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_ПРАР_уст. (3.1)

Установленная мощность определяется как сумма номинальных мощностей всех ламп SР_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.

В соответствии с ПУЭ коэффициент спроса К_с для расчета групповой сети освещения зданий, всех звеньев сети аварийного освещения и сети наружного освещения принимается равным 1,0.

Для линий питающей сети коэффициент спроса принимается в пределах К_с = 0,8 …1,0. Диапазон значений коэффициента спроса учитывает, что в часы максимума нагрузки могут быть включены не все источники света. Чем крупнее объект и чем больше в нем помещений, тем меньше значение К_с.

Расчетная токовая нагрузка освещения рассчитывается по следующим формулам:

- для трехфазной сети с нулевым проводом

; (3.2)

- для двухфазной сети с нулевым проводом

; (3.3)

- для однофазной сети

, (3.4)

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, (3.5)

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 – DU_S < 0,95U_ном, (3.6)

где DU_S - суммарные потери напряжения от источника питания до наиболее удаленного источника света;

U – напряжение источника питания осветительной сети.

Величина DU_S рассчитывается по выражению

DU_S = SDU_i , (3.7)

где DU_i – потеря напряжения на i-м участке осветительной сети.

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

DU_i = , (3.8)

где Р_i – мощность, протекающая по участку i, кВт;

r₀ – 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 (3.8) изменяется до вида

DU_i = . (3.9)

При расчете групповых осветительных сетей расчетную нагрузку часто представляют равномерно распределенной по некоторой длине l₂ (рис. 3.3,а).

а) б)

Рис. 3.3. Представление распределенной нагрузки сосредоточенной

Для удобства пользования формулами (3.7 и 3.8) распределенную нагрузку представляют эквивалентной сосредоточенной в середине участка l₂ (рис. 3.3,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.

Вопросы для самопроверки

1. Какие напряжения используются для питания сетей освещения?

2. Приведите типовую схему питания освещения объекта.

3. От каких источников должны получать питание светильники рабочего освещения и светильники аварийного освещения?

4. Поясните термины «питающая линия» и «групповая линия»

5. Как решаются вопросы резервирования питания осветительных установок?

6. Какое количество ламп может быть подключено к одной групповой линии?

7. Какие аппараты защищают осветительные сети от токов КЗ?

8. Почему коэффициент мощности разрядных ламп меньше единицы?