4. Проектирование электрических сетей осветительных установок

Цель занятия

Ознакомиться с последовательностью рассмотрения вопросов при проектировании электрической части осветительных установок, полу­чить практические навыки выбора схем питания и компоновки освети­тельной сети, обоснования способа прокладки и марок проводникового материала, компоновки групп групповых щитков и их рационального размещения.

Контрольные вопросы

1. Перечислить последовательность выполнение операций при расчете электрической сети осветительных установок.

2. Как производится выбор напряжения питания электрической сети?

3. Перечислить схемы выполнения питающих сетей осветительных установок и объяснить их рациональное применение.

4. Как определяют требуемое количество групповых осветительных щитков?

5. Как определить требуемое количество групп в групповом осветительном щитке?

6. По каким параметрам выбирают групповой осветительный щиток?

7. Как определяют место установки группового осветительного

щитка?

8. Как производят выбор марок проводов и кабелей и способов их прокладки для осветительной сети?

Литература [1, 2, 3, 4]

Расчетные формулы

При разработке проекта электрической части придерживаются следующей последовательности рассмотрения основных вопросов: выбор напряжении и схемы питания электрической сети; определение мест расположения групповых щитков и трасс сети; выбор марки проводов и способов прокладки сети, расчет и проверка сечения проводников электрической сети, выбор защиты сети от аварийных режимов, составление принципиальной схемы электрической сети; составление сметы спецификации, разработка специальных мероприятий (по охране труда, эксплуатации, экономии электрической энергии).

а) выбор напряжения и схемы питания электрической сети

В общем случае, выбор напряжения электрической сети осветительной установки определяется степенью опасности поражения людей и животных электрическим током в рассматриваемом помещении.

В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В допускается для всех светильников общего назначения независимо от высоты их установки.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при установке светильников с лампами накаливания более 2,5 м над полом или обслуживающей площадкой также допускается напряжение 220 В. При высоте подвеса меньше 2,5 м должны применяться светильники, конструкция которых исключает возможность доступа к лампе без специальных приспособлений, либо напряжение должно быть не выше 42 В. Разрешается установка светильников с люминесцентными лампами на высоте менее 2,5 м при условии, что их контактные части будут недоступны для случайных прикосновений.

Светильники местного стационарного освещения с лампами накаливания в помещениях без повышенной опасности должны питаться нап­ряжением 220 В, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опас­ных – не выше 42 В. При этом применяют трансформаторы типа ОСОВ–0.25 и ТСЗИ.

В случаях, если опасность поражения электрическим током усугубляется теснотой, неудобным положением работающего, соприкосновением с большими металлическими, хорошо заземленными поверхностями, пита­ние переносных светильников должно осуществляться напряжением не вы­ше 12 В.

Наиболее часто для питания электрического освещения в сельскохозяйственном производстве применяют систему трехфазного тока с глухим заземлением нейтрали напряжением 380/220 В. Источники света при этом подключают, как правило, на фазное напряжение. Газоразрядные лампы высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ, ДКсТ и др.) рассчитанные на напряжение 380 В, допускается подключать на линейное напряжение системы 380/220 В.

Осветительные сети, прокладываемые от источников питания до потребителей, состоят из групповых и питающих линий. Групповые линии прокладывают от групповых щитков до светильников и штепсельных розеток. К питающим линиям относят участки сети от источника питания до групповых щитков.

Питающие линии обычно выполняют пяти проводными (трехфазными), а групповые – трех, четырех и пяти проводными в зависимости от нагрузки и длины.

По схеме питающие линии могут быть магистральными, радиальными или радиально-магистральными (рисунок 4.1). Наиболее широкое распространение в зданиях и сооружениях нашли радиальные и радиально-магистральные схемы.

Рисунок 4.1 – Схемы питания электрических сетей осветительных установок: а – радиальная; б – магистральная; в – радиально-магистральная; г – радиальная с питанием дежурного освещения (освещения безопасности) от аварийного источника питания: 1 – трансформатор; 2 – питающие линии; 3 – распределительные линии; 4 – групповые линии; 5 – подводка к светильникам; 6 – распределительный пункт (ВУ, ВРУ, ГРЩ); 7 – групповой осветительный щит рабочего освещения; 8 – осветительный щит дежурного освещения (освещение безопасности); 9 – распределительные (питающие) линии от аварийного источника питания: SА – переключатель

Схему питания осветительной установки выбирают из следующих условий: надежность электроснабжения; экономич­ность (минимальные капитальные и эксплуатационные затраты); удобство в управлении и простота эксплуатации.

Радиальные сети по сравнению с магистральными имеют меньшие сечения проводов, меньшие зоны аварийного режима при неисправности в питающих сетях, но большую общую протяженность. Необходимость применения радиальной сети монет быть также вызнана условиями взаимной планировки мест подстанций и осветительных щитков, при кото­рых трасса магистральной питающей сети будет чрезмерно удлинена.

Применение чисто магистральной сети также не всегда целесообразно. В целях сокращения общей протяженности сети магистральные линии могут совмещаться и заменяться одной радиальной линией. В месте дальнейшего разветвления линии устанавливают распределитель­ный пункт, от которого могут отходить как магистральные, так и ра­диальные групповые линии.

При планировке сети возможны различные варианты ее выполнения, даже в пределах одной радиально-магистральной системы. Когда преи­мущество одного варианта неочевидно, тогда необходимо прибегать к технико-экономическому сопоставлению вариантов.

б) выбор групповых щитов, определение их места расположения и разбивка трассы сети

Количество групповых щитков для осветительной установки опре­деляют исходя из размеров здания (длины А и ширины В) и рекомендуемой протяженности групповых линий: трехфазных пяти проводных линий системы 380/220 В равной 80 м, а для системы 220/127В – 60м и, соответственно, трех проводных однофазных групповых линий – равной 35 и 25м.

Однофазные групповые линии целесо­образно применять для небольших помещений (в конторах, жилых зданиях), а также для средних при установке светильников с лампами нака­ливании мощностью до 200 Вт и светильников с люминесцентными лампами. Применение трехфазных групповых линий экономично в больших по­мещениях (птичниках, коровниках и т.д.), освещаемых как лампами на­каливания, так и газоразрядными лампами.

Ориентировочное количество групповых щитков можно определить по формуле:

, (4.1)

где – рекомендуемое количество групповых щитков, шт;

А, В – длина и ширина здания, м;

r – рекомендуемая протяженность групповой линии, м.

Для уменьшения протяженности и сечения проводов групповой сети, щитки устанавливают, по возможности, в центре электрической нагрузки, координаты которого можно определить по формулам:

(4.2)

где , – координаты центра электрических нагрузок в координатных осях х, у;

– мощность i-й электрической нагрузки, кВт;

, – координаты i-й электрической нагрузки в координатных осях х, у.

При выборе мест установки групповых осветительных щитков учитывают также и то, что групповые щитки, предназначенные для управ­ления источниками оптического излучения, устанавливаются в местах, удобных для обслуживания – проходах, коридорах и на лестничных клет­ках. Щитки, имеющие отключающие аппараты, устанавливают на доступной для обслуживания высоте (1,8…2,0 м от пола).

При компоновке внутренних сетей светильники объединяют в группы так, чтобы на одну фазу группы приходилось не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и розеток, или 50 люминесцентных ламп.

Осветительные щитки выбирают в зависимости от количества групп, схемы соединения, аппаратов управления и защиты, а также по условиям среды, в которых они будут работать. Типоисполнение групповых щитков приведено в таблицах 4.1 – 4.4.

В зависимости от условий среды в помещениях, применяют групповые щитки незащищенные, защищенные и защищенные с уплотнением. Защищенные с уплотнением щитки предназначены для установки в производственных помещениях с тяжелыми условиями среды.

Прокладка сети по геометрически кратчайшим трассам практически невозможна или нецелесообразна по причинам конструктивного и техно­логического характера. Трасса открытой проводки как по конструктив­ным, так и по эстетическим соображениям должна намечаться параллельно и перпендикулярно основным плоскостям помещений. Только при скрытой проводке на горизонтальных плоскостях следует применять прямолинейную трассировку между фиксированными точками сети.

Выбранные трассы питающих и групповых линий, места установки групповых щитков, светильников, выключателей и розеток наносят на план помещения согласно условным обозначениям, принятым в ГОСТ 21.608–84 СПДС и ГОСТ 2.754-72 ЕСКД.

в) выбор марки проводов и кабелей и способов их прокладки

Осветительную электропроводку рекомендуется выполнять провода­ми и кабелями с алюминиевыми жилами. С медными жилами ее выполняют только во взрывоопасных помещениях классов В-1 и В-la. Гибкие ка­бели с медной жилой и резиновой изоляцией марки КГ применяют для подключения переносных или передвижных источников оптического излучения.

При проектировании сельскохозяйственных объектов следует приме­нять следующие способы прокладки электропроводок: на тросе; на лотках и в коробах; в пластмассовых и стальных трубах; металлических и резинотехнических гибких рукавах; в каналах строительных конструк­ций; проводом и кабелем по строительным основаниям и конструкциям.

Таблица 4.1 – Технические параметры осветительных групповых щитков серий ОП, ОЩ, ОЩВ, УОЩВ, ЩО (серии 8505), ЯОУ, ЯРН и ЯРУ

	Тип щитка	Автоматический выключатель на вводе (тип, ток)		Групповой автоматический выключатель		Способ установки
				тип (ток, А)	количество
	1	2		3	4	5
	ОП-ЗУХЛ4	зажимы		АЕ1000	3	навесной
	ОП-6УХЛ4				6
	ОП-9УХЛ4				9
	ОП-12УХЛ4				12
	ОЩ-6УХЛ4			А63	6
	ОЩ-12УХЛ4				12
	ОЩВ-6УХЛ4	АЕ2046-10		А3161	6
	ОЩВ-12УХЛ4				12
	УОЩВ-6УХЛ4				6	встроенный
	УОЩВ-12УХЛ4				12
	ЩО8505-0206(0309)			ВА61Р29-1В (31,5)	6	навесной
	ЩО8505-0209(0309)			ВА61Р29-1В (20,0)	9
ЩО8505-0406			ВА61Р29-СЗ (63А)	ВА61Р29-1В (31,5)	6
ЩО8505-1212				ВА61Р29-1В (16,0)	12
ЩО8505-1215				ВА61Р29-1В (12,5)	15
ЩО8505-1218			зажимы	ВА61Р29-1В (10,0)	18
ЩО8505-1312				ВА61Р29-1В (16,0)	12	навесной
ЩО8505-1315				ВА61Р29-1В (12,5)	15
ЩО8505-1318				ВА61Р29-1В (10,0)	18
ЩО8505-1409				ВА61Р29-1В (20,0)	9
ЩО8505-1412				ВА61Р29-1В (16,0)	12

Окончание таблицы 4.1

1	2	3	4		5
ЩО8505-1415		ВА61Р29-1В (12,5)	15
ЩО8505-1603	ВА61Р29-СЗ (63А)	ВА61Р29-1В (63,0)	3
ЩО8505-1604		ВА61Р29-1В (31,5)	4		навесной
ЩО8505-1605		ВА61Р29-1В (31,5)	5
ЩО8505-1606		ВА61Р29-1В (20,0)	6
ЩО8505-1607		ВА61Р29-1В (20,0)	7
ЯОУ-8501	ПВЗ-60*	АЕ1031-1	6		навесной
ЯОУ-8502	ПВЗ-100*		12
ЯОУ-8503	ПВЗ-100*	АЕ2044-10	6		навесной
ЯОУ-8504	ПВЗ-100*		2
ЯОУ-8505	ПВЗ-60*	АЕ1031-1	6		встроенный
ЯОУ-8506	ПВЗ-100*		12
ЯОУ-8507	зажимы	АЕ1031-1	8	встроенный
ЯОУ-8508			12
ЯРН8501-3801		ВА14-26**	6	навесной
ЯРУ8501-3801		В А14-26**	6	встроенный
ЯРН8501-3802		В А14-26***	1	навесной
		В А14-26**	3
ЯРУ8501-3802	зажимы	В А14-26***	1	встроенный
		В А14-26**	3
ЯРН8501-3810	ПВП11-2970*	ВА14-26**	6	навесной
ЯРУ8501-3810	ПВП11-2970*	В А14-26**	6	встроенный
ЯРН8501-3811	ПВП 11-2970*	В А14-26***	1	навесной
		В А14-26**	3
ЯРУ8501-381 1	ПВП 11-2970*	В А14-26***	1	встроенный
		В А14-26**	3
ЯРН8501-3812	ВА51-31	В А14-26**	6	навесной
ЯРУ8501-3812	ВА51-31	ВА14-26**	6	встроенный
ЯРН8501-3813	ВА51-31	В А14-26***	1	навесной
		ВА14-26**	3
ЯРУ8501-3813	ВА51-31	В А14-26***	1	встроенный
		В А14-26**	3
ЯРН8501-3725	ПВЗ-60*	ВА14-25**	6	навесной
ЯРУ8501-3725	ПВЗ-60*	ВА14-25**	6	встроенный
ЯРН8501-3726	ВА51-31	ВА14-25**	6	навесной
ЯРУ8501-3726	ВА51-31	ВА14-25**	6	встроенный

^*– пакетный выключатель; ** – однополюсный; *** – трехполюсный.

При выборе того или иного способа прокладки электропроводки, необходимо учитывать условия среды помещения, строительные особенности помещения, архитектурно-художественные требования и, наконец, экономические показатели.

В зависимости от места прокладки способ прокладки проводов и кабелей выбирают по таблицам 4.5 и 4.6 [7].

На основании светотехнического расчета и проектирования электрических сетей осветительных установок рисуют план с расположением осветительной установки (рисунок 4.2), а затем разрабатывают расчетную схему осветительной сети (рисунок 4.3).

Исходные данные к задаче 4. Выполнить проект электрической сети осветительной установки здания.

Таблица 4.2 – Основные технические параметры щитков осветительных квартирных типа ЩК2

	Марка	Наличие счетчика	Вводной автоматический выключатель		УЗО		Групповой автоматический выключатель		Количе-ство шин, шт.		Масса, кг
							марка, ток, А	кол-во	N	РЕ
	ЩК21М-УХЛ4	+	-		-		ВМ40-1ХС, 25 ВМ40-1ХС, 16	1		-	3,2
	ЩК22М-УХЛ4	*						2			1,65
	ЩК25М-УХЛ4	+	ВМ40-2ХС40		-		ВМ40-1ХС, 25 ВМ40-1ХС, 16	1		-	3,2
	ЩК26М-УХЛ4	*			-			2		-	1,8
	ЩК211М- УХЛ4	+	ВМ40-2ХС40		-		ВМ40-1ХС, 25 ВМ40-1ХС, 16	1		-	3,2
	ЩК221М-УХЛ4	*			-			2		-	1,8
	ЩК251М-УХЛ4	+	ВМ40-2ХС40		УЗО Д40 2240		ВМ40-1ХС, 25 ВМ40-1ХС, 16	1		1	3,4
	ЩК261М-УХЛ4	*						2	1	1	2,1
ЩК271М-УХЛ4		+		ВМ40-2ХС40		УЗО Д40 2240	ВМ40-1ХС, 25 ВМ40-1ХС, 16	1	1	1	3,3
ЩК281М-УХЛ4		*						2	1	1	2,0
ЩК291М-УХЛ4		+		ВМ40-2ХС32		УЗО Д40 2232	ВМ40-1ХС, 25 ВМ40-1ХС, 16	1	1	1	3,2

* Конструкция предусматривает возможность установки счетчика.

Таблица 4.3 – Типоисполнение распределительных шкафов серии ПР11

Типоисполнение	Номинальный ток шкафа, А	Вводной выключатель	Количество групповых выключателей
			однополюсных	трехполюсных
Шкафы с групповыми выключателями АЕ2040
ПР11-3045-21У1, ПР11-1045-21УЗ	90	зажимы	6
ПР11-3046-21УЗ, ПР11-1046-21УЗ		АЕ2066	6
ПР11-3047-21УЗ, ПР11-1047-21УЗ		зажимы	-	2
ПРИ-3048-21 УЗ, ПР11-1048-21УЗ		АЕ2066	-	2
ПР11-3049-21УЗ, ПР11-1049-21УЗ	90	зажимы	3	1
ПР11-3050-21УЗ, ПР11-1050-21УЗ		АЕ2066	3	1
ПР11-3051-21УЗ, ПР11-1051-21УЗ		зажимы	12
ПР11-3052-21УЗ, ПР11-1052-21УЗ		А3726ФУЗ	12	-
ПР11-3055-21УЗ, ПР11-1055-21У1		зажимы	6	2
ПР11-3056-21УЗ, ПР11-1056-21УЗ		А3726ФУЗ	6	2
ПР11-3057-21УЗ, ПР11-1057-21УЗ		зажимы	18	-
ПР11-3058-21УЗ, ПР11-1058-21УЗ		А3726ФУЗ	18
ПР11-3059-21УЗ,	225	зажимы
ПР11-1059-21УЗ				6
ПРИ-3060-21 УЗ, ПР11-1060-21УЗ		А3726ФУЗ	-	6
ПРИ-3061-21 УЗ, ПР11-1061-21УЗ		зажимы	12	2
ПРИ-3062-21 УЗ, ПРИ-1062-21 УЗ		А3726ФУЗ	12	2
ПР11-3063-21УЗ, ПР11-1063-21УЗ		зажимы	6	4
ПРИ-3064-21 УЗ, ПР11-1064-21УЗ		А3726ФУЗ	6	4
ПР11-3072-21УЗ, ПР11-1072-21УЗ		А3726ФУЗ	12	4
ПР11-3072-54УЗ	213	А3726ФУЗ	12	4
ПР11-3073-21УЗ, ПР11-1073-21УЗ	225	зажимы	6	б
ПР11-3073-54УЗ	213	зажимы	6	6
ПР11-3074-21УЗ, ПР11-1074-21УЗ	225	А3726ФУЗ	6	6
Шкафы с групповыми выключателями АЕ2050
ПР11-3117-21УЗ	225	зажимы		4
ПР11-3117-54УЗ	213	зажимы		4
ПР11-3118-21УЗ	225	А3726ФУЗ	-	4
ПР11-3118-54УЗ	213	А3726ФУЗ		4

Таблица 4.4 – Технические параметры пунктов распределительных ПР41

Типоисполнение	Количество встраиваемых выключателей			Количество конденсаторов КС1-С38-18УЗ		Масса, кг
	вводных	групповых
	А3728Ф	АЕ2044	АЕ2046
ПР41-4301-43У4	1		4		4		290
ПР41-4302-43У4	зажимы		4		4		270
ПР41-4303-43У4	1	3	5				190
ПР41-4304-43У4			7		—		200
ПР41-4305-43У4			9

Таблица 4.5 – Выбор видов электропроводок, способов прокладки проводов и кабелей

Условия окружающей среды	Вид электропроводки и способ прокладки		Провода и кабели
Открытые электропроводки
Сухие и влажные помещения	На роликах и клицах	Незащищенные одножильные провода
Сухие помещения	На роликах и клицах	Скрученные одножильные провода
Помещения всех видов и наружные установки	На изоляторах и роликах. В наружных установках, где исключена возможность попадания на электропроводку дождя или снега	Незащищенные одножильные провода
Помещения всех видов	Непосредственно на поверхности стен, потолков и на струнах	Кабели в неметаллических и неметаллических оболочках
Помещения всех видов и наружные установки	На лотках и в коробах с открываемыми крышками	Кабели в неметаллических и неметаллических оболочках
Помещения всех видов и наружные установки	На тросах	Специальные провода с несущим тросом. Незащищенные и защищенные провода. Кабели в неметаллической и металлической оболочках
Скрытые электропроводки
Помещения всех видов и наружные установки	В неметаллических трубах		Незащищенные и защищенные провода. Кабели в неметаллической оболочках
Сухие, влажные и сырые помещения	Замоноличено в строительных конструкциях при их изготовлении		Незащищенные провода
Помещения всех видов и наружные установки	В металлических гибких рукавах, стальных трубах, глухих стальных коробах.		Незащищенные и защищенные провода. Кабели в неметаллической оболочках

Таблица 4.6 – Выбор видов электропроводок и способ прокладки проводов

Вид электропроводки и способ прокладки по основаниям и конструкциям		Провода и кабели
из сгораемых материалов	из несгораемых материалов или трудносгораемых материалов
Открытые электропродки
На роликах, изоляторах или с подкладкой несгораемых материалов	Непосредственно	Незащищенные и защищенные провода и кабели в оболочке из сгораемых материалов
Непосредственно	Непосредственно	Защищенные провода и кабели в оболочке из несгораемых и трудносгораемых материалов
В трубах и коробах из несгораемых материалов	В трубах и коробах из несгораемых материалов	Незащищенные и защищенные провода и кабели в оболочке из сгораемых, трудносгораемых материалов
Скрытые электропроводки
С подкладкой несгораемых матералов	Непосредственно	Незащищенные и защищенные провода и кабели в оболочке из сгораемых материалов
Непосредственно	Непосредственно	Защищенные провода и кабели в оболочке из трудносгораемого материала
В трубах и коробах из трудносгораемых материалов	В трубах и коробах из сгораемых материалов - замоноличено	Незащищенные провода и кабели в оболочке из сгораемых, трудносгораемых и несгораемых материалов

Рисунок 4.2 – План с расположением осветительной установки

Рисунок 4.3 – Расчетная схема осветительной сети