پایان نامه تاسیسات الکتریکی سازمان مرکزی دانشگاه علوم پزشکی تهران

ساختمان های اداری

نیازمندیهای عمومی

ساختمانهای اداری علاوه بر توان لازم برای روشنایی، نیاز به مقدار قابل توجهی انرژی برای تغذیه تجهیزات فنی مثل دستگاههای تهویه، آسانسورها و غیره، دارند. اگرچه با توجه به تکنولوژی لامپهای کم مصرف و مدیریت انرژی توان لازم برای روشنایی کاهش یافته است، اما توان لازم برای تجهیزات فنی و تهویه مطبوع در ساختمانها، افزایش یافته است.

استانداردها: استانداردهای EN مربوطه و اسناد هماهنگ شده CENELEC به همراه یادداشتهای مربوطه به کشورهای محل مورد نصب، باید همواره مورد توجه باشند. برای تاسیسات تا ولتاژ 1000V، این استانداردها Hamonization Document 384 یا EN60384هستند. این استانداردها معادل انتشارات IEC364 با بخشهای مجزا و نیز DIN VDE 0100 در آلمان، می باشند. استانداردهای مربوط به سرویسهای ایمنی نیز باید مورد توجه باشند (در آلمان: DIN VDE 0107 برای بیمارستانها و DIN VDE 0108 برای ساختمانهایی با امکانات مشترک). هر دو استاندارد در حال حاضر هماهنگ شده و در HD 384 مجتمع شده اند.

اتصال ساختمانها: در آلمان، هنگام اتصال ساختمانها به سیستم منبع توان بخش عمومی، باید شرایط فنی اعلام شده از طرف سازمان عمومی مربوطه، رعایت شود. ساختمانهایی با مصرف انرژی تقریباً 300kw یا بالاتر، باید معمولاً به سیستم فشار قوی تاسیسات بخش عمومی، متصل شوند. یعنی به یک ایستگاه فرعی فشار قوی و ترانسفورمر نیاز خواهد بود. معمولاً این ایستگاه فرعی در یکی از طبقات پایین ساختمان نصب می شود.

ساختمانهای بلند مرتبه: معمولاً در ساختمانهای بلند مرتبه، تجهیزات با مصرف توان بالا در طبقات بالای ساختمان وجود دارد. مثلاً موتورها یا موتور-ژنراتورها برای آسانسور، بخشهایی از سیستم تهویه و غیره. براساس مفاهیم مربوط به بهره وری، توان الکتریکی باید با بالاترین ولتاژ ممکن به مراکز بار انتقال یابند. در نتیجه ترانسفورمرها نیز در طبقات بالا در صورت نیاز در یک طبقه میانی نصب
می گردند.(شکل 1-1-1)

امروزه، این راه حلها با استفاده از ترانسفورمرهای خشک و عایق ضدشعله و رزین خود اطفا و تجهیزات کلید زنی بدون روغن، میسر شده است.

سیستمهای منبع توان: اندازه سیستم منبع توان به مساحت زیربنا، طول کابلهای تغذیه و انواع بار، بستگی دارد. در طول مرحله طراحی پروژه باید به انواع زیر توجه شود:

منبع توان اصلی

منبع توان بار

منبع توان اصلی، توان را از تابلوی توزیع فشار ضعیف اصلی به تابلوهای فرعی و تابلوهای طبقات، منتقل می کند. این عمل توسط کابلها و شینهای اصلی انجام می شود. منبع توان بار، توان را در طبقات یا در بخشهای مستقل توان به مصرف کننده نهایی، انتقال می دهد.

منبع توان اصلی

فاکتورهایی نظیر اندازه  و شکل ساختمان، تعداد اتاقها و طبقات یا بخشهای منبع و موقعیت آنها، تعیین کننده آرایش کابلهای منبع توان هستند (شکل 2-1-1)

در ساختمانهای بلند و چند طبقه، کابلهای منبع توان اصلی از پایین ساختمان به صورت خطوط اصلی نصب می شوند. این خطوط در فواصلی نصب می گردند که ساختمان را به بخشهای تغذیه مستقل، تقسیم می کنند. (شکل 3-1-1)

فیدرهای طبقات و تابلوهای توزیع: برای این خطوط اصلی، یک یا چند محل که فیدرهای طبقات یا تابلوهای توزیع طبقات را بتوان نصب کرد، در نظر گرفته می شوند. این عمل برای جداسازی فیزیکی از یکدیگر به کار می رود.

استفاده از سیستمهای توزیع شین، در سطح گسترده ای به جای کابلها و هادیهای با مقاطع بزرگ و کابلهای موازی، افزیاش یافته است. در این سیستمها، نمونه های تست شده استاندارد با جریانهای نامی استاندارد، ترجیح داده می شوند.

منبع توان UPS اضطراری: اگر علاوه بر بارهای عمومی، بارهای حساس نظیر سیستمهای IT و غیره به سیستم منبع توان متصل شده باشند، استفاده از یک ژنراتور یا سیستم UPS مرکزی توصیه می گردد. برای این منظور، تامین یک سیستم شین ثانوی (شکل 1-1-1) که از منابع تغذیه اضطراری، تغذیه می شود، مفید خواهد بود.

منبع توان ایمنی: مطابق DIN VDE 0108 و DIN VDE 0107 (همانطور که در اسناد هماهنگ سازی HD 384 Part 7 آمده است)، برای تغذیه تجهیزات ایمنی مهم، استفاده از منبع توان ایمنی مستقل لازم است. نمونه ای از این تجهیزات عبارتند از: روشنایی ایمنی، سیستمهای اطفای حریق، آسانسورهای اطفای حریق و غیره. برای این منظور باید سیستم منبع توان مستقلی از منبع توان عمومی، در نظر گرفته شود. برای تجهیزات انتقال (مثل کابلها، هادی ها، شینها) باید از سیستمهای با دوام استفاده گردد.

محاسبه تجهیزات انتقال: هنگام محاسبه تجهیزات انتقال بین تابلوی اصلی و تابلوهای فرعی یا تابلوهای طبقات، باید به موارد زیر توجه کرد:

حفاظت در برابر اضافه بار

حفاظت در هنگام وقوع اتصال کوتاه

حفاظت در برابر شوک الکتریکی در هنگام تماس غیر مستقیم

تطابق با حداکثر افت ولتاژ مجاز

رفتار سلکتیو نسبت به تجهیزات بالا دست و پایین دست

برای  محاسبه حداکثر جریان مورد انتظار بار (IB) و جریان نامی برای خطوط تغذیه توان اصلی و شینها باید بدین صورت عمل نمود: حاصلضرب بارهای اتصال یافته هر بار مستقل در ضرایب همزمانی قطعات مستقیم سیستم

اطمینان از آنکه گروههای خاصی از بارها، همزمان سوئیچ نشوند، اهمیت دارد. غالباً توصیه می گردد، مقادیر بارهای مستقل در مدت 24 ساعت بصورت یک نمودار ترسیم گردد.

دستگاه حفاظت اضافه بار/ اضافه جریان: مطابق HD384.4.43/DIN VDE 0100-430 در ابتدای مدار وجود یک دستگاه حفاظت اضافه بار، همواره لازم است. تنها در صورتی که مدار برای مجموع بارهای اتصال یافته طراحی شده باشد، می توان دستگاه حفاظتی را حذف نمود. در عمل اینکار فقط در موارد خاصی توصیه می گردد، زیرا سیستمهای فشار ضعیف غالباً در معرض خطاهایی نظیر اتصال کوتاه با مقادیر امپدانس بسیار بالا در محل نقص می باشند.

در حالت تغذیه حلقوی یا ورودی دوگانه با انتقال رزرو، اگر در هنگام بروز نقص نیاز به تغذیه تعدادی از تابلوهای توزیع فرعی وجود داشته باشد، جریان نامی محاسبه شده برای سیستم، مجموع جریانهای بار هر دو مدار خواهد بود.

ظرفیت رزرو در هنگام وقوع خطا: هنگام طراحی سیستم تغذیه، علاوه بر اطمینان از تامین ظرفیت رزرو کافی در هنگام وقوع خطا، باید به تحولات آینده و امکانات توسعه نیز توجه نمود. جریان نامی (In) دستگاه حفاظتی مورد نیز برای حفاظت اضافه بار (فیوز یا دژنکتور با رله) باید بزرگتر یا مساوی با حداکثر جریان بار (IB) باشد: In≥IB

حفاظت اضافه بار کابلهای موازی: در صورتی که با در نظر گرفتن جریان بار، نیاز به استفاده از کابلهای موازی در سیستم خطوط تغذیه اصلی یا باس بارها باشد، این کابلها باید در برابر اضافه بار حفاظت شوند. این حفاظت می تواند بصورت مستقل و در موارد خاص با استفاده از یک دستگاه حفاظتی مشترک انجام شود. در صورتی که از سه یا تعداد بیشتری کابل موازی استفاده شده باشد، فیوزها باید فقط در ابتدا و انتهای خطوط تغذیه نصب شوند.

حداکثر ظرفیت عبور جریان مجاز (Iz) هادیها باید بزرگتر از جریان نامی In دستگاه حفاظتی مورد استفاده باشد: این جریان خود باید بزرگتر از حداکثر جریان بار باشد: Iz≥In≥Ib

ظرفیتهای عبور جریان: ظرفیت عبور جریان برای کابلها و هادیها در مشخصات ارائه شده توسط تولید کنندگان و یا در استانداردهای ملی و EN، مشخص گردیده اند (در آلمان DIN VDE 0293 Part 2 و DIN VDE 0100-430  و DIN VDE 0298 Part 4) این استانداردها برای حالت استفاده از کابلها و هادی ها در شرایط عملیاتی متفاوت، ضرایب کاهش را مشخص کرده اند. این ضرایب کاهش باید در هنگام محاسبه ظرفیت عبور جریان مجاز کابلها و هادیها، مورد توجه قرار گیرند. ظرفیت عبور جریان و ضرایب کاهش در انتشارات زیمنس کابلهای توان و کاربرد آنها نیز مورد بحث قرار گرفته اند.

حفاظت اتصال کوتاه: هنگام استفاده از تجهیزات حفاظتی، هادی مورد استفاده باید دارای ظرفیت عبور جریان مناسب باشد. باید توجه داشت که جریان تحریک I2 (جریان تست بزرگ) دستگاه حفاظتی از جریان نامی به اندازه ضریب 1.45 (یا بیشتر)بزرگتر می باشد: Iz≥I2/1.45≥In. X/1.45

In.X جریان تحریک دستگاه حفاظتی، X≥1.45

سطح مقطع هادی انتخاب شده باید در رابطه زیر صدق نماید:

K ضریب جنس برای عایق و ماده هادی، S سطح مقطع هادی برحسب mm2

 توان عبوری دستگاه حفاظتی هنگام زمان قطع اتصال کوتاه  tk.

از آنجایی که معادله فوق در محدوده زمانی 5-0 ثانیه تعریف شده است، کمترین جریان اتصال کوتاه در انتهای هادی باید در اندازه کافی بزرگ باشد تا کارکرد مطمئن دستگاه حفاظتی تضمین شده و بتواند در 5 ثانیه قطع نماید. در صورتی که
هادی های N و PE دارای سطوح کاهش یافته باشند، باید در هنگام محاسبه سیستم به این موضوع توجه داشت.

حفاظت در برابر شوک الکتریکی هنگام تماس غیر مستقیم: حفاظت در برابر شوک الکتریکی در هنگام تماس غیر مستقیم باید مطابق HD 384.441/IEC 60364-4-41/DIN VDE 0100-410 صورت گیرد. این حفاظت به وسیله قطع اتوماتیک برای کمترین جریان خطا در انتهای مدار انجام می شود.

در صورتی که کمترین جریان خطا بیش از اندازه کوچک باشد، باید اندازه امپدانس حلقه هادی در مسیر انتقال، کاهش و در نتیجه سطح مقطع افزایش یابد.

در حالتهای مسیرهای طولانی کابل، نمونه هایی با هادیهای کامل PEN   و PE، معمولاً در قیاس با نمونه های هادی های PE و PEN کاهش یافته، مقرون به صرفه است. مزیت دیگر این روش کاهش مقدار ماده قابل احتراق در واحد سطح در طول مسیر کابل می باشد.

استفاده از دژنکتور: بطور خاص در حالت مسیرهای طولانی، استفاده از دژنکتور با رله های زمانی معکوس کوتاه مدت، نسبت به فیوز اقتصادی تر می باشد.

بررسی سلکتیویته: استفاده از تجهیزات حفاظتی سلکتیو در کل ناحیه زمان- جریان برای جریانهای خطای ممکن، زمانهای قطع سیستم منبع توان را بطور قابل ملاحظه ای، کاهش می دهد (محل خطا سریعتر شناسایی می گردد). این عمل هم سطح ایمنی تغذیه را افزایش داده و هم کیفیت منبع را ارتقاء می دهد.

در صورتی که سلکتویته، فقط برای بخشی از مدار بررسی و تایید گردد، این حالت سلکتیویته نسبی گفته می شود. اگر در سیستمهایی با سلکتیویته نسبی از فیوز استفاده شده باشد، پس از وقوع نقص، برای جلوگیری از قطع اشتباه مجدد حاصل از خسارات قبلی، باید تمام فیوزهای بخش غیر سلکتیو، متاثر مدار را تعویض نمود.

سلکتیویته کامل در منبع توان ایمنی: بررسی و تایید سلکتیویته کامل در تمام سیستمهای توان منبع برای خدمات ایمنی باید انجام شود.

ملاحظات ساختمانی لازم

طراحی محل و فضای نصب: هنگامی که نقشه های یک ساختمان ترسیم می گردند، لازم است که نیازمندیهای مربوط به فضای نصب قطعات سیستمهای الکتریکی و محل نصب و نیز در صورت امکان مسیرهای انتقال، با آرشیتکت هماهنگ گردد.

بمنظور جلوگیری از ایجاد تغییرات هزینه بر، لازم است که موارد مربوط به ساختار تاسیسات الکتریکی نظیر مسیرهای عبور توان، فضای لازم برای قطعات بزرگ و غیره در مراحل ابتدایی طراحی در نظر گرفته شوند.

مقررات مربوط به ساختمان در کشور (در آلمان مقررات مربوط به ایالات فدرال) و خصوصاً مقررات مربوط به حفاظت در برابر حریق، انتشار و کنترل آلودگی آب باید در نظر گرفته شوند.