3.2. Расчет электрических сетей освещения

Расчет осветительных нагрузок. Каждый участок осветительной сети характеризуется определенным значением передаваемой по нему мощности. Расчетная мощность участка определяется через установленную мощность электроприемников Р_уст, потери мощности в ПРА и коэффициент спроса К_с:

Р_ро = К_с К_ПРАР_уст. (3.1)

Установленная мощность определяется как сумма номинальных мощностей всех ламп Р_ном, питаемых от рассматриваемого участка осветительной сети.

Значение коэффициента К_ПРА, учитывающего потери мощности в ПРА, принимается:

- К_ПРА = 1,1 для ламп ДРЛ и ДРИ;

- К_ПРА =1,2 для люминесцентных ламп.

В соответствии с ПУЭ коэффициент спроса К_с для расчета групповой сети освещения зданий, всех звеньев сети аварийного освещения и сети наружного освещения принимается равным 1,0.

Для линий питающей сети коэффициент спроса принимается в пределах К_с = 0,8 …1,0. Диапазон значений коэффициента спроса учитывает, что в часы максимума нагрузки могут быть включены не все источники света. Чем крупнее объект и чем больше в нем помещений, тем меньше значение К_с.

Расчетная токовая нагрузка освещения рассчитывается по следующим формулам:

- для трехфазной сети с нулевым проводом

; (3.2)

- для двухфазной сети с нулевым проводом

; (3.3)

- для однофазной сети

, (3.4)

где Р_ро1, Р_ро2, Р_ро3, – расчетная нагрузка одной, двух и трех фаз соответственно;

U_ном и U_{ном ф} – номинальное линейное и фазное напряжения сети.

Коэффициент мощности принимается с учетом компенсации реактивной мощности cos  = 0,9 … 0,95.

Выбор сечений проводников. Сечения проводников осветительной сети должны удовлетворять условиям:

- допустимого нагрева проводника;

- механической прочности;

- срабатывания защитных аппаратов при КЗ;

- нормируемого качества электроэнергии на зажимах источников света.

Проверка сечений проводников по допустимому нагреву выполняется по выражению

I_ро < I_доп, (3.5)

где I_доп – длительный допустимый ток для выбранного сечения проводника, обеспечивающий допустимый нагрев проводника, определяется по справочным материалам.

Механическая прочность проводников необходима, чтобы во время монтажа и эксплуатации не было чрезмерного провисания или обрыва проводов. Наименьшие допустимые сечения проводников по механической прочности составляют:

- для медных проводов 1 мм²;

- для алюминиевых проводов 2,5 мм².

Согласно ПУЭ выбранные сечения проводников должны согласовываться с защитными аппаратами. По отношению к длительно допустимому току проводника аппараты защиты должны иметь кратность не более:

3 − для номинального тока плавкой вставки предохранителя;

4,5 − для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только электромагнитный расцепитель (отсечку);

1 − для номинального тока теплового расцепителя автоматического выключателя.

Сечение нулевого рабочего проводника трехфазных питающих и групповых сетей с компенсированными ПРА должно выбираться по расчетному току наиболее загруженной фазы, т. е. принимается равным сечению фазного провода. Для участков сети с некомпенсированными ПРА сечение нулевого защитного проводника принимается равным 50 % от сечения фазного провода.

Расчет потерь напряжения в осветительной сети. Одним из важных показателей качества электроэнергии на зажимах источника света является установившееся значение отклонения напряжения от номинального напряжения U_ном. Нормально (предельно) допустимые значения отклонения напряжения на зажимах источника света нормируются ГОСТ 13109-97 и составляют +5 % (+10 %).

Отклонения напряжения от номинального обусловлены потерями напряжения в электрической сети, определяемыми нагрузкой и сопротивлениями проводников. Поэтому выбранные сечения проводников осветительной сети подлежат проверке по отклонению напряжения, т. е. подлежат проверке условия

U – U_ < 0,95U_ном, (3.6)

где U_ - суммарные потери напряжения от источника питания до наиболее удаленного источника света;

U – напряжение источника питания осветительной сети.

Величина U_ рассчитывается по выражению

U_ = U_i , (3.7)

где U_i – потеря напряжения на i-м участке осветительной сети.

Потеря напряжения на i-м участке осветительной сети в вольтах определяется по формуле

U_i = , (3.8)

где Р_i – мощность, протекающая по участку i, кВт;

r₀ – активное сопротивление 1 км провода, Ом/км;

l_i – длина участка i, км;

U_ном – номинальное напряжение осветительной сети, кВ.

Часто потерю напряжения на i-м участке осветительной сети целесообразно представить в процентах. В этом случае формула (3.8) изменяется до вида

U_i = . (3.9)

При расчете групповых осветительных сетей расчетную нагрузку часто представляют равномерно распределенной по некоторой длине l₂ (рис. 3.3,а).

а) б)

Рис. 3.3. Представление распределенной нагрузки сосредоточенной

Для удобства пользования формулами (3.7 и 3.8) распределенную нагрузку представляют эквивалентной сосредоточенной в середине участка l₂ (рис. 3.3,б).

В практических расчетах сечение проводников сети освещения выбирают, как правило, по допустимому нагреву (длительному допустимому току), а затем проверяют условия механической прочности, срабатывания защитных аппаратов при КЗ и допустимой потери напряжения. Если какое-либо условие не выполняется, предварительно выбранное сечение увеличивают.