Как найти нагрузки освещения

4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
12 
14 
16 
18 
20 
25 
30 
35 
40 
45 
50 
60 
70 
80 
90 
100 
120 
140 
160 
180 
200 
220 
240 
260 
280 
300

3,43 
3,23 
3,04 
2,88 
2,72 
2,56 
2,42 
2,24 
2,1 
1,99 
1,91 
1,84 
1,71 
1,62 
1,56 
1,5 
1,45 
1,4 
1,32 
1,27 
1,25 
1,23 
1,21 
1,19 
1,17 
1,16 
1,16 
1,15 
1,14 
1,14 
1,13 
1,13 
1,12

3,11 
2,87 
2,64 
2,48 
2,31 
2,2 
2,1 
1,96 
1,85 
1,77 
1,7 
1,65 
1,55 
1,45 
1,41 
1,37 
1,33 
1,3 
1,25 
1,22 
1,2 
1,18 
1,17 
1,16 
1,15 
1,13 
1,12 
1,12 
1,12 
1,11 
1,11 
1,1 
1,1

2,64 
2,42 
2,24 
2,1 
1,99 
1,9 
1,84 
1,75 
1,67 
1,61 
1,55 
1,5 
1,4 
1,34 
1,3 
1,27 
1,25 
1,23 
1,19 
1,17 
1,15 
1,13 
1,12 
1,12 
1,11
1,1 
1,1 
1,09 
1,08 
1,08 
1,08 
1,08 
1,07

2,14 
2 
1,88 
1,8 
1,72 
1,65 
1,6 
1,52 
1,45 
1,41 
1,37 
1,34 
1,28 
1,24 
1,21 
1,19 
1,17 
1,16 
1,14 
1,12 
1,11 
1,1 
1,1 
1,09 
1,08 
1,08 
1,08 
1,07 
1,07 
1,07 
1,06 
1,06 
1,06

1,87 
1,76 
1,66 
1,58 
1,52 
1,47 
1,43 
1,36 
1,32 
1,28 
1,26 
1,24 
1,21 
1,19 
1,17 
1,15 
1,14 
1,14 
1,12 
1,1 
1,1 
1,09 
1,08 
1,07 
1,06 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,04

1,65 
1,57 
1,51 
1,45 
1,4 
1,37 
1,34 
1,28 
1,25 
1,23 
1,21 
1,2 
1,17 
1,16 
1,15 
1,13 
1,12 
1,11 
1,11 
1,1 
1,1 
1,09 
1,08 
1,07 
1,06 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,04

1,46 
1,41 
1,37 
1,33 
1,3 
1,28 
1,26 
1,23 
1,2 
1,18 
1,16 
1,15 
1,14 
1,13 
1,12 
1,12 
1,11 
1,1 
1,09 
1,09 
1,08 
1,08 
1,07 
1,07 
1,06 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,04

1,29 
1,26 
1,23 
1,21 
1,2 
1,18 
1,16 
1,15 
1,13 
1,12 
1,11 
1,11 
1,1 
1,1 
1,09 
1,09 
1,08 
1,08 
1,07 
1,06 
1,06 
1,05 
1,05 
1,05 
1,05 
1,04 
1,04 
1,04 
1,04 
1,03 
1,03 
1,03 
1,03

1,14 
1,12 
1,1 
1,09 
1,08 
1,08 
1,07 
1,07 
1,07 
1,07 
1,06 
1,06 
1,06 
1,05 
1,05 
1,05 
1,04 
1,04 
1,03 
1,03 
1,03 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,01 
1,01 
1,01 
1,01 
1,01 
1,01 
1,01

1,05 
1,04 
1,04 
1,04 
1,04 
1,03 
1,03 
1,03 
1,03 
1,03

1,03 
1,03 
1,03 
1,03 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,02 
1,01 
1,01 
1,01 
1,01 
1,01 
1,01 
1,01

10. Расчет сети электроосвещения

Расчет сечения жил и выбор проводов и кабелей

Расчет электрической сети освещения заключается в определении сечения проводов и кабелей на всех участках групповой и питающей сети. Рассчитанное и выбранное сечение жил проводов и кабелей должно удовлетворять условиям механической прочности, нагревания, потерь напряжения, соответствию току выбранного аппарата защиты, условиям окружающей среды.

Действующие в настоящее время нормативные документы, разработанные на основе международного стандарта МЭК 364 «Электрические установки зданий», содержат ряд обязательных требований к выбору сечений нулевых рабочих (N), совмещенных нулевых рабочих и защитных (РЕN) и защитных (РЕ) проводников. Правильный выбор этих проводников обеспечивает электрическую и пожарную безопасность электроустановок.

Для однофазных, а также трехфазных сетей при питании по ним однофазных нагрузок сечение нулевого рабочего N – проводника во всех случаях должно быть равно сечению фазных проводников, если те имеют сечение до 16 мм² по меди или 25 мм² по алюминию. При больших сечениях фазных проводников он может иметь сечение, составляющее не менее 50 % сечения фазных проводников.

Для однофазных линий групповой сети (сети до светильников, штепсельных розеток и других стационарных однофазных электроприемников) не допускается объединение N и РЕ – проводников с целью образования PEN-проводника. Такие линии всегда необходимо выполнять трехпроводными: фазным проводником L, нулевым рабочим N, и защитным РЕ. Кроме того, в однофазных линиях групповой сети не допускается:

объединять как нулевые рабочие проводники N, так и защитные РЕ различных групповых линий;

подключать нулевой рабочий проводник N и защитный РЕ на щитках под общий контактный зажим (на таких щитках должны быть выполнены отдельные шинки: N – изолированная и РЕ – неизолированная).

Сечение защитного РЕ – проводника должно равняться:

Рекомендуемые материалы

– сечению фазных проводников при сечении их до 16 мм²;

– 16 мм² при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм²;

– не менее 50% сечения фазных проводников при больших сечениях проводников. Сечение нулевых защитных проводников, не входящих в состав кабеля, должны быть не менее 2,5 мм² – при наличии механической защиты и 4 мм² – при ее отсутствии.

Выбор сечений проводов по механической прочности

По механической прочности расчет проводов и кабелей внутренних электрических сетей не производится.  В практике проектирования электрических сетей соблюдают установленные стандартом [4] минимальные сечения жил проводов по механической прочности. Наименьшие сечения проводов по механической прочности для медных жил не менее 1,5 мм², а для алюминиевых жил не менее 2,5 мм².  

Выбор сечений проводов по нагреву

Электрический ток нагрузки, протекая по проводнику, нагревает его. Нормами приведенными в [1] установлены наибольшие допустимые температуры нагрева жил проводов и кабелей. Исходя, из этого определены длительно допустимые токовые нагрузки для проводов и кабелей в зависимости от материала их изоляции, оболочки и условий прокладки.

Сечения проводов и кабелей выбираются по условиям нагрева длительным расчетным током в нормальном режиме и проверяют по потере напряжения, соответствию току выбранного аппарата защиты, условиям окружающей среды.

Сечение жил проводов и кабелей для сети освещения можно определить по табл. 1.3 [1] в зависимости от расчетного длительного значения токовой нагрузки при нормальных условиях прокладки по условию

                   ,                                              (10.1)

где   – допустимый ток на стандартное сечение провода, а (длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели;

 – расчетное значение длительного тока нагрузки, А;

 – поправочный коэффициент на условия прокладки определяется по табл. 10.1 (при нормальных условиях прокладки )

Таблица 10.1

Поправочные коэффициенты на токовые нагрузки проводников в зависимости от температуры окружающей среды

Для выбора сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву необходимо определить расчетные токовые нагрузки линий в амперах.

Расчетные максимальные токовые нагрузки определяют по формулам:

для однофазной сети

;                                             (10.2)

для трехфазной (четырехпроводной) сети

;                                   (10.3)

для двухфазной сети с нулем, при равномерной загрузке фаз

.                                        (10.4)

Коэффициент мощности (cos j) следует принимать:

1,0 – для ламп накаливания;

0,85 – для одноламповых светильников с люминесцентными лампами низкого давления;

0,92 – для много ламповых светильников с люминесцентными лампами низкого давления;

0,5 – для светильников с разрядными лампами высокого давления (ДРЛ, ДРИ);

0,85 – для светильников с разрядными лампами высокого давления, имеющими ПРА с конденсатором.

ПРИМЕР 1

Рассчитать сечение жил и выбрать провода для прокладки групповой сети электроосвещения производственного участка с нормальными условиями окружающей среды. Электрическая сеть однофазная трехпроводная напряжением 220 В. Провода прокладываются открыто. Групповая линия состоит из ламп накаливания мощностью  Вт. Коэффициент спроса освещения .

РЕШЕНИЕ:

Определим расчетную мощность

;

.

Определим расчетный ток

.

По механической порочности определено минимальное сечение жил проводов и составляет 2,5 мм².

Из табл. 1.3.5 [1] выбираем провод с алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм² имеющего длительно допустимый ток 20 А и подставим в условие 10.1.

.

Выбранное сечение удовлетворяет условию, следовательно, выбираем провод с алюминиевыми жилами марки АППВ 3х2,5 мм².

Расчет сети по потере напряжения

Нормально допустимые значения установившегося отклонения напряжения  на выводах приемников электрической энергии должно быть равно  от номинального напряжения  электрической сети.

Располагаемая (допустимая) потеря напряжения  в осветительной сети, т.е. потеря напряжения в линии от источника питания (шин 0,4 кВ КТП) до последней лампы в ряду, подсчитывается по формуле

,                                 (10.5)

где   105 – напряжение холостого хода на вторичной стороне трансформатора, %;

U_min – наименьшее напряжение, допускаемое на зажимах источника света, % (принимается равным 95 %);

 – потери напряжения в силовом трансформаторе, приведенные к вторичному номинальному напряжению и зависящие от мощности трансформатора, его загрузки b и коэффициента мощности нагрузки, %.

Потери напряжения в трансформаторе можно определить по табл. 10.2, или по выражению

,                       (10.6)

где    b – коэффициент загрузки трансформатора;

 – активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора, которые определяются следующими выражениями:

;                                   (10.7)

,                                       (10.8)

где     – потери короткого замыкания, кВт;

 – номинальная мощность трансформатора, кВ×А;

 – напряжение короткого замыкания, %.

Значения  и  можно определить по табл. 10.2, а более точные значения приводятся в каталогах на трансформаторы.

Таблица 10.2

Потери  напряжения в трансформаторах

*  Для определения   его значение, найденное по таблице, следует умножить на фактическое значение коэффициента загрузки b.

Таблица 10.3

Значения  и

Потери напряжения при заданном значении сечения проводов можно определить по выражению

.                                         (10.9)

И, наоборот, при заданном значении потери напряжения можно определить сечение провода

,                                         (10.10)

где    М – момент нагрузки, кВт×м;

С – коэффициент, зависящий от материала провода и напряжения сети (определяется по табл. 10.4).

Таблица 10.4

Значение коэффициента С

Метод определения момента нагрузки  выбирается в зависимости от конфигурации сети освещения:

в простом случае (рис. 10.1) момент определяется как произведение мощности ламп на длину участка сети

Рис. 10.1. Определение момента в простом случае

;                                     (10.11)

в проектной практике осветительная сеть имеет более сложную конфигурацию (рис. 10.2), тогда момент нагрузки можно определить по выражению

              (10.12)

для сети с равномерно распределенной нагрузкой момент нагрузки определяется, как произведение мощности ламп на половину длины групповой линии.

Рис. 10.2. Определение момента сети сложной конфигурации

Рис. 10.3. Определение момента для сети с равномерно
распределенной нагрузкой

,                              (10.13)

где L – длина участка сети от группового щитка до первого светильника в ряду, м.

Для сети более сложной конфигурации, когда участки сети имеют разное количество фазных проводов, определяется приведенный момент по выражению

,                               (10.14)

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

 – сумма моментов питаемых через данный участок линии с иным числом проводов, чем на данном участке;

a – коэффициент приведения моментов (определяется по табл. 10.5)

Таблица 10.5

Значение коэффициентов приведения моментов

Расчет сети на наименьший расход проводникового материала ведется по формуле

,                               (10.15)

где  – расчетные потери напряжения, %, допустимые от начала данного участка до конца сети.

По формуле 10.9 последовательно определяются сечения на всех участках сети освещения, начиная от участка ближайшего к источнику питания и округляются до ближайшего большего значения  стандартного ряда. По выбранному сечению данного участка определяются потери напряжения в нем. Последующие участки сети рассчитываются по разности между расчетной потерей напряжения и потерями до начала каждого участка.

ПРИМЕР 2

Определить момент нагрузки для групповой сети электроосвещения (рис. 10.4) и выбрать сечение проводов, при условии, что допустимая потеря напряжения () для группового щитка ЩО равна 2,5 %.

Рис. 10.4. Рисунок к задаче 2

РЕШЕНИЕ:  Определим момент нагрузки по формуле 10.12.

Определим сечение провода по формуле 10.10.

.

Ближайшее большее стандартное сечение провода 2,5 мм², следовательно для подключения ряда светильников удовлетворяет четырехжильный кабель сечением .

ПРИМЕР 3

Определить сечение жил кабелей  на участках от КТП до МЩ1 и от МЩ1 до ЩО1 (рис. 10.5). Мощность трансформатора КТП 250 кВ×А, коэффициент загрузки 0,8.

Рис. 10.4. Рисунок к задаче 3

РЕШЕНИЕ:

Определим потери напряжения в трансформаторе по табл. 5.1 .

Располагаемую допустимую потерю напряжения определим по формуле 5.7

.

Определим момент нагрузки  и :

;

.

Приведенный момент

Определить сечение жил кабеля на участке :

.

Принимаем сечение кабеля от трансформатора КТП до МЩ сечением .

Фактическая потеря напряжения на участке  составит

.

Располагаемые потери напряжения для последующего участка сети от МЩ1 до ЩО1 составят

.

Для определения сечения жил кабеля на втором участке  определим приведенный момент :

;

.

Выбираем кабель сечением :

.

Располагаемая потеря напряжения для групповой сети составляет

.

Защита сети освещения и выбор аппаратов защиты

Осветительные сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания (КЗ), а в некоторых случаях также от перегрузки [1].

Защите от перегрузки подлежат сети: внутри помещений, проложенных открыто незащищенными изолированными проводниками и с горючей оболочкой; внутри помещений, проложенных защищенными проводниками в трубах, в несгораемых строительных конструкциях и т. п.; осветительные в жилых, общественных и торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников, а также в пожароопасных производственных помещениях; всех видов во взрывоопасных наружных установках независимо от условий технологического процесса или режима работы сети.

Все остальные сети не требуют защиты от перегрузки и защищаются только от токов короткого замыкания.

Аппараты, установленные для защиты от коротких замыканий и перегрузки, должны быть выбраны так, чтобы номинальный ток каждого из них  был не менее расчетного тока , рассматриваемого участка сети:

,                                             (10.16)

где  – расчетный ток рассматриваемого участка сети, А.

Осуществляется защита осветительных сетей аппаратами защиты – плавкими предохранителями или автоматическими выключателями, которые отключают защищаемую электрическую сеть при ненормальных режимах.

Для защиты осветительных сетей промышленных, общественных, жилых этажных зданий  наибольшее распространение получили однополюсные и трехполюсные автоматические выключатели с рацепителями, имеющих обратно зависимую от тока характеристику, у которых с возрастанием тока время отключения уменьшается.

Автоматические выключатели, имеющие только электромагнитный расцепитель мгновенного действия (отсечку), во внутренних сетях общественных и жилых зданий применять, как правило, не следует.

Аппараты защиты, защищающие электрическую сеть от токов КЗ должны обеспечивать отключение аварийного участка с наименьшим временем с соблюдением требований селективности. Для обеспечения селективности защит участков электрической сети номинальные токи аппаратов защиты (ток плавких вставок предохранителей или токи уставок автоматических выключателей) каждого последующего по направлению к источнику питания следует принимать выше не менее чем на две ступени, чем предыдущего, если это не приводит к завышению проводов. Разница не менее чем на одну ступень обязательна при всех случаях.

Номинальные токи уставок автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам защищаемых участков сети, при этом должно соблюдаться соотношение между наибольшими допустимыми токами проводов  и номинальными токами аппаратов защиты  табл. 10.6.

,                                        (10.17)

где    – кратность защиты (кратность длительно допустимого тока для проводов или кабелей по отношению к току срабатывания защитного аппарата, определяется по табл. 10.6);

, если линия защищается предохранителями;

, если линия защищается автоматическим выключателем.

Таблица 10.6

Соотношение меду длительно допустимыми токами проводов  и номинальными токами
аппаратов защиты  и значение кратности защиты

Устанавливаются аппараты защиты плавкие предохранители и автоматические выключатели в металлических щитках, которые следует устанавливать: в местах присоединения сети к источнику питания (распределительные щиты КТП, вводно-распределительные устройства, распределительные пункты, магистральные шинопроводы); на вводах в здания; в начале каждой групповой линии; в местах уменьшения сечения проводов по направлению к электроприемникам; со стороны высшего напряжения понижающих трансформаторов; со стороны низшего напряжения понижающих трансформаторов.

Аппараты защиты должны устанавливаться в цепи следующих проводов: при защите сетей предохранителями они должны устанавливаться во всех нормально незаземленных полюсах или фазах (установка предохранителей в нулевом рабочем проводе запрещена); при защите сетей с глухозаземленной нейтралью автоматическими выключателями их расцепители должны устанавливаться во всех нормально незаземленных проводах; в однофазных двухпроводных линиях во взрывоопасных зонах класса В-1 расцепители автоматических выключателей должны устанавливаться в цепи фазного и нулевого рабочего проводов, при этом для одновременного отключения фазного и нулевого проводов должны применяться двухполюсные автоматические выключатели,

Номинальный ток аппаратов защиты (расцепители автоматических выключателей и плавкие вставки предохранителей) для групповых линий внутреннего освещения должен быть не более 25 А, а групповые линии, питающие разрядные лампы мощностью 125 Вт и более, лампы накаливания на напряжение до 42 В любой мощности и лампы накаливания напряжение выше 42 В мощностью 500 Вт и более могут защищаться аппаратами защиты на ток до 63 А.

ПРИМЕР 4

Для примера 1 выбранное сечение провода марки АППВ , имеющего ток длительно допустимый 20 А проверить по току срабатывания защитного аппарата.

РЕШЕНИЕ:

По техническим данным на аппараты защиты выбираем автоматический выключатель серии ВА с номинальным током расцепителя 16 А. Так как участок сети не требуется защищать от перегрузки и провод проложен в нормальных условиях, то кратность защиты  и поправочный коэффициент , тогда подставив значения длительно допустимого тока провода и номинальный ток расцепителя автоматического выключателя в условие 10.17 получим

.

Условие соблюдается, следовательно, выбираем однополюсный автоматический выключатель серии ВА51-29  63/16 А.

После выполнения светотехнической и электрической частей расчета электрического освещения составляется сводная таблица по представленной форме.

Таблица 10.7

Форма сводной ведомости

В таблице указывается: номер и тип осветительного щитка; тип и номинальные токи расцепителей вводного и групповых автоматических выключателей; номер группы; нагрузка групповой линии; марка и сечение проводов, кабелей; способ прокладки; момент нагрузки; потеря напряжения в линии; распределение групповых линий по фазам трехфазной сети

Определение расчетной мощности сети освещения

2013-11-18 by Вячеслав Шевченко

Опубликовано в рубрике: Расчеты