Расчет электрических сетей освещения

Расчет осветительных нагрузок. Каждый участок осветительной сети характеризуется определенным значением передаваемой по нему мощности. Расчетная мощность участка определяется через установленную мощность электроприемников Р _уст, потери мощности в ПРА и коэффициент спроса К _с:

Р _ро = К _с К _ПРА Р _уст. (4.1)

Установленная мощность определяется как сумма номинальных мощностей всех ламп S Р _ном, питаемых от рассматриваемого участка осветительной сети.

Значение коэффициента К _ПРА, учитывающего потери мощности в ПРА, принимается:

- К _ПРА = 1,1 для ламп ДРЛ и ДРИ;

- К _ПРА =1,2 для люминесцентных ламп.

Значение коэффициента спроса для сети рабочего освещения производственных зданий принимается:

- 1,0 – для мелких производственных зданий;

- 0,95 – для зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов;

- 0,85 – для зданий, состоящих из малых отдельных помещений;

- 0,8 – для административно-бытовых и лабораторных зданий промышленных предприятий;

- 0,6 – для складских зданий, состоящих из отдельных помещений.

Коэффициент спроса для расчета сети освещения аварийного, эвакуационного и наружного освещения принимается равным 1,0.

Значения К _с для общественных и административных зданий и предприятий соцкультбыта указаны в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Коэффициенты спроса для расчета питающей сети рабочего освещения

Здания или помещения	Коэффициент спроса при установленной мощности рабочего освещения, кВт
<5	5-10	10-15	15-25	25-50	50-100	100-200	200-500	>500
Гостиницы, спальные корпуса и админист­ративные помещения детских лагерей	1,0	0,8	0,7	0,6	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3
Предприятия общепита, дет­ские ясли-сады, учебные мастерские, профтехучилища	1,0	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,5
Организации управления, фи­нансирования, и страхования, школы, специальные учебные заведения, профтехучилища, предпри­ятия бытового обслуживания	1,0	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6
Проектные и конструкторские бюро, предприятия торговли, парикмахерские	1,0	1,0	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65
Актовые залы, конференц-залы	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0	-	-	-
Клубы и дома культуры	1,0	0,9	0,8	0,75	0,7	0,65	0,55	-	-
Кинотеатры	1,0	0,9	0,8	0,7	0,65	0,6	0,5	-	-

 

Расчетная токовая нагрузка освещения рассчитывается по следующим формулам:

- для трехфазной сети с нулевым проводом

; (4.2)

- для двухфазной сети с нулевым проводом

 

; (4.3)

- для однофазной сети

, (4.4)

где Р _ро1, Р _ро2, Р _ро3, – расчетная нагрузка одной, двух и трех фаз соответственно;

U _ном и U _{ном ф} – номинальное линейное и фазное напряжения сети.

Коэффициент мощности принимается с учетом компенсации реактивной мощности cos j = 0,9 … 0,95.

Выбор сечений проводников. Сечения проводников осветительной сети должны удовлетворять условиям:

- допустимого нагрева проводника;

- механической прочности;

- срабатывания защитных аппаратов при КЗ;

- нормируемого качества электроэнергии на зажимах источников света.

Проверка сечений проводников по допустимому нагреву выполняется по выражению

I _ро < I _доп, (4.5)

где I _доп – длительный допустимый ток для выбранного сечения проводника, обеспечивающий допустимый нагрев проводника, определяется по справочным материалам.

Механическая прочность проводников необходима, чтобы во время монтажа и эксплуатации не было чрезмерного провисания или обрыва проводов. Наименьшие допустимые сечения проводников по механической прочности составляют:

- для медных проводов 1 мм²;

- для алюминиевых проводов 2,5 мм².

Согласно ПУЭ выбранные сечения проводников должны согласовываться с защитными аппаратами. По отношению к длительно допустимому току проводника аппараты защиты должны иметь кратность не более:

3 − для номинального тока плавкой вставки предохранителя;

4,5 − для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель (отсечку);

1 − для номинального тока теплового расцепителя автоматического выключателя.

Сечение нулевого рабочего проводника трехфазных питающих и групповых сетей с компенсированными ПРА должно выбираться по расчетному току наиболее загруженной фазы, т. е. принимается равным сечению фазного провода. Для участков сети с некомпенсированными ПРА сечение нулевого защитного проводника принимается равным 50 % от сечения фазного провода.

Расчет потерь напряжения в осветительной сети. Одним из важных показателей качества электроэнергии на зажимах источника света является установившееся значение отклонения напряжения от номинального напряжения U _ном. Нормально (предельно) допустимые значения отклонения напряжения на зажимах источника света нормируются ГОСТ 13109-97 и составляют + 5 % (+ 10 %).

Отклонения напряжения от номинального обусловлены потерями напряжения в электрической сети, определяемыми нагрузкой и сопротивлениями проводников. Поэтому выбранные сечения проводников осветительной сети подлежат проверке по отклонению напряжения, т. е. подлежат проверке условия

U – D U _S < 0,95 U _ном, (4.6)

где D U _S - суммарные потери напряжения от источника питания до наиболее удаленного источника света;

U – напряжение источника питания осветительной сети.

Величина D U _S рассчитывается по выражению

D U _S = SD U _i, (4.7)

где D U _i – потеря напряжения на i -м участке осветительной сети.

Потеря напряжения на i -м участке осветительной сети в вольтах определяется по формуле

D U _i = , (4.8)

где Р _i – мощность, протекающая по участку i, кВт;

r ₀ – активное сопротивление 1 км провода, Ом/км;

l _i – длина участка i, км;

U _ном – номинальное напряжение осветительной сети, кВ.

Часто потерю напряжения на i -м участке осветительной сети целесообразно представить в процентах. В этом случае формула (4.8) изменяется до вида

D U _i = . (4.9)

При расчете групповых осветительных сетей расчетную нагрузку часто представляют равномерно распределенной по некоторой длине l ₂ (рис. 4.4, а).

 

а) б)

Рис. 4.4. Представление распределенной нагрузки сосредоточенной

 

Для удобства пользования формулами (3.7 и 3.8) распределенную нагрузку представляют эквивалентной сосредоточенной в середине участка l ₂ (рис. 4.4, б).

В практических расчетах сечение проводников сети освещения выбирают, как правило, по допустимому нагреву (длительному допустимому току), а затем проверяют условия механической прочности, срабатывания защитных аппаратов при КЗ и допустимой потери напряжения. Если какое-либо условие не выполняется, предварительно выбранное сечение увеличивают.

Пример. Питание сети освещения цеха промышленного предприятия осуществляется от главного распределительного щита (ГРЩ-0,38 кВ). План расположения осветительных приборов на плане цеха показан на рис. 4.5 (высота цеха 7 м). Общее освещение цеха выполнено светильниками ЖСУ-250 с натриевыми лампами ДНаТ-250, установленными на высоте 6 метров. Требуется рассчитать сеть общего освещения. Аварийное освещение цеха выполнено светильниками ЖКУ-250, установленными на боковых стенах цеха и в данном примере не рассматривается.

Рис. 4.5. План цеха с расположением светильников

 

Решение.

1. Расчет осветительной нагрузки

Установленная мощность светильников в соответствии с исходными данными составляет

Р _уст = 0,25×66=16,5 кВт.

Расчетная нагрузка освещения цеха

Р _р= К _с К _ПРА Р _уст=0,95×1,1×26,4= 27,6 кВт,

где К _ПРА = 1,1 – коэффициент учета потерь в пускорегулирующей аппаратуре ламп ДНаТ;

К _с = 0,95 – коэффициент спроса для зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов.

Расчетная токовая нагрузка

= 46 А,

где cosj=0,85 – коэффициент мощности осветительной нагрузки.

2. Выбор и размещение щитков освещения

Осветительные щитки ЩО расположим, как показано на рис. 4.5. Всю осветительную сеть разделим на две симметричные части (справа и слева от ГРЩ). Далее будем рассматривать только одну часть, содержащую 11 групповых линий с тремя светильниками в каждой линии (рис. 4.6).

Расчетная мощность, потребляемая одной частью осветительной сети

Р _{р ч} = Р _р/2 = 27,6/2 =13,8 кВт.

Расчетная мощность, потребляемая одной групповой линией

Р _{р гр} = Р _р/22 = 27,6/22 =1,25 кВт.

Рис. 4.6. Питание групповых сетей от щитка освещения ЩО

 

Расчетный трехфазный ток линии от ГРЩ до ЩО

= 22,8 А,

Расчетный однофазный ток каждой групповой линии

= 6,2 А,

где U _{н ф} = 220 В – номинальное фазное напряжение сети.

В соответствии с данными табл. 4.2 для питания групповых линий примем щиток осветительный ЩО-12/16. Электрическая схема ЩО-12/16 приведена на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Электрическая схема ЩО-12/16

 

3. Выбор сечений групповых линий

Для линий между ГРЩ и ЩО примем открыто проложенные изолированные медные провода. В соответствии с данными табл. 4.3, 4.4 и величиной тока I _{р ч}=22,8 А примем сечение проводов q _ч=2,5 мм² (I _доп=30 А, r ₀ = 7,4 Ом/км).

Для групповых линий примем открыто проложенные изолированные медные провода. В соответствии с данными табл. 4.3, 4.4 и величиной тока I _{р гр}=6,2 А примем сечение проводов q _г=1,5 мм² (I _доп=23 А, r ₀ = 12,4 Ом/км).

 

Таблица 4.2