12. Електропостачання освітлювальних установок

Напруга й джерела живлення. Вибір напруги для освітлювальної установки здійснюється одночасно з вибором напруги для силових споживачів, при цьому для окремих частин цієї установки враховуються також вимоги техніки безпеки.

Для світильників загального освітлення рекомендується напруга не вище 380/220 В змінного струму при заземленій нейтралі й не вище 220 В змінного струму при ізольованій нейтралі і постійного струму.

Напругу 220 В допускається застосовувати для світильників загального освітлення без обмеження їхньої конструкції й висоти установки в приміщеннях без підвищеної небезпеки, в електроприміщеннях, а також для світильників, що обслуговуються із площадок тільки кваліфікованим персоналом. У приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних, зазначена напруга допускається для ламп розжарення й ламп типів ДРЛ, ДРИ й ДНаТ при висоті кріплення світильників не менше 2,5 м над підлогою. Напруга 380 В допускається для світильників з лампами, що випускають на цю напругу (лампи ДРЛ потужністю 2000 Вт), для світильників, електричні схеми яких вимагають застосування цієї напруги, і в ряді випадків для багатолампових світильників. При цьому висота кріплення також не повинна бути не менше 2,5 м.

У приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних при установці світильників на висоті не менше 2,5 м від підлоги, якщо доступ до лампи можливий без застосування інструмента, повинна застосовуватися напруга не вище 42 В.

Для живлення стаціонарних світильників місцевого освітлення напруга не вище 220 В застосовується для ламп розжарення, якщо приміщення без підвищеної небезпеки, і для люмінесцентних ламп у всіх приміщеннях, крім сирого, особливо сирого, жаркого й з хімічно активним середовищем. При недотриманні зазначених умов напруга не повинна перевищувати 42 В.

Електропостачання робочого освітлення , як правило, виконується самостійними лініями від щитів , шаф підстанції. При цьому електроенергія від підстанції передається живильними лініями на освітлювальні магістральні пункти або щитки, а від них – на групові освітлювальні щитки. Живлення джерел світла здійснюється від групових щитків груповими лініями. Допускається також живлення освітлення від силових магістралей при схемах блок трансформатор-магістраль, якщо коливання й відхилення напруги не перевищують норм, установлених ДЕРЖСТАНДАРТ 13109-67. При цьому доцільно застосовувати шинну магістраль, що прокладається поперек прольотів будинку, а до неї приєднуються відгалуження до поздовжніх рядів світильників.

Забороняється приєднання мереж освітлення всіх видів до розподільної силової мережі, а також застосування силових мереж і пунктів для живлення освітлення будинків без природного світла.

Світильники аварійного освітлення для продовження роботи, а також світильники аварійного освітлення для евакуації з виробничих будинків без природного освітлення повинні бути приєднані до незалежного джерела живлення. Світильники аварійного освітлення для евакуації з будинків із природним освітленням повинні приєднуватися до мережі, незалежної від мережі робочого освітлення, починаючи від щита підстанції або від введення в будинок (при наявності тільки одного введення). Допускається живлення світильників аварійного освітлення від мережі робочого освітлення при наявності автоматичного перемикання на джерела живлення аварійного освітлення при раптовому відключенні робочого освітлення (при аварії).

Вибір типу й розташування групових щитків, компонування мережі і її виконання. Групові щитки, розташовані на стику живильних і групових ліній, призначені для установки апаратів захисту й керування електричними освітлювальними мережами.

При виборі типів щитків враховують умови середовища в приміщеннях, спосіб установки щитка, типи й кількість установлених у них апаратів.

За родом захисту від зовнішніх впливів щитки мають наступні конструктивні виконання: захищене, закрите, водонепроникне, пилонепроникне, вибухозахищене й хімічно стійке. Електрична ізоляція щитка повинна витримувати без пробою або перекриття прикладену протягом 1 хв випробувальну напруга 2000 В промислової частоти.

Конструктивно щитки виготовляються для відкритої установки на стінах (колонах, конструкціях) і для втопленої установки в нішах стін. При розміщенні їх варто вибирати приміщення з більш сприятливими умовами середовища.

Електричні освітлювальні мережі виконують проводами, кабелями й освітлювальними шинопроводами (ШОС), як правило, з алюмінієвими жилами. Шинопроводи з мідними жилами застосовують рідко, наприклад для вибухонебезпечних приміщень класів B-І, В-Іа.

Струмопровідні жили проводів і кабелів виконують із міді або алюмінію. Залежно від призначення, для ізоляції жил кабелів і проводів застосовують різні сорти кабельного паперу, гуми й пластмаси.

Для захисту ізоляції від впливу світла, вологи, хімічних речовин, а також для запобігання від механічних ушкоджень більшість проводів і кабелів покривають оболонками, виконаними з металу, гуми й пластмаси.

Розрахунок електричних навантажень освітлювальної мережі. Розрахункове навантаження Р_ро живильної освітлювальної мережі визначаються множенням установленої потужності Р_уст ламп на коефіцієнт попиту К_с, а для газорозрядних ламп — ще й множенням на коефіцієнт К_пра, який враховує втрати потужності в пускорегулюючій апаратурі (ПРА): Р_Р.О = Р_УСТК_сК_ПРА, деК_с = 1 для групової мережі й всіх ланок мережі аварійного освітлення , для дрібних виробничих будинків, торговельних приміщень, зовнішнього освітлення ; К_с = 0,95 для виробничих будинків, що складаються з окремих великих прольотів; К_с = 0,9- для бібліотек, адміністративних будинків і підприємств громадського харчування; К_с = 0,8 - для виробничих будинків, що складаються з великої кількості окремих приміщень; К_с = 0,6- для складських будинків й електростанцій, що складаються з великої кількості окремих приміщень; К_ПРА = 1,1 для ламп типів ДРЛ і ДРИ; К_ПРА = 1,2- для люмінесцентних ламп зі стартерними схемами включення; К_ПРА = 1,3…1,35 - для люмінесцентних ламп із безстартерними схемами включення.

Вибір перерізу провідників освітлювальної мережі. Переріз провідників освітлювальної мережі повинен забезпечувати: достатню механічну міцність, проходження струму навантаження без перегріву понад допустимі температури, необхідні рівні напруги у джерел світла, спрацьовування захисних апаратів при КЗ.

Достатня механічна міцність провідників необхідна, щоб під час експлуатації й монтажу не було надмірного провисання або обривів проводів. Найменші допустимі перерізи провідників за механічною міцністю становлять: для мідних проводів 1 мм², алюмінієвих 2,5 мм². При тросовій прокладці провідників залежно від навантаження сталеві троси варто брати діаметром 1,95-6,5 мм, катанку - діаметром 5,5-8 мм.

Нагрівання провідників викликане проходженням по них струму І_Р.0, значення якого при рівномірному навантаженні фаз визначається за формулами:

для трифазної мережі (з нульовим проводом і без нього) (3.5)

для двофазної мережі з нульовим проводом

для однофазної мережі

Для кожної двох- або трьохпровідної мережі з нульовим проводом при кожному, у тому числі й нерівномірному, навантаженні струм визначається за формулою

У наведених формулах прийняті наступні позначення:Р_Р.О— активна розрахункова потужність однієї, двох і трьох фаз; cos φ— коефіцієнт потужності навантаження; U_Ф, U_Л — номінальні напруги мережі — фазна й лінійна.

Важливою умовою при проектуванні освітлювальних мереж є забезпечення в ламп необхідного рівня напруги. Для цих цілей виконують розрахунок освітлювальної мережі за втратою напруги.

Приймаючи за u_min мінімально допустиму напругу в найбільш віддалених ламп, можна визначити величину очікуваних втрат Δи_Р напруги в мережі за формулою Δи_Р = и_х- u_min- Δи_Т, де и_х — номінальна напруга при холостому ході трансформатора; Δи_Т — втрата напруги в трансформаторі, приведена до вторинної напруги. Всі складові зазначені у відсотках U_ном.

Втрати напруги на кожній ділянці освітлювальної мережі визначаються за формулою (3.8),

де М — момент навантаження; s — переріз даної ділянки мережі; Кс — коефіцієнт, що залежить від схеми живлення (трьох-, двох- або однофазна) і матеріалу провідника

Рис. 3.19

М омент навантаження являє собою добуток потужності Р_ро на довжину лінії l_л відповідно до мал. 3.19

На практиці зручніше користуватися формулою (3.8), представленою у вигляді: (3.9)

де ΣМ – сума моментів даної і всіх наступних за напрямком енергії ділянок з тим же числом проводів у лінії, як і на даній ділянці; Σαт — сума моментів всіх відгалужень, які живляться даною ділянкою й проводів, що мають іншу кількість проводів у лінії, ніж на цій ділянці; α - коефіцієнт приведення моментів, що залежить від числа проводів на ділянці й у відгалуженні (табл. 3.11).

Таблиця 3.11. Коефіцієнт приведення моментів α

Лінія	Відгалуження	Значення коефіцієнта α
Трифазна з нулем Трифазна з нулем Двофазна з нулем Трифазна	Однофазне Однофазне з нулем Однофазне Двофазне	1,85 1,39 1,33 1,15

Примітка. Якщо лінія й відгалуження мають однакове виконання, то α = 1.

Формула (3.9) відповідає методу розрахунку провідникового матеріалу по найменшій його витраті. Вона послідовно застосовується до всіх ділянок мережі, починаючи з ділянки, найближчої до джерела живлення. При виборі перерізів провідників для перших ділянок мережі варто приймати найближчі великі стандартні перерізи стосовно розрахункових значень, отриманим відповідно до формули (3.9). За вибраним перерізом даної ділянки і його фактичним моментом визначаються втрати напруги. Наступні ділянки розраховуються аналогічно з урахуванням допустимих втрат напруги, що залишилися, (припустимі втрати напруги мінус втрати напруги на даній ділянці).

Особливості розрахунку мереж з газорозрядними лампами. Включення газорозрядних ламп у мережу через ПРА призводить до зниження коефіцієнта потужності. Для підвищення cos φ до значень 0,9—0,95 використовуються статичні конденсатори. Підвищення cos φ здійснюється за рахунок компенсації реактивної потужності, споживаної з мережі. При цьому компенсація може бути індивідуальною або груповою. При індивідуальній компенсації конденсатори встановлюються в кожного світильника, при груповий - приєднуються до початку групової лінії або, рідше, до живильної лінії або шин підстанції.

Світильники з люмінесцентними лампами звичайно поставляються разом з конденсаторними батареями, призначеними для індивідуальної компенсації реактивної потужності.

Світильники з іншими газорозрядними лампами (ДРЛ, ДРИ й ін.) не мають індивідуальної компенсації.