Выбор сечения проводов и кабелей и расчет защиты осветительной сети

Расчет электрической сети заключается в определении сечения проводов и кабелей на всех участках осветительной сети и расчета защиты ее. Выбор сечений проводов и кабелей в соответствии с [6] должен выполняться по допустимому нагреву длительным током, по допустимой потере напряжения, по механической прочности [4], и согласовано с защищаемым аппаратом.

Расчет электрической сети освещения выполним в следующем порядке:

9.1. Составим расчетную схему сети, на которой указываем: длину каждого

участка, количество проводов на участках, нагрузку конца

Рисунок 9.1- Расчетная схема электрической сети освещения

9.2. Рассчитаем нагрузку освещения электрической сети:

Расчетную мощность групповой сети определяем по выражению:

(9.1)

где, К_со- коэффициент спроса освещения, характеризующий использование источников света по времени, принимаем в соответствии с [4] равным для основного помещения-0,95 и для вспомогательных помещений-0,6; для мелких производственных помещений -1,0

Р_лл, Р_{лвд ,} Р_лн - номинальная мощность источников света, соответственно люминесцентных ламп, разрядных ламп, ламп накаливания, кВт;

n- количество источников света;

(1,08…1,3); 1,1- коэффициенты, учитывающие потери в ПРА освети-тельных установок. Для ЛЛ с электронным ПРА принимаем 1,08.

Установленную мощность групповой сети определяем по выражению:

(9.2)

9.2.1. Определим установленную и расчетную мощность группового щитка ГЩО1:

кВт

кВт

9.2.2. Определим установленную и расчетную мощность группового щитка ГЩО2:

кВт

кВт

9.2.3. Определим расчетную мощность магистрального щитка МЩО:

кВт

9.2.4. Определим установленную и расчетную мощность группового щитка ГЩОа:

кВт

кВт

где, Кс=1,0- для светильников аварийного освещения.

Нагрузку от розеток не учитываем.

9.3. Рассчитаем токи осветительной сети.

Рассчитаем токи осветительной трехфазной сети:

(9.3)

Рассчитаем токи осветительной однофазной сети:

(9.4)

где U_ф и U_н -фазное и номинальное напряжение сети соответственно, В;

cosφ- коэффициент мощности осветительной нагрузки, принимаем из [4], п.3.4.2, равным для ЛВД- 0,5, ЛЛ-0,92 и ЛН-1,0 .

9.3.1. Определим средневзвешенный коэффициент мощности ГЩО1:

(9.5)

9.3.2. Определим расчетный ток группового щитка ГЩО1:

А

9.3.3. Определим расчетный ток группового щитка ГЩО2:

А

9.3.4. Определим средневзвешенный коэффициент мощности МЩО:

(9.5)

9.3.4. Определим расчетный ток магистрального щитка МЩО:

А

9.3. 3. Определим расчетный ток группового щитка ГЩОа:

А

9.4. Расчет номинальных токов защитных аппаратов выполняем с конца электрической сети, с учетом селективности их срабатывания. Тип автоматов был выбран ранее. Минимальный ток защитного аппарата групповой линии принимаем 16 А, что согласуется с минимальным сечением по механической прочности (2,5 мм²) алюминиевых проводников осветительных сетей [9] табл. П17.

Определим расчетный ток для трехфазного участка ГЩ01-1:

А (9.6)

Определяем номинальный ток защитного аппарата (номинальный ток расце-пителя) на участке:

(9.7)

где К_з- коэффициент запаса, учитывающий пусковые токи ламп, принимаем в соответствии с [4], п.3.5 равным 1;

А

По расчетному значению I_з [9], табл.П.24, выбираем ближайшее большое значение номинального тока расцепителя автомата I_нр=16 А, так как оно является минимально допустимым.

Аналогично производим выбор для остальных трехфазных линий с учетом селективности их срабатывания и сносим в таблицу 9.1.

Определим расчетный ток для однофазного участка ГЩ1-4:

А (9.8)

Определяем номинальный ток защитного аппарата (номинальный ток расцепителя ) на участке:

(9.9)

где К_з- коэффициент запаса, учитывающий пусковые токи ламп, принимаем в соответствии с [9], п.3.5 равным 1;

А

По расчетному значению I_з [9], табл.П.24, выбираем ближайшее большое значение номинального тока расцепителя автомата I_нр=16 А, так как оно является минимально допустимым.

Аналогично производим выбор для остальных однофазных линий с учетом селективности их срабатывания и сносим в таблицу 9.1.

9.5. Определим потери напряжения в трансформаторе:

(9.10)

где β- коэффициент загрузки трансформатора, равный 0,79;

cosj - коэффициент загрузки трансформатора, равный 0,88;

U_a и U_p- активная и реактивная составляющие напряжения короткого за-мыкания трансформатора, которые определяем по следующим формулам:

(9.11)

(9.12)

где ∆Р_к- потери короткого замыкания, кВт; S_ном- номинальная мощность трансформатора , кВ·А; U_к- напряжение короткого замыкания, %.

Для трансформаторов ТМ-630/10 значения ∆Р_к и U_к определяем по [4],табл.3.3 и они равны ∆Р_к =7,6 кВт , U_к =5,5 %.

9.6.Определяем допустимую потерю напряжения (∆U_доп) от ТП до самого удаленного источника света осветительной сети:

(9.13)

где U_x- напряжение холостого хода на шинах низкого напряжения трансформатора, U_x=105%;

U_л- минимально допустимое напряжение у наиболее удаленной лампы, U_л=95%,

∆U_Т - протери напряжения в трансформаторе.

9.7. Определяем моменты нагрузки каждого участка осветительной сети:

(9.14)

где l- длина участка сети, м.

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

9.9.Определим приведенный момент нагрузки к участку l₀ (ктп-мщо):

(9.15)

где -коэффициент приведения моментов трехфазной с нулем линии к

однофазному ответвлению по [4], табл.3.5, равный 1,85.

9.8.По допустимой потере напряжения выбираем сечение проводника на участке l₀:

(9.16)

где с-коэффициент, зависящий от материала проводника и напряжения се-ти, принимаем по [9], табл.3.4 равный 44.

мм

По S_о выбираем ближайшее большее стандартное сечение S_о^ст=10 мм² с I_доп=42 А, но т.к. оно не проходит по условию нагрева длительно допустимым током, увеличиваем сечение до 16 мм² с I_доп=60 А.

9.9.Выбранное сечение проверяем по нагреву расчетным током:

(9.17)

где К_п- поправочный коэффициент на условие прокладки, для нормальных

условий принимаем К_п=1.

Условие выполняется. Кабель проходит по нагреву расчетным током.

9.10. Выбранное сечение проверяем на согласование с защитным аппаратом, установленным в начале участка l_доп.о:

(9.18)

где К_з- коэффициент защиты, принимаем [4, табл.3.6] равным 1.

60 А < 63 А

Т.к. проводник не проходит по условию согласования с защитным аппаратом, поднимаем сечение до S_о^ст=25 мм² , с I_доп=75 А.

9.11.Определяем фактическую потерю напряжения на участке l₀:

(9.19)

где к_к- коэффициент, учитывающий реактивную составляющую потери напряжения, принимаем по [8], табл.9.11 равным 1,038.

9.12.Вычисляем допустимую потерю напряжения от ГЩ:

(9.20)

По рассчитываем сечения на участках l₀₁, l₀₂.

9.13.По рассчитываем сечения проводников на участках l₀₁ .

Определяем приведенный момент участка l₀₁:

(9.21)

Определим сечение проводника:

(9.22)

мм²

По S_гщо1 выбираем ближайшее большее стандартное сечение S_о^ст=6 мм², с I_доп=32 А но т.к. оно не проходит по условию нагрева длительно допустимым током, увеличиваем сечение до 16 мм² с I_доп=60 А.

Выбранное сечение проверяем по нагреву расчетным током:

Условие выполняется. Кабель проходит по нагреву расчетным током.

Выбранное сечение проверяем на согласование с защитным аппаратом, установленным в начале участка l_доп.о:

60 А > 50 А

Выбранный проводник проходит по условию согласования с защитным аппа-ратом, принимаем его.

Определяем фактическую потерю напряжения на участке l₀₁

где к_к =1,013 [8], табл.9.11.

Вычисляем допустимую потерю напряжения от ГЩ1:

По рассчитываем сечения на участках l₁- l₅ и проверяем по нагреву по (9.18) и (9.19) и данные сносим в таблицу 9.1.

9.14.По рассчитываем сечения проводников на участках l₀₂ .

Определяем приведенный момент участка l₀₂:

(9.23)

кВт·м

Определим сечение проводника:

(9.24)

мм²

По S_гщо2 выбираем ближайшее большее стандартное сечение S_о^ст=2,5 мм², с I_доп=17 А.

Выбранное сечение проверяем по нагреву расчетным током:

Условие выполняется. Кабель проходит по нагреву расчетным током.

Выбранное сечение проверяем на согласование с защитным аппаратом, установленным в начале участка l_доп.о:

17 А < 25 А

Т.к. проводник не проходит по условию согласования с защитным аппаратом, поднимаем сечение до S_о^ст=4 мм² , с I_доп=25 А.

Определяем фактическую потерю напряжения на участке l₀₂

Вычисляем допустимую потерю напряжения от ГЩ2:

По рассчитываем сечения на участках l₅- l₉ и проверяем по нагреву по (9.18) и (9.19) и данные сносим в таблицу 9.1.

Коэффициент с, зависящий от материала проводника и напряжения сети, для однофазной сети принимаем по [9], табл.3.4 равный 7,4.

Произведем аналогичный расчет для эвакуационного освещения и результа-ты сведем в таблицу 9.1.

Таблица 9.1- Результаты расчета электрической сети освещения

Участок сети(начало- коней)	Кол-во прово-дов на участ-ке	Уст. Мощ-ность, кВт	cosφ	Расчетная нагрузка	Защитный аппарат (авт.выкл.)	Ном. ток расц. Iнр, А	Собствмомент участ-ка, кВт·м	Прив. момент участ-ка, кВт·м	Сечение, выбран-ное по потери напряже-ния, мм2	Сечение, проверен-ное по до-пустимой нагрузке, мм2	Факти-ческая потеря напря-жения, %	Марка кабеля и его сечение
РР, кВт	IР, А	Тип	Ном. ток автомата Iнр, А
КТП-МЩО	5	17,77	0,58	18,32	48	ВА-5231	100	63	311,44	2263,47	10	16	0,29	АВВГ 5х25
МЩО-ГЩ1	5	15,04	0,53	15,8	45,2	ВА-5231	100	50	1134,72	1732,88	6	16	1,63	АВВГ5х16
ГЩ1-1	5	4,2	0,5	4,62	14,04	АЕ-2046Б	63	16	177,45	177,45	2,5	2,5	1,61	АВВГ (5х2,5)
ГЩ1-2	5	4,2	0,5	4,62	14,04	АЕ-2046Б	63	16	139,65	139,65	2,5	2,5	1,27	АВВГ (5х2,5)
ГЩ1-3	5	3,5	0,5	3,85	11,7	АЕ-2046Б	63	16	147	147	2,5	2,5	1,34	АВВГ (5х2,5)
ГЩ1-4	5	2,1	0,5	2,31	7,02	АЕ-2046Б	63	16	96,08	96,08	2,5	2,5	0,87	АВВГ (5х2,5)
ГЩ1-6	3	1,044	0,92	1,13	5,57	АЕ-2044	63	16	20,53	20,53	2,5	2,5	1,11	АВВГ (3х2,5)
МЩО-ГЩ2	5	2,37	0,92	2,56	4,23	ВА-5231	100	25	46,08	219,17	2,5	2,5	0,26	АВВГ 5х4
ГЩ1-6	3	0,32	0,92	0,35	1,71	АЕ-2044	63	16	8,32	8,32	2,5	2,5	0,45	АВВГ (3х2,5)
ГЩ1-7	3	0,8	0,92	0,864	4,27	АЕ-2044	63	16	22	22	2,5	2,5	1,19	АВВГ (3х2,5)
ГЩ2-8	3	0,32	0,92	0,35	1,71	АЕ-2044	63	16	4	4	2,5	2,5	0,22	АВВГ (3х2,5)
ГЩ2-9	3	0,24	0,92	0,26	1,28	АЕ-2044	63	16	6	6	2,5	2,5	0,32	АВВГ (3х2,5)
ГЩ2-10	3	1,044	0,92	1,13	5,57	АЕ-2044	63	16	53,24	53,24	2,5	2,5	2,88	АВВГ (3х2,5)
КТП-ГЩА	5	2,58	1,0	2,58	3,92	ВА-5231	100	25	237,36	349,44	2,5	2,5	1,4	АВВГ 5х4
ГЩА-1а	3	1,4	1,0	1,4	6,36	АЕ-2044	63	16	50,4	50,4	2,5	2,5	2,72	АВВГ (3х2,5)
ГЩА-2а	3	1,12	1,0	1,12	5,09	АЕ-2044	63	16	60,48	60,48	2,5	2,5	3,27	АВВГ (3х2,5)
ГЩА-3а	3	0,12	1,0	0,12	0,55	АЕ-2044	63	16	1,2	1,2	2,5	2,5	0,06	АВВГ (3х2,5)

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы был разработан проект электрического освещения цеха минеральной ваты создающий необходимую световою среду удовлетворяю-щую требованиям СНБ 2.04.05-98.

В качестве источников света для основного помещения используем газораз-рядные лампы высокого давления типа ДРЛ, так как помещение не имеет требования к цветопередачи, и светильники типа РСП13 со степенью защиты IP53, так как среда сырая и жаркая. Для вспомогательных помещений используем люминесцентные лампы типа ЛБ, так как они экономичны и у них большая световая отдача, по сравнению с лампами накаливания. Для помещений венткамеры, склада сырья и упаковочного отделения выбраны светильники ПВЛМ со степенью защиты IP53, так как среда в помещениях пыльная или пожароопасная. Для помещения КТП выбраны светильники ЛСП40 со степенью защиты IP54, так как среда сухая и пожароопасная. Для помещений мастерской и кабинета технолога выбраны све-тильники ЛСП02 со степенью защиты IP20, так как среда сухая нормальная.

Питание электрического освещения осуществляем совместно с силовыми электроприемниками начиная от РУ-0,4 кВ КТП, находящегося в помещении №5, напряжение 380/220В переменного тока. КТП (трансформаторная подстанция 10/0,4-0,23), с трехфазным силовым трансформатором глухозаземленной нейт-ралью. Питание электроприемников осуществляем от сети TN-S (нулевой рабочий и нулевой защитный проводники работают раздельно). Питание щитков рабочего освещения осуществляется через магистральный щиток, а питание эвкуационного непосредственно от КТП.

В цеху минеральной ваты скрытую электропроводку выполненную кабелем АВВГ, проложенным по стенам в коробе, а от стен до светильников- в трубе. Во вспомогательных помещений скрытая электропроводка проложена: по стенам- под штукатуркой, а на потолке- в пустотах строительных конструкций. В качестве осветительных щитков устанавливаем распределительные пункты типа ПР11.

Разработано эвакуационное освещение цеха минеральной ваты. В качестве источников света принимаем лампы накаливания со светильниками НСР01 со степенью защиты IP54. Также светильники эвакуационного освещения предусмат-риваем над выходом основного помещения и КТП, со светильниками НБП02 мощ-ностью 60 Вт. Режим работы эвакуационного освещения- автоматически включается после погасания основного освещения.

В качестве защитных аппаратов выбираем автоматические выключатели. Выбор сечение кабеля производим по допустимой потери напряжения и выполняем проверку по длительному нагреву расчетным токам и на согласование с защитным аппаратом.

Для экономного использования электроэнергии осветительной установкой для вспомогательных помещений предусматриваем местное управление. В люминесцен-тных лампах используем электронные ПРА, что снижает потребление электроэ-нергии на 20% и повышает световую отдачу на 5-7%.

Литература

1. Справочная книга для проектирования электрического освеще-ния / Г. М. Кнорринг, И. М. Фадин, В. Н. Сидоров — 2-е изд., перераб. и доп. — СПб.: Энергоатомиздат. Санкт-Петербургское отд-ние, 1992. —448 с.

2. СНБ 2.04.05-98 Естественное и искусственное освещение. - Минск:
Министерство архитектуры и строительства, 1998. -59 с.

3. Электрическое освещение : справочник / В.Б. Козловская, В.Н. Радкевич, В.Н. Сацукевич.- Минск : Техноперспектива, 2007.- 255 с. + 8 л. цв. ил.

4. Электрическое освещение : практ. пособие к курсовой работе по одноименному курсу для студентов специальностей 1-43 01 03 «Электроснабжение» и 1-43 01 07 «Техническая эксплуатация энергооборудования организаций» ч.2 / авт.-сост.: А.Г. Ус, В.Д. Елкин.- Гомель : ГГТУ им. П.О.Сухого, 2005 (М\У 3399).

5. Справочно-информационный каталог предназначен для инженерно-технических работников проектных, строительных, эксплуатационных, исследовательских и монтажных организаций..Каталог разработан и издан Фирмой "Даугелло - Т" 1.04.2000 г.

6. Правила устройства электроустановок Министерство топлива и
энергетики РФ - 6-е издание переработанное и дополн. - М.: Главгосзнергоиздат
России, 1998. -608 с.

7. Шкафы распределительные серии ПР11.

8. Справочная книга по светотехнике/ Под ред. Ю.Б. Айзенберга.- 3-е изд. перераб. и доп.- М.: Знак, 2008- 972 с.

9 Электрическое освещение : практ. пособие по выполнению курсового и дипломного проектирования для студентов специальностей 1-43 01 03 «Электроснабжение» и 1-43 01 07 «Техническая эксплуатация энергооборудования организаций» днев. и заоч. форм обучения / авт.-сост.: А.Г. Ус, В.Д. Елкин.- Гомель : ГГТУ им. П.О.Сухого, 2004. (М/У 3167).