9. Выбор сечения проводов, кабелей, расчёт защиты осветительной сети

Выбор сечения проводов и кабелей выбирается по трем условиям:

1. По механической прочности;

2. По току нагрева;

3. По допустимой потере напряжения.

Условием механической прочности заключается в том, что сечение жил с медными проводами должно быть не менее 1.5 мм², а сечение жил с алюминиевыми проводами не менее 2.5 мм².

Условие по току нагрева заключается в том, что допустимый ток проводов и кабелей должен быть больше чем расчетный ток протекающий по этому проводу или кабелю:

Iдоп.ПровIрасч(4)

Располагаемая потеря напряжения в осветительной сети , т.е. потеря напряжения в линии от источника питания до самой удаленной лампы в ряду, определяется по формуле:

ΔUр=105-Uмин-ΔUт (5)

где 105-напряжение холостого хода на вторичной стороне трансформатора, %; Uмин- наименьшее напряжение, допускаемая на зажимах источника света, % ( принимается равным 95 % ) ; ΔUт- потери напряжения в силовом трансформаторе, приведенные ко вторичному номинальному напряжению и зависящее от мощности трансформатора, его загрузки β и коэффициента мощности нагрузки, %.

Потери напряжения в трансформаторе можно определить по таблице 3.2 [1]:

ΔUт=3.75

Рассчитаем потерю напряжения в линии от источника питания до самойудаленной лампы в ряду:

ΔUр=105-95-3,75*cosφ=6.8123%

Потери напряжения при заданном сечении проводов можно определить по выражению:

ΔU=M/(CхS) (6)

где М- момент нагрузки, кВт*м; С- коэффициент, зависящий от материала провода и напряжения сети определяющийся по табл. 3.4 [1], для медных проводов системы напряжения трехфазная с нулем (медь) С=72.4, С=44 – алюминий, для однофазная с нулем С=12.1(медь); S- сечение провода, мм².

Установленную мощность можно найти, просуммировав паспортные мощности всех ламп в группе:

Р_уст=P_ном (7)

Расчетная мощность находится в зависимости от типа ламп:

1. Лампы накаливания:

Р_расч= Р_уст (8)

2. Люминесцентные лампы:

Р_расч= Р_уст*К_пра(9)

где К_пра=1.2- электромагнитное ПРА;

cosφ=0.85-0.86

К_пра=1.05- электронное ЭПРА.

cosφ=0.96-0.98.

Расчетный ток находится по выражению:

для однофазной системы напряжения;

для трехфазной системы напряжения.

Расчет потерь напряжения от ВРУ до ЩО:

Расчет расчетной мощности:

Р_расч= Р_уст=24 кВт;

Найдем расчетный ток:

I_расч=24000/(380*1,73)=36,5 А;

От ВРУ до ЩО предварительно выберем пятижильный кабель ВВГ-5х6 мм², I_{доп.каб}=45А.

Зная масштаб на чертеже, можем измерить приблизительный размер длины кабеля:

L=7,4м;

Рассчитаем момент нагрузки по выражению:

M=P_расч*L=24*7,4=177,6 кВт*м;

Расчет потери напряжения:

ΔU_факт=177,6/(6*72,4)=0,4 %

Определяем допустимую потерю напряжения:

ΔU_доп=ΔUр-ΔU=6,8123-0,4=6,41%

Приведем пример расчета по выбору сечения кабелей, для одной группы, т.к. расчеты для всех других аналогичные:

ГР1:

В групповых линиях, предварительно выберем пятижильный кабель ВВГ-1х2.5мм², I_{доп.каб}=28А.

Расчет установленной мощности:

Р_уст=P_ном=0,4*10=4 кВт;

Расчет расчетной мощности:

Р_расч= Р_уст*К_пра=4*1.1=4,4кВт;

Найдем расчетный ток:

I_расч=4400/(380*1,73*0.85)=7,86 А;

Зная масштаб на чертеже, можем измерить приблизительный размер длины кабеля:

L=16,5+6*9/2+5=48,5м;

Рассчитаем момент нагрузки по выражению:

M=P_расч*L =4,4*48,5=213,4 кВт*м; (10)

Расчет потери напряжения:

ΔU_факт=204,6/(2,5*72,4)=1,13 %

Все остальные ГР рассчитываются аналогично, полученные значения сведем в таблицу 8

Таблица 8 – Результаты расчетов

Группа	Pуст, КВт	Pрасч, КВт	Iрасч, А	L, м	M, КВт*м	C	Марка провода	Сечение, мм2	ΔUдоп %	ΔUфакт, %	Способ прокладки
ГР1	4	4,4	7,86	46,5	204,6	72,4	ВВГ-5х2.5	2,5	6,41	1,13	На тросе
ГР2	4	4,4	7,86	38,5	169,4	72,4	ВВГ-5х2.5	2,5	6,41	0,94	На тросе
ГР3	4	4,4	7,86	40,7	179,08	72,4	ВВГ-5х2.5	2,5	6,41	0,99	На тросе
ГР4	4	4,4	7,86	44,1	176,4	72,4	ВВГ-5х2.5	2,5	6,41	0,97	На тросе
ГР5	4	4,4	7,86	46,8	206	72,4	ВВГ-5х2.5	2,5	6,41	1,14	На тросе
ГР6	0,58	0,61	2,86	13,4	8,14	12,1	ВВГ-3х2,5	2,5	6,41	0,27	Скрытый
ГР7	0,23	0,246	1,15	12,7	3,12	12,1	ВВГ-3х2,5	2,5	6,41	0,10	Скрытый
ГР8	0,072	0,076	0,36	9,2	0,7	12,1	ВВГ-3х2,5	2,5	6,41	0,02	Скрытый
ГР9	0,65	0,7	3,24	16,3	11,41	12,1	ВВГ-3х2,5	2,5	6,41	0,38	Скрытый
ГР10	0,348	0,368	1,72	71,2	26,2	12,1	ВВГ-3х2,5	2,5	6,41	0,86	Скрытый

1-5 группа – освещение цеха;

6 группа – КТП;

7 группа –кабинет мастера;

8 группа – тамбур;

9 группа – отделение обмотки;

10 группы – ремонт аппаратов;

Выбор выключателей для основного освещения

Для групповых линий №1-5 выбираем 1-о полюсные выключателиВА51-29

с Iном= 63А и током расцепителя 10 А

I_{ном.каб}=28 А>I_{ном.расц}=10 А;

I=7,86 А <I_{ном.расц}=10 А;

Для групповых линий № 6-10 выбираем 3-х полюсные выключателиВА51-29

с Iном= 63А и током расцепителя 10 А

I_{ном.каб}=28А>I_{ном.расц}=10 А;

I=3,24 А <I_{ном.расц}=10 А;

Проверки выполняются

АВАРИЙНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Расчет потерь напряжения от ВРУ до ЩОа:

Расчет расчетной мощности:

Р_расч= Р_уст=8 кВт;

Найдем расчетный ток:

I_расч=8000/(380*1,73)=12,2 А;

От ВРУ до ЩОа предварительно выберем пятижильный кабель ВВГ-5х1,5 мм², I_{доп.каб}=20А.

Зная масштаб на чертеже, можем измерить приблизительный размер длины кабеля:

L=13,8м;

Рассчитаем момент нагрузки по выражению:

M=P_расч*L=8*13,8=110,4 кВт*м;

Расчет потери напряжения:

ΔU_факт=110,4/(1,5*72,4)=1,02%

Определяем допустимую потерю напряжения:

ΔU_доп=ΔUр-ΔU=6,8123-1,02=5,8%

Приведем пример расчета по выбору сечения кабелей, для одной группы, т.к. расчеты для всех других аналогичные:

В ГР1а предварительно выберем трехжильный кабель ВВГ-3х2.5мм², I_{доп.каб}=28А.

Расчет установленной мощности:

Р_уст=P_ном=0,2*8=1,6кВт;

Расчет расчетной мощности:

Р_расч= Р_уст*К_пра=1,6*1.2=1,92кВт;

Найдем расчетный ток:

I_расч=1920/(220*1)=8,73 А;

Зная масштаб на чертеже, можем измерить приблизительный размер длины кабеля:

L=62,4м;

Рассчитаем момент нагрузки по выражению:

M=P_расч*L =1,92*62,4=119,8 кВт*м;

Расчет потери напряжения:

ΔU_факт=119,8/(2,5*12,1)=3,96 %

ΔU_факт.=2,89- фактическая потеря напряжения в линии от источника питания до самой удаленной лампы в ряду основного освещения:

2,89<6,41

Кабель прошел проверку по потери напряжения.

Произведем проверку по току нагрева кабеля ВВГ-5х2,5 с I_{доп.каб}=28 А:

I_{доп.каб}=28 А >I_расч=8,73 А проверка условию удовлетворяет.

Все остальные ГР рассчитываются аналогично, полученные значения сведем в таблицу 9

Таблица 9 – Результаты расчетов

группа	Pуст, КВт	Pрасч, КВт	Iрасч, А	L, м	M, КВт*м	C	Марка провода	Сечение, мм2	ΔUдоп, %	ΔUфакт, %	Способ прокладки
ГР1а	1,6	1,92	8,73	62,4	119,8	12,1	ВВГ-3х2.5	2,5	5,8	3,96	На тросе
ГР2а	1,6	1,92	8,73	50	96	12,1	ВВГ-3х2.5	2,5	5,8	3,17	На тросе
ГР3а	1,6	1,92	8,73	51	97,9	12,1	ВВГ-3х2.5	2,5	5,8	3,24	На тросе
ГР4а	1,6	1,92	8,73	46	88,3	12,1	ВВГ-3х2.5	2,5	5,8	2,9	На тросе
ГР5а	1,6	1,92	8,73	58	111,36	12,1	ВВГ-3х2.5	2,5	5,8	3,68	На тросе

Выбор выключателей для аварийного освещения

Выберем автоматические выключатели на групповых линий ВА51-29с Iном= 25А и током расцепителя 10 А

I_{доп.каб}*K_з/К_п=28 А >I_{ном.расц}=10 А;

K_з=1, К_п=1, табл. 3.6 [1];

I_расч=8,73 А <I_{ном.расц}=10 А.