Расчет электрических осветительных сетей

Расчет электрической сети освещения заключается в определении сечения проводов и кабелей на всех участках осветительной сети и расчета защиты ее. Рассчитанное сечение жил проводов и кабелей должно удовлетворять условиям механической прочности, допустимому нагреву, обуславливать потерю напряжения не превышающую допустимых значений.

Действующие в настоящее время нормативные документы, разработанные на основе международного стандарта МЭК 364 "Электрические установки зданий", содержат ряд обязательных требований к выбору сечений нулевых рабочих (N), совмещенных нулевых рабочих и защитных (РЕN) и защитных (РЕ) проводников. Правильный выбор этих проводников обеспечивает электрическую и пожарную безопасность электроустановок.

Для однофазных, а также трехфазных сетей при питании по ним однофазных нагрузок сечение нулевого рабочего N- проводника во всех случаях должно быть равно сечению фазных проводников, если те имеют сечение до 16 мм²по меди или 25 мм²по алюминию. При больших сечениях фазных проводников он может иметь сечение, составляющее не менее 50% сечения фазных проводников.

Для однофазных линий групповой сети (сети до светильников, штепсельных розеток и других стационарных однофазных электроприемников) не допускается объединение Nи РЕ - проводников с целью образованияPEN-проводника. Такие линии всегда необходимо выполнять трехпроводными: фазным проводникомL, нулевым рабочимN, и защитным РЕ. Кроме того, в однофазных линиях групповой сети не допускается:

объединять как нулевые рабочие проводники N, так и защитные РЕ различных групповых линий;

подключать нулевой рабочий проводник Nи защитный РЕ на щитках под общий контактный зажим (на таких щитках должны быть выполнены отдельные шинки:N– изолированная и РЕ – неизолированная).

Сечение защитного РЕ – проводника должно равняться:

сечению фазных проводников при сечении их до 16 мм²;

16 мм²при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм²;

не менее 50 % сечения фазных проводников при больших сечениях проводников.

В системах TNдля стационарных электроустановок сечение совмещенногоPEN-проводника можно принимать равным 10 мм²и выше по меди и 16 мм²и выше по алюминию, но не менее требуемого сеченияN-проводника и при условии, что рассматриваемая часть сети не защищена устройством защитного отключения, реагирующим на дифференциальный ток.

3.4.1 Выбор сечений проводов по механической прочности

По механической прочности расчет проводов и кабелей внутренних электрических сетей не производится. В практике проектирования электрических сетей соблюдают установленные в [3] минимальные сечения жил проводов по механической прочности. Наименьшие сечения проводов по механической прочности приведены в таблице П17 приложения.

3.4.2 Выбор сечений проводов по допустимому нагреву

Электрический ток нагрузки, протекая по проводнику, нагревает его. Нормами [1] установлены наибольшие допустимые температуры нагрева жил проводов и кабелей. Исходя, из этого определены длительно допустимые токовые нагрузки для проводов и кабелей в зависимости от материала проводников их изоляции, оболочки и условий прокладки.

Сечение жил проводов и кабелей для сети освещения можно определить по таблицам П18-П22 приложения в зависимости от расчетного длительного значения токовой нагрузки по условию

I _доп³ I _р/ К _п, (3.4)

где I _доп– допустимый ток стандартного сечения провода, А(длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели приведены в табл.П18-П22 приложения);

I _р– расчетное значение длительного тока нагрузки, А;

К _п– поправочный коэффициент на условия прокладки можно определить по таблице 3.1 (при нормальных условиях прокладки К _п = 1).

Таблица 3.1 Поправочные коэффициенты на токовые нагрузки проводников в зависимости от температуры окружающей среды

Для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками для их длительно допустимых токов вводятся снижающие коэффициенты 0,6 – 0,85 в зависимости от количества проложенных рядом проводов или кабелей [1,п.1.3.10, табл. 1.3.12].

Для выбора сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву необходимо определить расчетные токовые нагрузки линий.

Расчетные максимальные токовые нагрузки определяют по формулам:

для однофазной сети

I _р= P _р / U _ф cosj; (3.5)

для трехфазной сети

; (3.6)

для двухфазной сети

(3.7)

Коэффициент мощности (cosj) следует принимать:

1,0 – для ламп накаливания;

0,85 – для одноламповых светильников с люминесцентными лампами низкого давления;

0,92 – для многоламповых светильников с люминесцентными лампами низкого давления;

0,5 – для светильников с разрядными лампами высокого давления (ДРЛ, ДРИ);

0,85 – для светильников с разрядными лампами высокого давления, имеющими ПРА с конденсатором [11].

При выполнении осветительных сетей выдвигается ряд обязательных требований, которые должны быть при этом учтены. Среди таких требований можно выделить надежность, долговечность, пожаробезопасность, экономичность, а также удобство эксплуатации сетей.

При рассмотрении вопросов, связанных с расчетом осветительных сетей, определяется способ выполнения сети, выбирается марка используемых проводников, рассчитываются их сечения, производится выбор защитно-коммутационных аппаратов.

Выполнение осветительных сетей. В качестве проводникового материала для выполнения сетей применяются алюминий и медь. Наибольшее распространение получили провода и кабели с алюминиевыми жилами в основном вследствие своей большей экономичности. Применение же медных проводников, обладающих несколько лучшими характеристиками (меньшее удельное сопротивление, большая механическая прочность), как правило, рекомендуется в помещениях с химически агрессивными средами, с большим уровнем вибрации, во взрывоопасных помещения, а также в жилых зданиях.

Основные рекомендации по использованию конкретных видов и марок проводников в зависимости от характеристики окружающей среды и особенностей помещения приводятся в нормативно-технической литературе. Среди наиболее распространенных видов электропроводки можно отметить следующие:

незащищенные изолированные провода (АПРТО, АПВ, АРТВ);

защищенные провода (АПРФ);

кабели (АВВГ, АВРГ, АНРГ);

осветительные шинопроводы (ШОС).

Марки указаны для проводников с алюминиевыми жилами, аналогичные изделия с медными жилами отличаются отсутствием начальной буквы А.

По способу выполнения электропроводки в зданиях подразделяются на открытые и скрытые. В данное время в общественных, административно-бытовых, инженерно-лабораторных и других подобных зданиях, должна применяться скрытая прокладка проводов. Как правило, скрытая проводка выполняется в имеющихся каналах и пустотах строительных конструкций, в зазорах между плитами, в слое штукатурки, в специально подготовленных бороздах и т. д. При необходимости выполнения сменяемой проводки возможна прокладка проводов в полиэтиленовых или стальных трубах.

Для производственных и вспомогательных зданий следует преимущественно применять открытую проводку. При этом в качестве конкретных способов реализации может использоваться: прокладка кабелей и защищенных проводов непосредственно по строительным конструкциям здания, прокладка незащищенных изолированных проводов в лотках, коробах, трубах, выполнение сетей с помощью шинопроводов. Определяющим условием в выборе вида прокладки является характеристика окружающей среды.

Пример 3. Рассчитать сечение жил и выбрать провода для прокладки групповой сети электроосвещения производственного участка с нормальными условиями окружающей среды. Электрическая сеть однофазная трехпроводная напряжением 220 В. Провода прокладываются открыто. Групповая линия состоит из девяти ламп накаливания мощностью по200 Вт.

Коэффициент спроса освещения К _с= 1.

Решение. Определим расчетную мощность

Р _р=S Р _л

Р _р= 9´200 = 1800 Вт

Определим расчетный ток

I _р= 1800 / 220 = 8,18 А

По механической порочности определено минимальное сечение жил проводов и составляет 2,5 мм².

Из табл. П21 приложения выбираем провод АППВ с алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм²имеющего длительно допустимый ток 20 А.

20 А >8,18 А

Следовательно, провод с алюминиевыми жилами марки АППВ 3´2,5 мм²удовлетворяет условию (3.4).