Расчет и выбор элементов осветительной электрической сети

Осветительные сети выполняют проводами и кабелями с алюминиевыми и медными жилами различными способами электрической проводки.

Способы выполнения электрической проводки должны обеспечивать:

- надёжность, которая достигается соответствием условиям среды, меха­ниче­ской прочностью жил проводов и кабелей, защитой от внешних механи­ческих по­вреждений;

- безопасность в отношении пожара, взрыва, поражения электрическим то­ком;

- индустриализацию выполнения монтажных работ;

- экономию чёрных и цветных металлов;

- экономичность (наименьшую стоимость);

- удобство эксплуатации (доступность, ремонтопригодность);

- требование эстетики (не нарушая эстетики архитектуры помещений).

Расчёт электрической сети освещения заключается в определении сече­ния проводов и кабелей на всех участках групповой и питающей сети. Рас­считанное сечение жил проводов и кабелей должно удовлетворять условиям механической прочности, нагревания, потерь напряжения.

Расчет номинальных токов защитных аппаратов выполняем с конца электрической сети, с учетом селективности их срабатывания. Для выбора аппаратов защиты необходимо выполнить расчёт токов осветительных щитков и отходящих от них линий.

Пример расчёта рассмотрим на осветительном щитке ЩО1.

Определим расчётный ток ЩО1 по формуле:

(2.23)

где P_Р – расчётная нагрузка щитка;

cosj – коэффициент мощности для индукционных ламп принимаем 0,98.

Зная значения из таблицы 2.9 найдём расчётный ток ЩО1:

Выбор номинального тока автомата а так же его расцепителя производится по неравенствам:

(2.24)

где: I_н.а – номинальный ток автомата;

I_р – расчётный ток защищаемого участка;

К_з – коэффициент запаса принимаем 1,25 в соответствии с [];

I_н.р - номинальный ток расцепителя автомата.

Подставив данные выбранного автоматического выключателя и расчётный ток в неравенство (2.24) получим:

Неравенство выполняется, следовательно, для защиты данного щитка выбираем трёхполюсный автоматический выключатель серии ВА51-25, с номинальным током автомата – 25 А, а током расцепителя – 6,3А.

Для остальных щитков, и всех отходящих линий, выбор аппаратов защиты производиться аналогично. Результаты выбора сводим в таблицу 2.12.

Выбрав аппараты защиты, необходимо провести выбор питающей сети для осветительных установок. Выбор будет осуществляться по потерям напряжения.

Прежде всего, необходимо определить потери напряжения в трансформаторе, по формуле:

(2.25)

где β – коэффициент загрузки трансформатора, равный 0,95;

U_a и U_p – активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора, которые определяем по следующим формулам:

(2.26)

(2.27)

где ∆Р_к – потери короткого замыкания, кВт;

S_ном – номинальная мощность трансформатора , кВ·А;

U_к – напряжение короткого замыкания, %.

Значения ∆Р_к и U_к определяем для ТМ-100/10 и они равны ∆Р_к = 2,0 кВт, U_к = 4,5 %.

Определяем допустимую потерю напряжения (∆U_доп):

(2.28)

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 %.

Выбор питающего кабеля рассмотрим на примере участка ВРУ-ЩО1:

Определяем моменты нагрузки каждого участка осветительной сети по формуле:

(2.29)

где: l – длина участка сети, м.

Расчёт для остальных линий проводится аналогично.

Определим приведенный момент участка ВРУ-ЩО1:

(2.30)

Рассчитав допустимые потери напряжения, выберем сечение проводника на участке ВРУ-ЩО1:

(2.31)

По расчётному сечению выбираем кабель ВВГ 5x1,5

Выбранное сечение проверяем по нагреву расчетным током:

(2.32)

где: К_п – поправочный коэффициент на условие прокладки, для нормальных условий принимаем К_п=1.

Данный кабель проходит по нагреву расчётным током.

Выбранное сечение проверяем на согласование с защитным аппаратом, установленным в начале участка l_КТП-ЩО1:

(2.33)

где: – номинальный ток расцепителя;

К_З – коэффициент защиты принимаемый равным 1.

19 ≥ 16,0 А.

Условие выполняется. Кабель согласуется с аппаратом защиты.

Определяем фактическую потерю напряжения на участке l_ВРУ-ЩО1:

(2.34)

Вычисляем допустимую потерю напряжения от ЩО1:

(2.35)

По рассчитанному значению , выберем сечения проводников на участках: ЩО1-1, ЩО1-2, ЩО1-3, ЩО1-4, ЩО1-5, ЩО1-6 проверим по нагреву (2.30).

Аналогичным методом выберем проводники для остальных участков и занесем в таблицу 2.12.

Таблица 2.12 – Выбор аппаратов защиты и кабелей питающих линий для ЩО, ЩАО

Номер на плане	Расчётная мощность, ,кВт	Рас-чётный ток, ,А	Iном/Iуст Автоматического выкл., А	Коэф. мощ-ности Cosφ	Момент нагрузки М, кВт·м	Потеря напряжения , %	Марка кабеля	Сечение жилы,	Длина, м.
ВРУ-ЩО1	3.1212	5,2	ВА51-25 25/6,3	0,98	90,5	0,67	ВВГ	5х1,5	2,9
	0.51	0,8	ВА51-25 25/1	0,98		1,07	ВВГ	5х1,5	30,4
	0.51	0,8	ВА51-25 25/1	0,98	115,8	0,89	ВВГ	5х1,5	24,15
	0.51	0,8	ВА51-25 25/1	0,98	89,15	0,71	ВВГ	5х1,5	17,8
	0.51	0,8	ВА51-25 25/1	0,98	63,325	0,53	ВВГ	5х1,5	11,9
	0.51	0,8	ВА51-25 25/1	0,98	32,64	0,22	ВВГ	5х1,5	6,4
	0,255	0,5	ВА51-25 25/ 0,6	1,0	13,25	0,09	ВВГ	3х1,5	3,97
	0,316	0,6	ВА51-25 25/ 0,8	1,0	18,5	0,15	ВВГ	3х1,5	5,52
ЩО1	3.1212	5,2	ВА51-25 25/6,3	0,98	655,165	1,459	ВВГ	5х1,5	103,06
ВРУ-ЩО2	2,04	2,4	ВА51-25 25/2,5	0,98	117,47	0,99	ВВГ	5х1,5	69,1
	0.51	0,6	ВА51-25 25/0,8	0,98	8,211	0,06	ВВГ	5х1,5	19,32
	0.51	0,6	ВА51-25 25/0,8	0,98	6,4175	0,05	ВВГ	5х1,5	15,1
	0.51	0,6	ВА51-25 25/0,8	0,98	3,655	0,03	ВВГ	5х1,5	8,6
	0.51	0,6	ВА51-25 25/0,8	0,98	0,8925	0,007	ВВГ	5х1,5	2,1
ЩО2	2,04	2,4	ВА51-25 25/2,5	0,98	136,646	1,15	ВВГ	5х1,5	164,22
ВРУ-ЩО3	2,04	2,4	ВА51-25 25/2,5	0,98	45,22	0,38	ВВГ	5х1,5	26,6
	0.51	0,6	ВА51-25 25/0,8	0,98	3,6975	0,03	ВВГ	5х1,5	8,7
	0.51	0,6	ВА51-25 25/0,8	0,98	7,14	0,06	ВВГ	5х1,5	16,8
	0.51	0,6	ВА51-25 25/0,8	0,98	0,9775	0,008	ВВГ	5х1,5	2,3
	0.51	0,6	ВА51-25 25/0,8	0,98	9,86	0,08	ВВГ	5х1,5	23,2
ЩО3	2,04	2,4	ВА51-25 25/2,5	0,98	66,895	0,56	ВВГ	5х1,5	77,6
ВРУ-ЩАО1	0,24		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	6,24	0,05	ВВГ	3х1,5
А1	0,080		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	2,64	0,02	ВВГ	3х1,5
А2	0,080		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	3,664	0,02	ВВГ	3х1,5	45,8
А3	0,080		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	3,92	0,02	ВВГ	5х1,5

Продолжение таблицы 2.12

ЩАО1	0,24		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	35,472	0,07	ВВГ	3х1,5	147,8
ВРУ-ЩАО2	0,24		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	1,576	0,013	ВВГ	3х1,5	19,7
А1	0,080		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	2,8	0,023	ВВГ	3х1,5
А2	0,080		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	3,28	0,02	ВВГ	3х1,5
А3	0,080		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	3,652	0,02	ВВГ	3х1,5	45,65
ЩАО2	0,24		ВА51Г-25 25/0,3	1,0	46,78	0,03	ВВГ	3х1,5	141,35