωγικές Έννοιες στις Εσωτερικές Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις (ΕΗΕ)»

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Μ ά θ η µ α «Ηλεκτροτεχνία - Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις» Ενότητα 6.1 Θέμα: «Εισαγωγικές Έννοιες στις Εσωτερικές Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις (ΕΗΕ)» Διδάσκων Δρ. Γ. Περαντζάκης Ηλεκτρολόγος Μηχανικός

2 Παραγωγή Μεταφορά Διανομή Ηλ. Ενέργειας Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από τις γεννήτριες ΕΡ (σταθμοί παραγωγής) και μεταφέρεται στα κέντρα κατανάλωσης μέσω των γραμμών ΥΤ (π.χ. 150 kv). Η ΥΤ μετασχηματίζεται σταδιακά σε υποσταθμούς, από 150 (kv) σε 20 (kv) και στη συνέχεια από 20 (kv) σε 0,4 (kv). Ανάλογα με την εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύ, οι καταναλωτές διακρίνονται σε: καταναλωτές ΥΤ (150 kv) με δικό τους υποσταθμό, καταναλωτές ΜΤ (20 kv) με δικό τους υποσταθμό και καταναλωτές ΧΤ (0,4 kv) με μετρητή ηλεκτρικής ενέργειας και σύνδεση στο δίκτυο ΧΤ της ΔΕΗ. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 2

3 Παραγωγή Μεταφορά Διανομή Ηλ. Ενέργειας Η ΔΕΗ είναι υπεύθυνη για την κατασκευή όλων των αναγκαίων εγκαταστάσεων (υποσταθμοί, εναέρια δίκτυα διανομής ή υπόγεια καλώδια κλπ.), ώστε να εξασφαλίσει στο σημείο παροχέτευσης της ΕΗΕ (μετρητής ή ΜΣ ΜΤ/ΧΤ) την επιθυμητή τάση και συχνότητα. Η ηλεκτρική εγκατάσταση που απαιτείται για την παραλαβή, διανομή και χρησιμοποίηση της ηλεκτρικής ενέργειας εντός του κτιρίου υλοποιείται με ευθύνη του καταναλωτή. Οι καταναλωτές ηλεκτρικής ενέργειας μεριμνούν μόνοι τους για την εκτέλεση της ΕΗΕ του κτιρίου, στην οποία η ΔΕΗ δεν έχει καμία ανάμειξη. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 3

4 Μια ηλεκτρική εγκατάσταση (ΗΕ) περιλαμβάνει ένα σύνολο ηλεκτρολογικών υλικών με επιλεγμένα χαρακτηριστικά, τα οποία συνδέονται κατάλληλα μεταξύ τους, ώστε να παρέχουν συνεχώς και με ασφάλεια ηλεκτρική ενέργεια στις διάφορες καταναλώσεις (φορτία) του κτιρίου. Σύμφωνα με το άρθρο 237 του κτιριοδομικού κανονισμού, μια εσωτερική ηλεκτρική εγκατάσταση περιλαμβάνει το σύνολο των εγκατεστημένων στοιχείων (σωλήνες, υλικά, ειδικά τεμάχια, εξαρτήματα, συσκευές, κλπ.) που λειτουργικά συμβάλουν στη χρησιμοποίηση της ηλεκτρικής ενέργειας μέσα σε κτίρια ή οικόπεδα, για φωτισμό, θέρμανση, κίνηση, σήμανση και λοιπές εφαρμογές. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 4

5 Μια εγκατάσταση τροφοδότησης ηλεκτρικής ενέργειας σχεδιάζεται με βάση τα εξής κριτήρια/απαιτήσεις και παραδοχές/εκτιμήσεις: Κριτήρια / Απαιτήσεις Ασφάλεια ατόμων Ασφάλεια συσκευών Καλή λειτουργικότητα Αξιοπιστία Συντήρηση Επεκτασιμότητα Ικανοποιητική εφεδρεία Ανοχή σε σφάλματα Υπάρχουσα τεχνολογία υλικών Έγκαιρη προμήθεια υλικών Οικονομική λειτουργία Ανταγωνιστικό κόστος Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 5

6 Παραδοχές - Εκτιμήσεις Συνθήκες περιβάλλοντος και λειτουργίας (θερμοκρασία, υγρασία, ηλιακή ακτινοβολία, ταχύτητα ανέμου κλπ.) Μηχανικές καταπονήσεις ίδιες ή επαγόμενες, π.χ. δονήσεις Κίνδυνοι έκρηξης ή πυρκαγιάς Είδος χρήστη, π.χ. βιομηχανία, οικιακός καταναλωτής κλπ. Για το σχεδιασμό μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης λαμβάνεται υπόψη: η κατηγορία του χώρου της εγκατάστασης και ο χρήστης της εγκατάστασης (π.χ. ο χρήστης είναι εξειδικευμένο άτομο στα ηλεκτρολογικά ή είναι απλός οικιακός χρήστης; Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 6

7 Κατάταξη χώρων ΗΕ Χώροι υπηρεσίας Σκονιζόμενοι χώροι Υγροί χώροι ηλεκτρικής Ρυπαροί χώροι, ποτισμένοι με αγώγιμα υγρά ή κεκορεσμένοι με διαβρωτικούς ατμούς Χώροι που υπόκεινται σε εκρήξεις Σιτοβολώνες αχυρώνες και Αίθουσες θεάτρων, κινηματογράφων, συναυλιών, συγκεντρώσεων, εκθέσεων, θαλαμίσκων κινηματογράφου Ξηροί χώροι Πρόσκαιρα υγροί χώροι Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 7

8 Κατάταξη χώρων ΗΕ Βρεγμένοι χώροι Χώροι που υπόκεινται σε πυρκαγιά Στάυλοι, κτηνοστάσια και διάδρομοι νομής Ύπαιθρο Κίνδυνοι λόγω σφαλμάτων σε ΗΕ Ηλεκτροπληξία, λόγω εμφάνισης επικίνδυνων τάσεων επαφής. Πυρκαγιά, από υπερφόρτιση αγωγών, από βραχυκυκλώματα, από συσκευές υψηλής θερμοκρασίας (π.χ. λαμπτήρες, φούρνοι κλπ.). Εκρήξεις, λόγω σπινθήρων ή υψηλής θερμοκρασίας. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 8

9 Τροφοδότηση (παροχέτευση) καταναλωτή Η τροφοδότηση ενός καταναλωτή μπορεί να γίνει από τα δίκτυα διανομής της επιχείρησης ηλεκτρισμού (ΔΕΗ) ή ο καταναλωτής μπορεί να είναι αυτοπαραγωγός. Η τάση τροφοδοσίας καταναλωτή προσδιορίζεται από τη μελέτη της ΗΕ: Για εγκατεστημένη ισχύ 135 (KVA), η τροφοδότηση γίνεται απευθείας από το δίκτυο ΧΤ 230/400 (V). Για εγκατεστημένη ισχύ > 135 (KVA), η τροφοδότηση γίνεται κατά κανόνα από το δίκτυο ΜΤ 15 ή 20 (kv). Για εγκατεστημένη ισχύ 5 10 (MVA) και πάνω, η τροφοδότηση γίνεται συνήθως από το δίκτυο μεταφοράς 150 (kv) (καταναλωτές ΥΤ). Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 9

10 Αυτοπαραγωγός είναι ο καταναλωτής που παράγει ηλεκτρική ενέργεια με δικές του εγκαταστάσεις και είναι παραλληλισμένος στον πίνακά του με το δίκτυο ΧΤ, ΜΤ ή και ΥΤ. Εφεδρική τροφοδότηση Αναλαμβάνει την ηλεκτρική τροφοδότηση της ΗΕ ή τμήμα αυτής, όταν διακοπεί η παροχή της ΔΕΗ. Χρησιμοποιούνται ζεύγη ντηζελογεννητριών ή διατάξεις μετατροπής ισχύος συσσωρευτών-μετατροπέων, οι οποίες συνδέονται αυτόματα στο δίκτυο της ΗΕ. Η εφεδρική τροφοδότηση μπορεί να είναι αδιάλειπτη (Uninterruptable Power Supply, UPS) σε δίκτυα Η/Υ, τηλεπικοινωνιών, νοσοκομείων κλπ. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 10

11 Διάκριση Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων < 1 (kv) Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις τάσης > 1 (kv) Ειδικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις Ισχυρών ρευμάτων Ασθενών ρευμάτων Υποσταθμοί ΜΤ Υποσταθμοί ΥΤ Σύγχρονες τεχνολογίες Πυρανίχνευση Διάφορες Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 11

12 Διάκριση Ηλεκτρικών Εγκαταστάσεων Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις υπαίθριων χώρων Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις αεροδρομίων Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις χώρων εκρηκτικού περιβάλλοντος Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις πλοίων Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 12

13 Χρήστες ηλεκτρικών εγκαταστάσεων Στους χώρους παραγωγής, μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας επιβάλλεται η ύπαρξη ειδικευμένων προσώπων για τη λειτουργία και συντήρηση των αντίστοιχων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Στους χώρους κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας επιτρέπεται η λειτουργία των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων από πρόσωπα χωρίς ιδιαίτερη γνώση σχετική με τη λειτουργία των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 13

14 ΗΕ ισχυρών και ασθενών ρευμάτων (ΕΛΟΤ HD 384) Οι ΕΗΕ ισχυρών ρευμάτων υλοποιούνται σε κτίρια που προορίζονται για κατοικία, εργασία ή παραμονή ατόμων. Στις εγκαταστάσεις ισχυρών ρευμάτων: η ένταση ρεύματος ονομαστικής λειτουργίας είναι υψηλή, η ένταση βραχυκυκλώματος, σε συνθήκες σφάλματος, μπορεί να καταστεί επικίνδυνη για πρόσωπα ή πράγματα (ανάπτυξη επικίνδυνων τάσεων επαφής, η καταστροφή ηλεκτρολογικού εξοπλισμού). η διαστασιολόγηση του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού πρέπει να γίνεται με βάση την ενδεχόμενη θερμική, μηχανική και δυναμική καταπόνησή του. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 14

15 ΗΕ ισχυρών και ασθενών ρευμάτων Οι ΕΗΕ ασθενών ρευμάτων υλοποιούνται σε κτίρια που προορίζονται για κατοικία, εργασία ή παραμονή ατόμων και περιλαμβάνουν τις εγκαταστάσεις: κουδουνιών, θυροτηλεφώνων, θυροτηλεοράσεων, κεραιών, επεξεργασίας πληροφοριών, κλπ. (!) Οι εγκαταστάσεις επεξεργασίας πληροφοριών (παλαιότερα τηλεφωνικές) πρέπει να σχεδιάζονται έτσι, ώστε να εξασφαλίζουν το απόρρητο της επικοινωνίας και την προστασία από επικίνδυνες τάσεις επαφής. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 15

16 Κυκλώματα ηλεκτρικών εγκαταστάσεων ισχυρών ρευμάτων Κυκλώματα φωτισμού. Κυκλώματα ρευματοδοτών. Κυκλώματα ηλεκτρικών κινητήρων (κίνησης). Κυκλώματα με υψηλά ρεύματα εκκίνησης (π.χ. ακτίνες Χ). Κυκλώματα υψικαμίνων ή συγκολλήσεων ή άλλων ταχέως μεταβαλλόμενων (ανήσυχων) φορτίων. Κυκλώματα λοιπών λειτουργιών. Κυκλώματα (κίνησης, ακτίνων Χ, συγκολλήσεων κλπ.) που απορροφούν μεγάλο παροδικό ρεύμα προκαλούν ισχυρή βύθιση τάσης. Τα κυκλώματα αυτά πρέπει να διαχωρίζονται από τα κυκλώματα φωτισμού και να τροφοδοτούνται από ξεχωριστό μετασχηματιστή!!! Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6.1, Γ. Περαντζάκης 16

17 Μελέτη ηλεκτρικής εγκατάστασης Η μελέτη μιας ΗΕ πρέπει να περιλαμβάνει όλες τις πληροφορίες που χρειάζεται ο κατασκευαστής για την υλοποίηση του έργου και ο καταναλωτής να γνωρίζει τι έχει προβλεφθεί στην εγκατάσταση και πόσο αυτή θα κοστίσει. Η μελέτη μιας ΗΕ περιλαμβάνει: Τεχνική περιγραφή της εγκατάστασης και τεύχος υπολογισμών. Σχέδια κυκλωμάτων και συσκευών (ηλεκτρολογικά και μηχανολογικά) με τη χωροθέτησή τους. Καταλόγους των υλικών και χωροθέτησή τους. Πρότυπα προδιαγραφών (ΕΛΟΤ, ΕΝ κλπ.), που αφορούν στον εξοπλισμό τα υλικά και την εγκατάσταση. Κόστος κατασκευής της εγκατάστασης. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 17

18 Κανονισμοί, Πρότυπα ΗΕ Τα ηλεκτρολογικά υλικά (καλώδια, πίνακες κλπ.), οι συσκευές (ηλεκτρικές μηχανές, οικιακές συσκευές κλπ.), καθώς και ο τρόπος εγκατάστασής τους ή σύνδεσής τους περιγράφονται και προσδιορίζονται από πρότυπα. Τα πρότυπα είναι κείμενα κοινής αποδοχής, εγκεκριμένα από εθνικούς φορείς τυποποίησης και περιέχουν οδηγίες, τεχνικούς κανόνες ή χαρακτηριστικά λειτουργίας που απαιτούνται για τη μελέτη, την περιγραφή, τη διαστασιολόγηση και την κατασκευή μιας ΗΕ. Στην Ελλάδα, από το Φεβρουάριο 2004, ισχύει για τις εγκαταστάσεις υποχρεωτικά στην ελληνική επικράτεια το πρότυπο ΕΛΟΤ HD 384 «Απαιτήσεις για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις» Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 18

19 Φορείς τυποποίησης ΗΕ (ενδιαφέρουν άμεσα) IEC (International Electrotechnical Commission): Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή CENELEC (Commite Europeen de Normalisation Electrotechnique): Ευρωπαϊκή Επιτροπή για την Ηλεκτροτεχνική Τυποποίηση ΕΛΟΤ: Ελληνικός Οργανισμός Τυποποίησης Εθνικοί φορείς τυποποίησης (ενδιαφέρουν άμεσα) VDE (Verband Deutcher Electrotechniker): Ηλεκτρικές εγκαταστάσεις ΧΤ (VDE 100) BSI (British Standards Institution):Απαιτήσεις για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις (ίδιο με το πρότυπο ΙΕΕ) Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 19

20 Εθνικοί φορείς τυποποίησης (ενδιαφέρουν άμεσα) UTE (Union Technique de l Electricite): Εκδίδει τα πρότυπα ANSI (American National Standard Institution): Εκδίδει το πρότυπο National Electrical Safety Code (ANSI C2). Πρότυπα ΗΕ ΗΕ κτιρίων ΧΤ. Ονομαστική τάση λειτουργίας ΗΕ: για ΕΡ μικρότερη από 1000 (V) (ενεργός τιμή) και για ΣΡ μικρότερη από 1400 (V). Πρότυπα: IEC 60364, HD ΗΕ για τάσεις άνω του 1 (kv). Εγκαταστάσεις ΥΤ με ενεργό τιμή μεγαλύτερη από 1 (kv) για ΕΡ και 1,4 (kv) για ΣΡ (ανήκουν και οι υποσταθμοί ΜΤ και ΥΤ). Πρότυπα: IEC (σχέδιο) και pr EN (σχέδιο) (ισοδύναμα με το VDE EN 101). Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 20

21 Πρότυπα ΗΕ ΗΕ εξωτερικών χώρων με σοβαρή επιβάρυνση από το περιβάλλον. Αφορούν σε εγκαταστάσεις υπαίθριων χώρων, π.χ. εξόρυξη πετρωμάτων, ανοιχτά ορυχεία, σπαστήρες πέτρας κλπ.. Πρότυπα: IEC ΗΕ και υλικά για εκρηκτικά περιβάλλοντα. Αφορούν σε εγκαταστάσεις με εκρηκτικά περιβάλλοντα (καύσιμα), εγκαταστάσεις σε χημικές βιομηχανίες με εκρηκτική ατμόσφαιρα κλπ. Δεν αφορούν εγκαταστάσεις σε υπόγειες στοές ορυχείων, όπου τα πρότυπα εκδίδονται από τα κράτη ή τους φορείς ορυχείων. Πρότυπα: IEC ΗΕ πλοίων. Περιγράφουν τον ηλεκτρολογικό εξοπλισμό εγκαταστάσεων πλοίων ΧΤ και ΜΤ μέχρι 11 (kv). Πρότυπα: IEC Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 21

22 Πρότυπα ΗΕ ΗΕ αεροδρομίων. Προσδιορίζουν τις εγκαταστάσεις φωτισμού και σηματοδότησης των αεροδρομίων. Πρότυπα: IEC Κανάλια και σχάρες για ΗΕ καλωδίων. Πρότυπα: IEC 60614, IEC Περιεχόμενα του προτύπου HD 384 Μέρος 1. Σκοπός, αντικείμενο, βασικές αρχές, οριοθέτηση εφαρμογών. Μέρος 2. Ορισμοί. Μέρος 3. Εκτίμηση των γενικών χαρακτηριστικών, εξωτερικές συνθήκες, συμβατότητα, συντήρηση, χαρακτηριστικά εγκαταστάσεων, μορφές δικτύων, γειώσεις. Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 22

23 Περιεχόμενα του προτύπου HD 384 Μέρος 4. Προστασία ΗΕ από υπερθέρμανση αγωγών και βραχυκυκλώματα, προστασία από υπερρεύματα, προστασία από υπόταση και υπέρταση, προστασία από ηλεκτροπληξία. Μόνωση και διακοπτικές ενέργειες. Προστασία σε πυρκαγιά. Μέρος 5. Επιλογή και εγκατάσταση ηλεκτρολογικού υλικού (διακοπτικό υλικό και υλικό ελέγχου, επιλογή γειώσεων και αγωγών προστασίας, επιλογή ηλεκτροπαραγωγών ζευγών ΧΤ). Μέρος 6. Επιθεώρηση και δοκιμές εγκαταστάσεων. Μέρος 7. Απαιτήσεις ειδικών εγκαταστάσεων (λουτρά, κολυμβητήρια, σάουνες, εργοτάξια, αγώγιμοι χώροι, γειώσεις εγκαταστάσεων πληροφορικής, τροχόσπιτα, κατασκηνώσεις, πλοιάρια αναψυχής, εξωτερικός φωτισμός). Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 23

24 ΗΕ που εφαρμόζεται το πρότυπο HD 384 Κτίρια κατοικιών Κτίρια εμπορικής χρήσης Κτίρια που είναι στη διάθεση του κοινού Κτίρια και κατασκευές βιομηχανικής ή βιοτεχνικής χρήσης Εγκαταστάσεις γεωργικών και κτηνοτροφικών εκμεταλλεύσεων Προκατασκευασμένα ή προσωρινά κτίσματα Τροχόσπιτα και χώρους οργανωμένης κατασκήνωσης Εργοτάξια κατασκευής έργων, εγκαταστάσεις πανηγύρεων και παρόμοιων προσωρινών εγκαταστάσεων Λιμάνια εξυπηρέτησης σκαφών αναψυχής Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 24

25 ΗΕ που δεν εφαρμόζεται το πρότυπο HD 384 Εγκαταστάσεις έλξης Εγκαταστάσεις αυτοκινήτων και ρυμουλκούμενων οχημάτων (πλην των τροχόσπιτων) Εγκαταστάσεις πλοίων Εγκαταστάσεις αεροσκαφών Εγκαταστάσεις φωτισμού δημόσιων οδών και πλατειών, εγκαταστάσεις φωτισμού λιμένων και δημόσιων παραλιακών περιοχών Εγκαταστάσεις ηλεκτρικών φρακτών Εγκαταστάσεις αντικεραυνικής προστασίας κτιρίων Εγκαταστάσεις που προορίζονται για δημόσια παραγωγή, μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας Ηλεκτροτεχνία-Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις, Ενότητα 6, Γ. Περαντζάκης 25