3.1. Электроснабжение осветительных установок

Напряжения и источники питания. Выбор напряжения для осветительной установки определяется общими требованиями, принимаемыми для электроснабжения объекта, а также требованиями электробезопасности.

Для производственных, общественных и жилых зданий, а также для открытых территорий должно применяться напряжение не выше 380/220 В переменного тока с заземленной нейтралью.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при использовании для освещения светильников с лампами накаливания следует применять напряжение не выше 42 В.

Светильники рабочего освещения и светильники аварийного освещения в производственных и общественных зданиях и в зонах работы на открытых пространствах должны получать питание от разных независимых источников питания. Допускается питание рабочего и аварийного освещения от разных трансформаторов одной трансформаторной подстанции (ТП) при питании трансформаторов от разных независимых источников. В общественных зданиях при отсутствии независимых источников питание аварийного освещения допускается осуществлять от трансформатора, не используемого для питания рабочего освещения.

Питание наружного освещения объекта должно быть отделено от питания внутреннего освещения.

Электроснабжение освещения выполняют, как правило, самостоятельными линиями от РУ-0,4 кВ ТП. Типовые схемы питания освещения объектов приведены на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Типовые схемы питания освещения объектов:

1 – питающие линии;

2 – групповые линии;

3 – магистральный осветительный пункт;

4 – групповой осветительный щиток

Электроэнергия от ТП передается питающими линиями на осветительные магистральные пункты, а от них – групповым осветительным щиткам. Непосредственное питание источников света осуществляется от групповых щитков групповыми линиями.

Схема питания освещения и количество ее звеньев определяются, главным образом, мощностью, требуемой для освещения, и размерами объекта. В простейшем случае групповые щитки (или щиток) могут питаться линиями, отходящими непосредственно от РУ-0,4 кВ ТП.

Вопросы резервирования питания осветительных установок решаются в комплексе проекта электроснабжения объекта. Двухтрансформаторные ТП с устройством АВР обеспечивают возможность продолжения работы освещения при аварийном отключении одного из трансформаторов.

Питающие и групповые линии выполняются по радиальным, магистральным и смешанным схемам (рис. 3.1). Выбор схемы питания определяется:

- требованиями к бесперебойности питания осветительных установок;

- технико-экономическими показателями (приведенными затратами, расходом цветного металла и электроэнергии);

- удобством управления и простотой эксплуатации осветительной установки.

Технико-экономическими расчетами установлено, что наибольшая длина трехфазных четырехпроводных групповых линий при напряжении 380/220 В составляет не более 100 м, а двухпроводных – не более 40 м. Каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ, а при использовании многоламповых люминесцентных светильников – до 50 ламп.

Групповые линии сетей освещения должны быть защищены плавкими предохранителями или автоматическими выключателями на рабочий ток не более 25 А. Групповые линии, питающие газоразрядные лампы мощностью 125 Вт и более, лампы накаливания мощностью 500 Вт и более допускается защищать плавкими предохранителями или автоматическими выключателями на рабочий ток до 63 А.

Автоматические выключатели в осветительных сетях получили более широкое распространение. Они удобно компонуются в щитке, безопасны в обслуживании, совмещают функции защиты и управления, действуют многократно.

В осветительных сетях, в отличие от силовых сетей, к трехфазной цепи присоединяются однофазные электроприемники. На рис. 3.2 показаны три варианта распределения ламп освещения между фазами в трехфазной цепи.

Верхний вариант оптимален с точки зрения потерь напряжения в линии, так как центры тяжести нагрузок разных фаз совпадают, но этот вариант не является лучшим в отношении ослабления пульсаций освещенности и, кроме того, при случайном отключении одной-двух фаз создается случайное распределение освещенности вдоль линии.

Рис. 3.2. Распределение ламп по фазам

Средний вариант применяется наиболее часто. Он лучше, чем остальные, обеспечивает снижение пульсаций освещенности и при отключении одной-двух фаз дает относительно равномерное распределение освещенности вдоль линии.

Нижний вариант применяется в тех случаях, когда освещение помещения должно включаться по участкам.

Групповые осветительные щитки (ЩО), расположенные на стыке питающих и групповых линий, предназначены для установки аппаратов защиты и управления групповыми электрическими сетями.

При выборе ЩО учитывают условия среды в помещениях, способ установки, типы и количество установленных в них аппаратов.

По роду защиты от внешних воздействий ЩО имеют следующие конструктивные исполнения:

- защищенное;

- закрытое;

- брызгонепроницаемое;

- пыленепроницаемое;

- взрывозащищенное;

- химически стойкое.

Конструкции ЩО допускают открытую установку на стенах (колоннах, конструкциях и пр.) и утопленную в нишах стен.

Размещение ЩО следует производить вблизи от центра электрических нагрузок, при этом необходимо обеспечить доступность обслуживания ОЩ. При размещении ЩО следует выбирать помещения с более благоприятными условиями окружающей среды. Не следует размещать ЩО в горячих и сырых цехах предприятия, а также в пожароопасных помещениях. Запрещается устанавливать ЩО во взрывоопасных помещениях.

Трассировка групповых линий подчиняется ряду нормативных требований и практических рекомендаций:

- линии должны прокладываться по возможно более коротким трассам, при открытой проводке параллельно стенам помещений, при скрытой проводке по кратчайшему направлению;

- желательно совмещать трассы линий, идущих в одном направлении, даже если это несколько удлиняет протяженность линий;

- при возможности следует прокладывать линии по стенам, а не по потолкам;

- линии, открыто проложенные по потолку, следует прокладывать перпендикулярно к стороне с окнами;

- следует ограничивать число проходов сквозь стены и число ответвительных коробок;

- в помещениях с фермами целесообразно прокладывать линии поперек ферм в виде перекидок между фермами;

- в пожароопасных помещениях запрещается транзитная прокладка линий, не относящихся к электроприемникам этого помещения.

Выполнение осветительных сетей. Электрические осветительные сети выполняются изолированными проводами, кабелями, шинопроводами. Провода и кабели применяются с медными и алюминиевыми жилами, шинопроводы – с алюминиевыми шинами.

Питающие линии вне помещений выполняются преимущественно кабелями в земляных траншеях или кабельных сооружениях. Реже применяются воздушные линии с голыми или изолированными (СИП) проводами.

Осветительные сети внутри помещений выполняются открытыми и скрытыми электропроводками. В жилых и общественных зданиях предпочтительнее скрытые электропроводки ввиду их эстетичности.

Наиболее распространенные способы открытой электропроводки:

- непосредственная прокладка проводов и кабелей по стенам и потолкам с помощью специальной крепежной арматуры;

- прокладка в лотках из перфорированной стали;

- прокладка в трубах при необходимости защиты проводов и кабелей от механических повреждений;

- тросовые проводки, в которых провод (кабель) крепится к предварительно натянутому тросу (проволоке);

- проводка осветительным шинопроводом (ШОС).

Шинопроводы применяются в производственных помещениях, общественных и административных зданиях. Шинопроводы ШОС2 и ШОС3 имеют однофазное исполнение, шинопроводы ШОС4 и ШОС5 – трехфазное.

Шинопроводы ШОС2 и ШОС4 двух- и четырехпроводные применяются для электрических сетей с глухозаземленной нейтралью. Нулевой проводник замкнут на металический корпус шинопровода и образует совмещенный (PEN) проводник.

Шинопроводы ШОС3 и ШОС5 выполняются трех- и пятипроводными. Здесь нулевой рабочий и нулевой защитный проводники разделены (N и PEN). Рабочий нулевой проводник (N) находится в корпусе шинопровода, роль защитного проводника (РЕN) выполняет металлический корпус.

Шинопровод ШОС обеспечивает возможность штепсельного присоединения (без снятия напряжения с линии) однофазных приемников электрической энергии на номинальный ток до 10 А.

Шинопровод состоит из типовых элементов: секций (прямых, вводных, гибких); торцовых заглушек; штепселей и конструкций для крепления.

Соединение секций разъемно-разборное. Один конец секции снабжен штепсельной розеткой с затягивающими винтами, а на другом конце выступающие шины образуют штепсельную вилку. После того, как штепсель одной секции вставлен в розетку другой секции, штепсельный контакт затягивается винтами.

Прокладка осветительной сети шинопроводом является наиболее индустриальным способом, но отнюдь не дешевым и эстетичным.

Компенсация реактивной мощности. Лампы накаливания имеют коэффициент мощности cos  = 1. Включение газоразрядных ламп в сеть через пускорегулирующие аппараты (ПРА), имеющие индуктивные элементы (дроссели), приводит к снижению коэффициента мощности до величины 0,6.

Для повышения коэффициента мощности до значений cos  = 0,9…0,95 применяются статические конденсаторы.

Для люминесцентных ламп конденсаторы поставляются в комплекте ПРА (конденсаторы 4 на рис. 2.2), т. е. здесь имеет место индивидуальная компенсация реактивной мощности.

Для других газоразрядных ламп (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) применяются как индивидуальная, так и групповая компенсация реактивной мощности. При групповой компенсации реактивной мощности конденсаторы подключаются к началу групповой линии.