Проєктування електричної мережі квартири з інтеграцією системи резервного живлення

Abstract

У бакалаврській роботі розглянуто процес проєктування мережі житлової квартири з урахуванням сучасних вимог до енергоефективності, безпеки та надійності електропостачання. Особливу увагу приділено інтеграції системи резервного живлення на основі інвертора та акумуляторних батарей для забезпечення безперебійної роботи основних побутових приладів у разі відключення електроенергії. У сучасних умовах війни питання надійного електропостачання житлових об’єктів набуває особливої актуальності. Відключення електроенергії можуть статися раптово й тривати годинами, що суттєво впливає на безпеку та комфорт проживання в квартирі. Інтеграція системи резервного живлення на основі інверторного блоку та гелевих акумуляторів дозволяє забезпечити автономне функціонування основних потреб в електроенергії квартири — живлення освітлення, холодильника, wifi та розеток для різних мало потужних потреб — протягом кількох годин після зникнення напруги мережі. У другому розділі описано планування квартири, кількість кімнат, призначення основних електроспоживачів. Проаналізовано основні нормативи та вимоги до проєктування внутрішніх електромереж. Порівняно різні системи резервного живлення. У третьому розділі проведено розрахунок активної потужності для кожної групи споживачів, обгрунтовано вибір джерел основного та резервного живлення. Обрано перерізи кабелів з урахуванням навантажень та нагріву провідників. Підібрано апарати захисту в щиті (автоматичні вимикачі, пзв, реле напруги) та вибрано потужність інвертора, обсяг енергії який має забезпечити резерв, обрано тип та кількість акумуляторів з урахуванням тривалості автономної роботи. Четвертий пункт містить вимоги до розміщення інвертора й акумуляторів, вибрано до вимог пожежної безпеки та умов експлуатації тип електропроводки. У пятому пункті проаналізовано основні ризики при монтажі та експлуатації електроустановок. Описано засоби та способи захисту та розглянуто заходи запобігання загорянню акумуляторів. У шостому пункті подано кошторис на інвертор, акумулятори, кабелі, автоматику, монтажні матеріали. Визначено загальну вартість реалізації проєкту. Оцінено доцільність встановлення резервного живлення з точки зору витрат, комфортності та підвищення надійності електропостачання в умовах нестабільної ситуації в енергосистемі України. Об’єкт дослідження – Електрична мережа квартири в багатоквартирному будинку у місті Львів (вул. Коновальця, 21), що включає систему основного та резервного електроживлення. Предмет дослідження – Процеси проєктування електричних мереж житлової квартири з урахуванням вимог до енергоефективності, безпеки, надійності та інтеграції системи резервного живлення на базі інвертора та акумуляторів.The bachelor's thesis examines the process of designing an electrical network for a residential apartment, taking into account modern requirements for energy efficiency, safety, and reliability of power supply. Special attention is given to the integration of a backup power system based on an inverter and battery storage to ensure uninterrupted operation of essential household appliances in the event of a power outage. Under the current wartime conditions, the issue of reliable power supply for residential facilities is of particular relevance. Power outages may occur suddenly and last for hours, significantly affecting the safety and comfort of living in an apartment. The integration of a backup power system based on an inverter unit and gel batteries makes it possible to maintain the autonomous operation of the apartment’s essential electrical needs — lighting, refrigerator, Wi-Fi, and sockets for low-power devices — for several hours after the grid power is lost. The second chapter describes the apartment layout, the number of rooms, and the purpose of key electrical consumers. It analyzes the main standards and requirements for the design of internal electrical networks and compares different types of backup power systems. The third chapter includes the calculation of active power for each consumer group, justification for the choice of both primary and backup power sources, cable cross-section selection considering load and conductor heating, and the selection of protection devices (circuit breakers, RCDs, voltage relays). It also determines the required inverter power, the amount of energy that must be covered by the backup system, and selects the type and number of batteries based on the desired duration of autonomous operation. The fourth section outlines the requirements for the placement of the inverter and batteries. It also provides justification for the selected wiring method in accordance with fire safety and operating conditions. The fifth section analyzes the main risks associated with the installation and operation of electrical systems. It describes protective measures and methods, and outlines fire prevention strategies related to battery use. The sixth section provides a cost estimate for the inverter, batteries, cables, automation devices, and installation materials. It determines the total implementation cost of the project and assesses the feasibility of installing a backup power system in terms of expenses, comfort, and improved reliability of electricity supply under the unstable energy conditions in Ukraine. The object of the study – The electrical network of an apartment in a multi-apartment building in the city of Lviv (21 Konovalets Street), which includes both the main and backup power supply systems. The subject of the study – The processes of designing the electrical networks of a residential apartment, taking into account the requirements for energy efficiency, safety, reliability, and the integration of a backup power system based on an inverter and batteries.