Расчёт осветительной сети

Примечание. Коэффициент спроса для установленной мощности рабочего освещения, не указанной в таблице, определяется интерполяцией.

 

 

где К_{с р} - коэффициент спроса, принимаемый но таблице 2;

Р_у - установленная мощность розетки, принимаемая 0,06 кВт (в том числе для подключения оргтехники); n - число розеток.

Таблица 2

Коэффициенты спроса розеточной сети освещения

Организации, предприятия и учреждения		Кс р
	Групповые сети	Распределительные сети	Вводы зданий
Организации и учреждения управления, проектные и конструкторские организации, научно-исследовательские институты, учреждения финансирования, кредитования и государственного страхования, общеобразовательные школы, специальные учебные заведения, учебные заведения профтехучилищ, больницы, поликлиники	1	0,2	0,1
Гостиницы, обеденные залы ресторанов, кафе и столовых, предприятия бытового обслуживания, библиотеки, архивы	1	0,4	0,2

 

При смешанном питании общего освещения и розеточной сети расчетную нагрузку определяют по формуле:

Р_ро =Р'_ро +Р_рр , 

где Р' _ро - расчетная нагрузка линий общею освещения, кВт;

Р_рр - расчетная нагрузка розеточной сети.

коэффициент спроса для расчета нагрузок линии, питающих постановочное освещение в залах, клубах и домах культуры, следует принимать равным 0,35 для регулируемого освещения и 0,2—для нерегулируемого.

При необходимости расчетная реактивная мощность осветительной нагрузки определяется по формуле

 

где tg ф - среднее значение коэффициента реактивной мощности осветительной установки.

Зная Q_р и Р_р, можно найти полную мощность расчетной нагрузки S и расчетный ток I.

2. Выбор сечения проводников по нагреву

Нагрев проводников обусловливается током, который определяется по формулам:

для двухфазной сети с  рабочим и защитным нулевым проводами (трех- и четырехпроводной)

для однофазной сети (двух- и трехпроводной)

для трехфазной сети (четырех- и иятипроводной)

где U_{ном ф} и U_ном - соответственно номинальное фазное и междуфазное напряжение сети:

cos φ — коэффициент мощности активной нагрузки.

В случае неравномерной нагрузки фаз расчетная активная нагрузка линии принимается равной утроенному значению нагрузки наиболее загруженной фазы.

Светильники на две и более ЛЛ комплектуются ПРА, обеспечивающими cos φ не менее 0,92, а на одну ЛЛ - 0,9. Большинство светильников с газоразрядными лампами высокого давления (типа ДРЛ, ДРИ и т. п.) при напряжении 230 В имеют некомпенсированные ПРА со средним значением cos φ = 0,5. Для светильников с лампами накаливания cos φ = 1. Соответствующие коэффициенты мощности будут иметь нагрузки осветительных линий.

где cos φ_i — коэффициент мощности нагрузки i-й линии;

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

 

         Р_рi— расчетная мощность осветительной нагрузки i-й линии;

    n - количество групповых линий.

При значительной мощности осветительных приборов с некомпенсированными ПРА может применяться групповая компенсация реактивной мощности, целесообразность которой должна быть технико-экономически обоснована.

Сечения проводников осветительной сети по нагреву выбираются по таблицам длительно допустимых токов I_доп в зависимости от величины I по условию

 

где К_п — поправочный коэффициент на фактические условия прокладки проводов и кабелей.

Если условия прокладки проводов и кабелей не отличаются от принятых в [1], то величина К_п = 1.

Для осветительных сетей до 1 кВ, как правило, поправочный коэффициент

 

где К₁ и К₂ - коэффициенты, учитывающие фактическую температуру окружающей среды и количество совместно проложенных проводников.

Для проводов и кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией напряжением до 1 кВ, прокладываемых в воздухе, значение K₁ принимается по табл. Значения коэффициента К₂, зависят от способа прокладки проводов и кабелей и принимаются в соответствии с ПУЭ. Длительно допустимые токовые нагрузки для проводов и кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией с алюминиевыми и медными жилами приведены в таблицах справочников.

 

3. Выбор сечения проводников по допустимой потере напряжения

Допустимое значение потери напряжения (в процентах) в осветительной сети рассчитывается по формуле

 

где Uх — напряжение холостого хода на шинах низшего напряжения трансформатора, Uх = 105 %;

Uл - минимальное допустимое напряжение у наиболее удаленной лампы Uл = 95%;

ΔUт - потеря напряжения в трансформаторе, к которому подключена осветительная установка, %.

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

С учетом значений Uх и Uл выражение может быть представлено в виде

 

 

 

      где β_т - коэффициент загрузки трансформатора;

U_kа и U_кр - активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, %;

cos φ - коэффициент мощности нагрузки трансформатора. Значения U_ка и U_кр определяются по формулам

 

где ΔР_к — потери короткого замыкания, кВт;

S_ном - номинальная мощность трансформатора, кВА;

U_к - напряжение короткого замыкания, %.

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

 

где М - момент нагрузки рассматриваемого участка сети, кВт*м;

С — расчетный коэффициент, величина которого принимается по таблице 3.

Полученное значение сечения округляют до ближайшего большего стандартного.

 

 

 

Таблица 3.

Значение коэффициентов С для расчета сети

по потере напряжения

Номинальное напряжение сети, В	Система сети и род тока	Значение коэффициента для проводников из:
		меди	алюминия
400/230	Трехфазная с нулевым рабочим проводником	79	48
230	Трехфазная без нулевого рабочего проводника	26	16
400/230	Двухфазная с нулевым рабочим проводником	35	21,5
230	Однофазная переменного или двухпроводная постоянного тока	13	8

 

В общем случае для линии длиной L с сосредоточенной нагрузкой Р_р (рис. 5, а) момент нагрузки

 

Рис. 5. Схемы осветительных сетей: а — линия с сосредоточенной нагрузкой; б — групповая линия с равномерно распределенной нагрузкой; в - линия с неравномерно распределенной нагрузкой; г — разветвленная сеть: ОГЦ - осветительный щиток;

ПЛ — питающая пятипроводная линия; С, С₂, С3— групповые четырех-, пяти- и трехпроводные линии

 

Если  группа светильников одинаковой мощности присоединяется к групповой линии с равными интервалами l (рис. 5, б), то рассредоточенная нагрузка линии заменяется суммарной сосредоточенной, приложенной в середине участка. Тогда значение L определяем по формуле

 

где l, - длина участка линии от осветительного щитка до первого светильника;

N_R - 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. Например, для линии, показанной на рис.5, в, суммарный момент нагрузки вычисляется по выражению

 

или

Фактическая потеря напряжения в линии  при известном сечении

Приведенный момент рассчитывается по формуле

При расчете разветвленной осветительной  сети (рис. 5, г) по условию минимума расхода цветного металла сечение проводников до разветвления определяется по приведенному моменту нагрузки М_пр:

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

Σα·т - сумма приведенных моментов участков с другим числом проводов;

α - коэффициент приведения моментов, который принимается по табл. 4.

Таблица 4 Значении коэффициентов приведения моментов

 

Линия	Ответвление	Коэффициент приведения моментов α
Трехфазная с нулевым рабочим проводником	Однофазное	1,85
Трехфазная е нулевым рабочим проводником	Двухфазное с нулевым рабочим проводником	1.39
Двухфазная с нулевым рабочим проводником	Однофазное	1,33
Трехфазная без нулевого рабочего проводника	Двухфазное (двухпроводное)	1,15

 

По найденному сечению проводников и собственному моменту нагрузки по формуле (12.24) вычисляется фактическая потеря напряжения на питающем участке сети ΔU. Последующие участки рассчитываются по оставшейся величине допустимой потери напряжения:

При раздельном расчете питающей и групповой сети ΔU_доп распределяется между ними приближенно, исходя из ожидаемого соотношения моментов. При проектировании следует стремиться к равномерной загрузке и равенству моментов различных фаз. В трех фазных сетях с нулевым проводом для получения приблизительного равенства моментов следует присоединять светильники к фазам в порядке L\, L2, L3, L3, L2, L\..., считая от конца линии.

рассчитываются по оставшейся величине допустимой потери напряжения:

При расчете сетей по потере напряжения допускается пренебрегать реактивным сопротивлением линий, питающих газоразрядные лампы, и использовать момент нагрузки, выраженный в кВт-м, в следующих случаях:

• при cos φ = 0,9 в электропроводках, выполненных кабелями, проводами в трубах или многожильными проводами с площадью сечения алюминиевой жилы до 70 мм2, а медной — до 120 мм2;
• при cos φ = 0,5-0,6 в аналогичных электропроводках с площадью сечения алюминиевой жилы до 16 мм2, а медной — до 25 мм2.

В остальных случаях необходимо учитывать реактивное сопротивление линии и вести расчет по токовым моментам, выраженным в А·м.

Питающие линии при расчете по потере напряжения рассматриваются, как правило, как симметрично нагруженные.

 

4. Выбор сечения проводников по условию соответствия аппаратам защиты

Выбранные сечения проводников должны соответствовать их защитным аппаратам, что проверяется по условию

Iдоп>Кз·Iз/Кп

Где Кз— кратность длительно допустимого тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата;

Iз - номинальный ток или ток срабатывания защитного аппарата. Допускается применение ближайшего меньшего сечения проводника, но не меньшего, чем это требуется по условию нагрева расчетным током, если сеть не нуждается в защите от перегрузки.

В сетях, не требующих защиты от перегрузки, принимаются следующие минимальные значения коэффициента К_з:

0,33 - для номинального тока плавкой вставки предохранителя;

0,22 - для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только отсечку;

1. для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой оттока характеристикой;

0,8 - для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависимой от тока характеристикой.

Наличие аппарата защиты с завышенными значениями / не является обоснованием для увеличения сечения проводников сверх принятого по расчетному току. Если вышеописанное условие не удовлетворяется, то в сети до 1 кВ следует рассчитать ток однофазного КЗ и определить его кратность по отношению к Iз .

Если расчетная проверка показала, что кратности тока КЗ меньше нормируемых значений, то отключение однофазных КЗ в сети до 1 кВ должно обеспечиваться специальной защитой.

Для электрических сетей, защищаемых от перегрузки значения К_з принимаются по таблице 5.

Таблица 5.

Кратности допустимых токовых нагрузок на проводники по отношению к номинальным токам или токам срабатывания защиты