Освещение цеха промышленного предприятия

 

8. Определение  сечения проводов и кабелей

Допустимое значение потерь напряжения в осветительной  сети рассчитывают по формуле

                                        ,                                       (8.1)

где - напряжение холостого хода на шинах низшего напряжения трансформатора, ;

 – минимально допустимое напряжение у наиболее удалённой лампы,   ;

– потери напряжения в трансформаторе, к которому подключена осветительная установка, %.

 С учетом значений  и выражение (8.1) может быть представлено в виде

                                       .                                              (8.2)

Потери напряжения в  трансформаторах с достаточной  для практических целей точностью  могут быть определены по формуле

                ,                    (8.3)

где   - коэффициент загрузки трансформатора;

        и - активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %; - коэффициент мощности нагрузки трансформатора.

Значения  и определяются по формулам

                                      ;                                                (8.4)

                                      ,                                                (8.5)

где    - потери короткого замыкания, кВт;

          - номинальная мощность трансформатора, кВА;

          - напряжение короткого замыкания, %.

Сечение проводников (в  мм²) осветительной сети по допустимой потере напряжения определяется по формуле

                                     ,                                                        (8.6)

где    М – момент нагрузки рассматриваемого участка  сети, кВт∙м;

         с – расчетный коэффициент, величина которого принимается по таблице 12.11, [1].

Полученное значение сечения округляют до ближайшего большего стандартного.

В общем случае для  линий длиной L с сосредоточенной нагрузкой Р_р момент нагрузки

                                          .                                                        (8.7)

Если группа светильников одинаковой мощности присоединяется к групповой линии с равными интервалами l, то рассредоточенная нагрузка линии заменяется суммарной сосредоточенной, приложенной в середине участка. Тогда значение L определяется по формуле

                                       ,                                                       (8.8)

где   l₁ – длина участка линии от осветительного щитка до первого светильника;

       - число светильников в одном ряду.

Если линия состоит  из нескольких участков с одинаковым сечением и различными нагрузками, то суммарный момент нагрузки равен сумме моментов нагрузок отдельных участков.

                                      (8.9)

Фактическая потеря напряжения в линии при известном сечении

                                     .                                                                 (8.10)

При расчете разветвленной  осветительной сети по условию минимума расхода цветного металла сечение проводников до разветвления определяется по приведенному моменту нагрузки М_пр:

                                     .                                                             (8.11)

Приведенный момент рассчитывается по формуле

                                     ,                                                (8.12)

где    - сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов линии, что и на данном участке;

         - сумма приведенных моментов участков с другим числом проводов;

         - коэффициент приведения моментов, который принимается по таблице 12.12, [1].

По найденному по (8.11) сечению проводников и собственному моменту нагрузки по формуле (8.10) вычисляется фактическая потеря напряжения на питающем участке сети . Последующие участки рассчитываются по оставшейся величине допустимой потери напряжения:

                                             .                                                   (8.13)

После определения сечения  проводника, осуществляют его проверку по нагреву током, который определяется по формулам:

        - для трехфазной сети (пятипроводной)

                                             ;                         (8.14)

- для однофазной сети (трехпроводной)

                                            ,                                                       (8.15)

где  и - соответственно номинальное фазное и междуфазное напряжение сети;

- коэффициент мощности активной  нагрузки.

        Принимаем - для люминесцентных ламп; - для ламп типа ДРЛ, ДРИ и т.п.; - для ламп накаливания;

Для участка сети, питающего  групповые линии с разными  величинами , определяется средневзвешенное значение коэффициента мощности по выражению

                                      ,                                                  (8.16)

где   - коэффициент мощности нагрузки i-й линии;

         - расчетная мощность осветительной нагрузки i-й линии;

n – количество групповых линий.

Расчетная нагрузка на вводе  в здание или в начале питающей линии вычисляется по формуле

         ,                                              (8.17)

где   - коэффициент спроса осветительной нагрузки;

        - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре i-й газоразрядной лампы;

        - номинальная мощность i-й лампы;

         n – количество ламп, питающихся по линии (установленных в здании или помещении).

Коэффициент спроса для  расчета групповой сети рабочего освещения и аварийного эвакуационного освещения следует принимать равным        

Значение  принимается равным: 1,0 – для ламп накаливания; 1,1 – для ламп типа ДРЛ, ДРИ; 1,2 – для люминесцентных ламп со стартерной схемой пуска.  

Принимаем трансформатор  ТМГ-2500/10 с номинальными параметрами:

 кВ, кВ, кВт, .

По формуле (8.4) и (8.5)

                                                ;

                                               

Потери напряжения в  трансформаторе найдем по формуле (8.3), предварительно задавшись значением коэффициента загрузки трансформатора =0,65 и коэффициентом мощности :

.

Допустимое значение потерь напряжения рассчитаем  по формуле (8.2)

                                        .

Расчетная схема осветительной  сети  рабочего и аварийного освещения представлена на рисунке 8.1.

                                      

 

Используя формулу (8.17) определим расчетные  нагрузки линий рабочего и аварийного освещения. По формуле (8.16) определим  средневзвешенное значение коэффициента мощности. Необходимые данные и результаты сведем в таблицу 8.1.

 

                                                                                                          Таблица 8.1

Линия	Количество и тип  ламп/ Номинальная мощность одной лампы	Pном, Вт	КПРА	Ppi	cosφi	cosφ
C1	8 ЛЛ×58 Вт	464	1,2	556,8	0,92	0,93
	2 ЛН×150 Вт	300	1,0	300	1,0
	12 ЛЛ×58 Вт	696	1,2	835,2	0,92
	12 ЛЛ×58 Вт	696	1,2	835,2	0,92
С2	4 ЛЛ×58 Вт	232	1,2	278,4	0,92	0,953
	2 ЛЛ×58 Вт	116	1,2	139,2	0,92
	2 ЛН×100 Вт	200	1,0	200	1,0
	2 ЛН×100 Вт	200	1,0	200	1,0
	2 ЛЛ×58 Вт	116	1,2	139,2	0,92
С3	8 ДРИ×250 Вт	2000	1,1	2200	0,5	0,5
С4	5 ДРИ×250 Вт	1250	1,1	1375	0,5	0,5
С5	8 ДРИ×250 Вт	2000	1,1	2200	0,5	0,5
С6	8 ДРИ×250 Вт	2000	1,1	2200	0,5	0,5
РрРО=				11459
С7	3 ЛЛ×11 Вт	33	1,2	39,6	0,92	0,57
	2 ЛЛ×58 Вт	116	1,2	139,2	0,92
	3 ДРИ×250 Вт	750	1,1	825	0,5
РрАО=				1003,8

 

Определим собственные  моменты линий.

По формуле (8.7) моменты питающих линий рабочего и аварийного освещения равны:

                               кВт;

                                кВт.

По формуле (8.9) найдем следующие моменты:                            

По формуле (8.8) найдем остальные  моменты:

Найдем приведенные  моменты для питающих линий по формуле (8.12):

                         ,

где  - коэффициент приведения моментов (для трехфазной с нулевым рабочим проводником линии и однофазного ответвления).

        

        

По формуле (8.11) приняв по таблице 12.11, [1] с=48 (для алюминиевых проводников в системе трехфазной сети с нулевым рабочим проводником) определим сечение питающей линии:

                                        .

По таблице 12.6, [1] выбираем кабель марки АВВГ, пятижильный, для  прокладки в воздухе, с сечением токопроводящей жилы F= 10 мм²  и допустимым длительным током кабеля

По формуле (8.14) с использованием данных таблицы 8.1 проверим кабель выбранного сечения на нагрев, определив расчетный  ток

                                  А.

Так как 26,17<38,64, то выбранное по допустимой потере напряжения сечение жил кабеля проходит по нагреву расчетным током.

Определим фактическую  потерю напряжения в питающей линии  по (8.10)

                                       

Вычисляем оставшуюся величину допустимой потери напряжения, по которой рассчитываются групповые линии, формула (8.13):

                                      

Аналогичный расчет произведем для остальных линий. Необходимые данные и результаты сведем в таблицу 8.2.

 

 

 

 

 

Таблица 8.2. Выбор сечения кабелей

Линия			с								Марка выбранного кабеля
Рабочее освещение
С1	--	58,136	8	4,08	1,78	2,5	19	2,547	0,93	2,703	АВВГ-3×2,5
С2	--	63,225	8	4,08	1,94	2,5	19	0,957	0,953	4,35	АВВГ-3×2,5
С3	--	65,01	48	4,08	0,332	2,5	17,48	2,2	0,5	6,35	АВВГ-5×2,5
С4	--	41,855	48	4,08	0,21	2,5	17,48	1,375	0,5	3,97	АВВГ-5×2,5
С5	--	80,85	48	4,08	0,41	2,5	17,48	2,2	0,5	6,35	АВВГ-5×2,5
С6	--	90,75	48	4,08	0,46	2,5	17,48	2,2	0,5	6,35	АВВГ-5×2,5
П1	2794,8	2291,8	48	7,76	7,5	10	38,64	11,479	0,633	26,17	АВВГ-5×10,0
Аварийное эвакуационное  освещение
С7	--	31,288	8	6,34	0,616	2,5	19	0,865	0,519	7,214	АВВГ-3×2,5
П2	258,6	200,7	48	7,76	0,69	2,5	17,48	0,865	0,519	2,405	АВВГ-5×2,5

 

9. Выбор защитных аппаратов

В щитке рабочего освещения ЩО 8505-1415 установлено 15 групповых и 1 вводной автомат. Для линий С1 и С2 – устанавливаем по 1 автомату ВА 61F29-1В, для линий С3, С4, С5 и С6 – по 3 автомата ВА 61F29-1В на каждую линию с номинальным током автомата 63 А. Для питающей линии П1 устанавливаем вводной автоматический выключатель ВА 61F29-3C с номинальным током 63 А. Один выключатель является резервным.

В щитке аварийного эвакуационного освещения ЩО 8505-0504 установлено 2 групповых и 1 вводной автомат. Для линии С7 – устанавливаем 1 автомат ВА 61F29-1В с номинальным током 63 А. Для питающей линии П2 устанавливаем вводной автоматический выключатель ВА 61F29-3C с номинальным током 63 А. Один выключатель является резервным.

Выбор номинального тока расцепителя автомата, защищающего линию, осуществляется по условию:

                                                                                                       (9.1)

где   - расчетный ток линии, А;

         к – минимальное отношение  тока аппарата защиты расчетному  току линии, значения которого приведены в таблице 11.1, [1].

        Ток срабатывания расцепителя  определяется по формуле

                                                                                                  (9.2)

где   к_отс – кратность токовой отсечки (по отношению к номинальному току   расцепителя. По таблице 14.8, [1] принимаем

        к_отс=(5 ÷ 10) – для выключателей ВА 61F29-3C;

        к_отс=(3 ÷ 5) – для выключателей ВА 61F29-1В.

Приведем пример расчета  номинального тока расцепителя автоматического выключателя для питающей линии П1.

По таблице 11.1, [1] определяем, что к=1,4 – для автоматов с комбинированными расцепителями с уставками менее 50 А питающих линии с лампами типа ДРИ. Тогда зная расчетный ток линии (таблица 8.2) определяем:

                                     ;

                                    А.

Принимаем из ряда стандартных значений по таблице 14.8, [1] автоматический выключатель ВА 61F29-3C с номинальным током расцепителя I_н.р = 40А.

Приняв кратность токовой  отсечки к_отс=5, определим ток срабатывания расцепителя

                                     А.

Произведем аналогичные вычисления для остальных линий, результаты занесем в таблицу 9.1.

 

 

 

 

 

Таблица 9.1. Выбор автоматических выключателей

Линия	Расчетный ток линии Iр, А	Количество автоматов, шт	Тип автомата		Iн.р, А	котс	Iср.р, А
Рабочее освещение
С1	2,703	1	ВА 61F29-1В	1,0	3,2	3	9,6
С2	4,35	1	ВА 61F29-1В	1,0	4,5	3	13,5
С3	6,35	3	ВА 61F29-1В	1,4	10	3	30
С4	3,97	3	ВА 61F29-1В	1,4	6,3	3	18,9
С5	6,35	3	ВА 61F29-1В	1,4	10	3	30
С6	6,35	3	ВА 61F29-1В	1,4	10	3	30
П1	26,17	1	ВА 61F29-3С	1,4	40	5	200
Аварийное эвакуационное  освещение
С7	7,214	1	ВА 61F29-1В	1,4	12,5	3	37,5
П2	2,405	1	ВА 61F29-3С	1,4	4,5	5	22,5