Расчет и выбор сетей освещения предприятий

1. Расчет и выбор сетей освещения предприятий

2. Общие положения.

Электрическая часть осветительных установок включает в себя:
- электропроводку;
- аппаратуру защиты и управления;
- установочное электрооборудование.
Электропроводкой называется совокупность проводов (кабелей) с относящимися к ним
креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями.
Аппаратура защиты: предохранители, автоматические выключатели, УЗО - обеспечивает
защиту осветительной сети и установки от воздействия токов короткого замыкания и токов
перегрузки.
Установочное электрооборудование – понижающие трансформаторы, выключатели, розетки,
фотоэлектрические автоматы, магистральные и групповые щитки, вводно- распределительные
устройства и т.д.

3. Нормативная документация

Основным нормативным документом электрических сетей являются
ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК (сокращение ПУЭ).
В книге приведены требования к устройству электрической части освещения
зданий, помещений и сооружений различного назначения, открытых пространств и
улиц, а также требования к устройству рекламного освещения. Содержатся требования к
электрооборудованию жилых и общественных зданий, зрелищных предприятий,
клубных учреждений, спортивных сооружений.
Книга
рассчитана
на
инженерно-технический
персонал,
занятый
проектированием, монтажом и эксплуатацией установок электрического освещения, а
также электрооборудования специальных установок.
ПУЭ распространяются на вновь сооружаемые и реконструируемые
электроустановки постоянного и переменного тока напряжением до 750 Кв.

4. Напряжение осветительных сетей

Выбор напряжения для питания осветительной установки (ОУ) определяется общими решениями,
принятыми при электроснабжении объекта, а для отдельных частей этой установки – также
требованиями безопасности.
В данное время для производственных, общественных и жилых зданий, для открытых пространств
наиболее распространенным является питание напряжением 380/220 В (номинал трансформаторов
400/231 В) при заземленной нейтрали.
Номинальное напряжение подавляющего большинства источников света (ИС), применяемых для
основного освещения составляет 220 В.
ИС очень критичны к уровню фактически подводимого к ним напряжения, поэтому существуют
требования к отклонению и колебанию напряжения в осветительных сетях:
-не менее 97,5 % номинального напряжения для электрически наиболее удаленных ИС внутреннего
освещения (промышленные и общественные здания), а также прожекторных установок наружного
освещения;
-не менее 95% номинального напряжения для электрически наиболее удаленных ИС внутреннего
освещения (жилые здания, аварийное освещение) и наружного освещения, выполненного
светильниками;
- не менее 90% в сетях 12-42В;
- наибольшее напряжение на лампах не должно быть более 105% номинального напряжения ламп.

5. Классификация электроустановок по требуемой надежности электроснабжения

Электроприемники I категории — электроприемники, перерыв в электроснабжении
которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб производству,
повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство
сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов
коммунального хозяйства.
Особая группа — электроприемники, бесперебойная работа которых необходима для
безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов,
пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.
Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения
которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов
и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества
городских и сельских жителей.
Электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подходящие
под определение I и II категорий.

6. Источники питания

В осветительных установках, как правило, сохранения полного освещения при выходе из
строя одного из источников питания или одной из линий не требуется, поэтому необходимое
резервирование питания осветительной установки в основном осуществляется посредством
аварийного освещения.
Аварийное освещение зданий и наружных объектов всех назначений должно питаться от
независимых источников электроэнергии или аварийное освещение должно переключаться на
независимый источник при прекращении питания рабочего освещения.
Эвакуационное освещение разрешается питать от одного источника с рабочим
освещение через самостоятельную сеть, начиная от шин трансформатора, а для зданий с одним
электрическим вводом – начиная от этого ввода. Только в производственных зданиях без
естественного света эвакуационное освещение должно питаться от независимого источника или
переключаться на него при аварийном отключении рабочего освещения.
Для питания аварийного и эвакуационного освещения некоторых зрелищных предприятий и
спортивных сооружений в качестве независимого источника рекомендуется использовать
аккумуляторные батареи.

7. Питание осветительных сетей

Сети электрического освещения подразделяются на:
Питающая осветительная сеть – от распределительного устройства подстанции или
ответвления от воздушных линий электропередачи до вводного устройства (ВУ), вводнораспределительного устройства (ВРУ), главного распределительного щита (ГРЩ).
Распределительная сеть – от ВУ, ВРУ, ГРЩ до распределительных пунктов, щитков и пунктов
питания освещения.
Групповая сеть – от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников.
Питание электрического освещения осуществляется, как правило, совместно с силовыми
электроприемниками от общих трехфазных силовых трансформаторов с глухозаземленной
нейтралью и номинальным напряжением на низкой стороне равным 400/230 В.
Питание осветительной установки может производиться как от отдельных осветительных
трансформаторов, так и от общих, совмещенных трансформаторов, питающих одновременно и
силовую нагрузку.

8. Схемы питания осветительных установок

В начале в каждой питающей линии устанавливаются аппараты защиты и отключения; в начале
групповой линии обязателен аппарат защиты, а отключающий аппарат может не устанавливаться при наличии
таких аппаратов по длине линии или когда управление освещением осуществляется аппаратами, установленными
в линиях питающей сети.
При трехфазной системе с нулевым
проводом групповые линии могут быть:
двухпроводными (однофазными, рис. а, б);
трехпроводными (двухфазными, рис. в);
четырехпроводными (трехфазными, рис. г, д).
При распределении светильников линии между фазами рекомендуется следующий порядок фазировки:
А—В—С, А—В—С, ...— при необходимости уменьшения коэффициента пульсации, в случае, когда необходимо
сохранение равномерного освещения по всей площади при отключении одной- двух фаз, для наружного
освещения;
А—А—А, В—В—В, С—С—С, ...— при необходимости включения освещения по участкам площади при условии,
что уменьшения Ка не требуется;
А—В— С, С—В—А, ...— в прочих случаях.

9. Расчетные нагрузки осветительных сетей

При проектировании ОУ определяют установленную мощность и расчетную осветительную
нагрузку, необходимые для решения вопросов электроснабжения и расчета осветительных сетей.
Установленная мощность освещения, питаемого групповой линией, щитком, линией
питающей сети внутреннего освещения производственных и общественных зданий, а также НО
определяется как сумма мощностей всех ламп, питаемых соответствующим участком сети.
Для ОП с газоразрядными лампами к мощности ИС прибавляются потери в ПРА, равные: 20%
для ЛЛ, включаемых по стартерным схемам; 30% при бесстартертных схемах и 10% для ламп
ДРИ, МГЛ, ГЛВД до 400Вт и 5% - мощность более 400Вт.
Расчетная нагрузка определяется как установленная мощность, умноженная на
коэффициент спроса Кс, учитывающий одновременность горения ИС в ОУ. Для групповых
линий освещения производственных и общественных зданий и линий НО принимается Кс=1, для
питающей сети Кс≤1 в зависимости от назначения и размеров здания и участков питающей сети.
Установленная мощность (и расчетная нагрузка) групповых линий, питающих понижающие
трансформаторы, принимается раной номинальной мощности присоединенных к ним
трансформаторов.
При проектировании осветительной сети жилых зданий кроме нагрузок электрического
освещения, учитываются нагрузки от бытовых электрических приборов. Значения расчетных
нагрузок для разных участков осветительной сети жилых домов определяются исходя из
нормативов удельных нагрузок на одну квартиру и числа квартир, питаемых линией.

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

Значение КПРА принимается равным:
1,0 – для ламп накаливания;
1,1 – для ламп типа ДРЛ, ДРИ;
1,2 – для люминесцентных ламп (ЛЛ) со стартерной схемой пуска;
1,3 – для ЛЛ при бесстартерной схеме пуска.
Значение коэффициента спроса для сети рабочего освещения производственных зданий принимается:
1,0 – для мелких производственных зданий;
0,95 – для зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов;
0,85 – для зданий, состоящих из малых отдельных помещений;
0,8 – для административно-бытовых и лабораторных зданий промышленных предприятий;
0,6 – для складских зданий, состоящих из многих отдельных помещений.
Коэффициент спроса для расчета сети освещения аварийного и эвакуационного освещения 1,0.

11. Выполнение осветительных сетей Виды кабелей и их различия

Кабель ВВГ
Маркировка кабеля ВВГ означает: внешняя изоляция из поливинилхлорида,
изоляция жил из поливинилхлорида, жилы кабеля гибкие.
Температурные диапазон -50 / +50°C.
Кабель обладает хорошей прочностью на изгиб и разрыв.
Устойчив к агрессивному химическому окружению.
Каждая ТПЖ маркирована своим цветом: для жилы РЕ – желтозеленый, для жилы N – голубой или белый с голубой полосой, а
изоляция фазных жил наиболее часто выполняется чисто белой.
Модификации кабеля ВВГ с пометками «НГ» и «LS» отличаются,
соответственно, неспособностью изоляции распространять горение и
низким уровнем дымовыделения при воздействии огня. Существует
и модификация ВВГ, отличающаяся способностью полностью
противостоять открытому огню на протяжении какого-то
определенного времени в минутах. Такая модификация обозначается
латинскими буквами FR.
Зарубежный
аналог
кабеля
ВВГ,
изготавливаемый
по
международному стандарту DIN - кабель NYM. От ВВГ он отличается
несколько улучшенными характеристиками, в частности, тем, что
имеет специальный самозатухающий внутренний наполнитель,
обеспечивающий герметизацию соединений.

12. Кабель СИП (cамонесущий изолированный провод)

Основным назначением провода СИП (самонесущий
изолированный провод) является передача и распределение
электроэнергии переменного тока в сетях освещения и силовых
сетях напряжением 0.4-1 кВ.
СИП – это алюминиевый кабель, жилы которого не имеют общей изоляции. Минимальное
сечение жил СИП составляет 16 кв. мм., а максимальное – 150 кв. мм.
Провода СИП используются для организации воздушных линий электропередач. По
сравнению с другими кабелями и проводами, новые провода СИП имеют значительное
количество преимуществ выгодно выделяя их, в том числе и по ценообразованию. В том случае,
если одна из опор ЛЭП обрушится или произойдет схлестывание фазных проводников,
случайных перекрытий, - силовой провод СИП поможет избежать короткого замыкания,
поскольку, обладает оболочкой и изоляцией.
На больших пролетах между опорами, металлическая конструкция в самонесущем проводе
СИП исключает вероятность его провисания, по этому силовой провод идеально подходит для
экономии денежных средств за счет количества опор, а это значит, что СИП даже при своей
дороговизне в некоторых компаниях, будет более выгодным и надежным приобретением.

13. Кабель (шнур) ПВС

Изоляция ПВС, как внутренняя, так и
внешняя, выполнена из поливинилхлорида.
Внутренняя изоляция жил, как и у ВВГ, имеет
стандартную маркировку. Но жилы ПВС –
многопроволочные, поэтому это очень гибкий
кабель. Необходимо только учесть, что жилы
ПВС
при
монтаже
надо
обязательно
оконцовывать или лудить.
С учетом того, что внешний слой винила
у круглого ПВС имеет толщину до нескольких
миллиметров, этот кабель отлично подходит
для
шнуров
питания
переносных
электроприемников.
То
есть
для
их
«соединения» с сетью. Поэтому его и называют
соединительным.
ПВС относительно хорошо выдерживает механические нагрузки. Сечение его жил
варьируется от 0,75 до 16 кв. мм., поэтому этот кабель можно использовать для изготовления
любых удлинителей и переносок, не эксплуатирующихся в условиях низких температур – на
морозе оболочка ПВС просто лопается.

14. Кабель КГ

КГ – это гибкий медный резиновый кабель с
многопроволочными жилами, сечение которых
изменяется от 0,5 до 240 кв. мм. Число жил может
составлять от одной до пяти. КГ чаще всего
используется в промышленных установках, там где
необходимо
обеспечить
гибкий
подвижный
кабельный ввод.
Очень важно, что резиновая изоляция этого
кабеля даже на сильном морозе частично сохраняет
свои свойства, и КГ практически всегда остается
гибким, особенно если говорить о модификации
ХЛ.
Поэтому
его
часто
используют
для
изготовления удлинителей, эксплуатирующихся в
самых разных жестких условиях.

15.

По способу выполнения электропроводки в зданиях подразделяются на открытые и
скрытые.
•Скрытая прокладка проводов – для общественных, административно-бытовых,
инженерно-лабораторных и других подобных зданиях. Как правило выполняется в
имеющихся каналах и пустотах строительных конструкций, в зазорах между плитами,
в слое штукатурки, в специально подготовленных бороздах и т. д. При необходимости
выполнения сменяемой проводки возможна прокладка проводов в полиэтиленовых
или стальных трубах.
•Открытая прокладка проводов - для производственных и вспомогательных зданий.
При этом в качестве конкретных способов реализации может использоваться:
прокладка кабелей и защищенных проводов непосредственно по строительным
конструкциям здания, прокладка незащищенных изолированных проводов в лотках,
коробах, трубах, выполнение сетей с помощью шинопроводов. Определяющим
условием в выборе вида прокладки является характеристика окружающей среды.

16. Расчет осветительных сетей

Сечения проводников осветительных сетей выбираются исходя из трех условий:
- По расчетному току нагрева
- По потере напряжения
- По механической прочности
Если сечение провода меньше требуемого, то это самый опасный случай, так как может привести
к порче электрооборудования, пожару, поражению людей электрическим током, а нередко и
летальному исходу.
Если сечение больше требуемого, то:
- экономически менее выгодно (такой провод будет дороже);
- будет иметь место потеря напряжения.

17. Выбор сечения проводников по нагреву

Нагрев проводников обуславливается
током, который определяется по формулам:
для трехфазной сети (четырех- и пятипроводной)
для двухфазной сети с рабочим и защитным нулевым
проводами (трех- и четырехпроводной)
для однофазной сети (двух- и трехпроводной)
где Uном ф , Uном – соответственно номинальное фазное и межфазное напряжение сети;
cos φ – коэффициент мощности активной нагрузки.
В случае неравномерной нагрузки фаз расчетная активная нагрузка линии принимается раной
утроенному значению нагрузки наиболее загруженной фазы.

18.

Светильники на две и более ЛЛ комплектуется ПРА, обеспечивающими cos φ не менее 0,92,
а на одну лампу – 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.
Для участка сети, питающего групповые линии с разными величинами cos φ, определяется
средневзвешенное значение коэффициента мощности по выражению
где cos φi – коэффициент мощности нагрузки i-й линии;
Ppi – расчетная мощность осветительной нагрузки i-й линии;
n – количество групповых линий.

19.

20.

21.

22. Выбор сечения проводников по допустимой потере напряжения

23.

24.

25.

26. Защита осветительных сетей

Автоматические выключатели
Задачи:
1) вовремя и безошибочно распознать слишком высокий ток;
2)разорвать цепь до того, как этот ток сможет нанести какие-либо
повреждения.
При этом высокие токи можно поделить на две категории:
1)большие токи, вызванные перегрузкой сети (например, включением
большого количества бытовых электроприборов, или неисправностью
некоторых из них);
2)сверхтоки короткого замыкания, когда нулевой и фазный проводник
напрямую замыкаются между собой, минуя нагрузку.

27.

1. Характеристика MA – отсутствие теплового расцепителя.
Характеристика А. Тепловой расцепитель автомата этой характеристики может сработать уже при токе, составляющем 1,3 от номинального. При этом
время отключения составит около часа. Устанавливаются в тех цепях, где кратковременные перегрузки не могут возникнуть в нормальном рабочем режиме.
Примером могут служить цепи, содержащие устройства с полупроводниковыми элементами, способными выйти из строя при небольшом превышении тока.
2.Характеристика В. Характеристика этих автоматов отличается от характеристики А тем, что электромагнитный расцепитель может сработать только
при токе, превышающем номинальный не в два, а в три и более раз. Время срабатывания соленоида составляет всего 0,015 секунды. Тепловой расцепитель
при трехкратной перегрузке автомата В сработает через 4-5 секунд. Гарантированное срабатывание автомата происходит при пятикратной перегрузке для
переменного тока и при нагрузке, превышающей номинальную в 7,5 раз в цепях постоянного тока. Применяются в осветительных сетях, а также прочих
сетях, в которых пусковое повышение тока либо невелико, либо отсутствует вовсе.
3.Характеристика С. Это самая известная характеристика для большинства электриков. Автоматы С отличаются еще большей перегрузочной
способностью по сравнению с автоматами В и А. Так, минимальный ток срабатывания электромагнитного расцепителя автомата характеристики С
составляет пятикратный номинальный ток. При этом же токе тепловой расцепитель срабатывает через 1,5 секунд, а гарантированное срабатывание
электромагнитного расцепителя наступает при десятикратной перегрузке для переменного тока и при 15-тикратной перегрузке для цепей тока постоянного.
Рекомендуются к установке в сетях со смешанной нагрузкой, предполагающей умеренные пусковые токи, благодаря чему бытовые электрощиты содержат в
своем составе именно автоматы этого типа.
4.Характеристика D – отличается очень большой перегрузочной способностью. Минимальный ток срабатывания электромагнитного соленоида этого
автомата составляет десять номинальных токов, а тепловой расцепитель при этом может сработать за 0,4 секунды. Гарантированное срабатывание
обеспечено при двадцатикратной перегрузке по току. Предназначены, прежде всего, для подключения электродвигателей, имеющих большие пусковые
токи.
6)Характеристика K отличается большим разбросом между максимальным током срабатывания соленоида в цепях переменного и постоянного тока.
Минимальный ток перегрузки, при котором может сработать электромагнитный расцепитель, для этих автоматов составляет восемь номинальных токов, а
гарантированный ток срабатывания той же защиты составляет 12 номинальных токов в цепи переменного тока и 18 номинальных токов в цепи постоянного
тока. Время срабатывания электромагнитного расцепителя составляет до 0,02 секунды. Тепловой расцепитель автомата К может сработать при токе,
превышающем номинальный всего в 1,05 раз. Из-за таких особенностей характеристики K эти автоматы применяют для подключения чисто индуктивной
нагрузки.
7)Характеристика Z также имеет различия в токах гарантированного срабатывания электромагнитного расцепителя в цепях переменного и постоянного
тока. Минимальный возможный ток срабатывания соленоида для этих автоматов составляет два номинальных, а гарантированный ток срабатывания
электромагнитного расцепителя составляет три номинальных тока для цепей переменного тока и 4,5 номинальных тока для цепи постоянного тока.
Тепловой расцепитель автоматов Z, как и у автоматов K, может срабатывать при токе в 1,05 от номинального.
Применяются автоматы Z только для подключения электронных устройств.

28.

Программа «Электрик» проектирование и расчет схем