Электрооборудование для осветительных установок

Электроосвещение – особая и многочисленная группа электроприемников любого производства (по нагрузке до десятков процентов). Регламентируется устройство внутреннего, наружного и рекламного освещения, а также освещение специальных, в том числе взрывоопасных и пожароопасных установок. Правильное выполнение осветительных установок способствует рациональному использованию электроэнергии, улучшению качества выпускаемой продукции, повышению производительности труда, снижению утомляемости рабочих, уменьшает количество аварий и случаев травматизма.

При устройстве осветительных установок могут применяться три системы освещения:

1) общего равномерного освещения, когда световой поток распределяется без учета размещения оборудования;

2) общего локализованного освещения – световой поток распределяется с учетом расположенного оборудования;

3) комбинированного освещения – к общему освещению (обычно равномерному) добавляется местное освещение рабочих мест. Разновидностью местного освещения является переносное освещение.

На всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения применяют установки освещения с люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми и лампами накаливания, Удельная плотность нагрузки электроосвещения в производственных цехах зависит от уровня нормированной освещенности и может составлять в производственных помещениях 10-100 Вт/м² (например, в цехах металлообработки, литья, в котельных и термических цехах – 10-12, в инструментальных, шлифовальных цехах и цехах точной обработки – 13-20 Вт/м²) [23].

Выбор средств освещения осуществляется в зависимости от светоотдачи источников освещения (лм/Вт – отношения светового потока к потребляемой мощности) (рис. 7.34). В зависимости от назначения освещенность разделяется на кратковременную – менее 3 ч/сутки, долговременную – более ≥ 3 ч/сутки и может потребоваться специальное (рис. 7.35).

1 2 3 4 5 6 7 8

Рис. 7.34. Выбор средств освещения в зависимости от светоотдачи, лампы:

1 – накаливания; 2 – галогеновая; 3 – ртутная высокого давления;

4 – энергосберегающая компактная; 5 – флюоресцентная; 6 – металло-галогеновая; 7 – натриевая высокого давления; 8 – натриевая низкого давления

Рис. 7.35. Выбор средств освещения в зависимости от назначения

Для электрического освещения следует применять газоразрядные лампы (люминесцентные, ртутные лампы давления с исправленной цветностью, натриевые, ксеноновые типа ДРЛ, ДРИ, ДРН, ДНаТ) и лампы накаливания (температурные источники света – лампы с использованием спиралей накаливания и галогеновые – восстановление спирали благодаря присутствию галогенов в газе).

Люминесцентные лампы используют для освещения, производственных помещений, в которых выполняется работа большой и средней точности (в том числе в учебных заведениях и проектно-конструкторских бюро); помещений административных, торговых зданий и офисов и там, где необходимо правильно определить цветовые оттенки. Люминесцентные лампы надежно горят при напряжении сети не ниже 90% от номинального. При изменении напряжения в пределах 7% световой поток меняется так же, как и напряжение.

Ртутные лампы ДРЛ, обладающие большим единичным световым потоком, используются для освещения больших производственных помещений высотой более 6 м, в которых не требуется различать цветовые оттенки. При их применении резко снижается количество устанавливаемых осветительных приборов, что приводит к упрощению распределительной сети, уменьшению монтажных работ и снижению расходов на эксплуатацию.

Лампы накаливания, благодаря невысокой стоимости, простоте обслуживания, незначительным размерам и независимости их работы от условий внешней среды, являются источниками света массового применения, хотя КПД и световая отдача у них значительно ниже, чем у люминесцентных. Лампы накаливания используются для освещения производственных помещений, в которых по выполняемым в них работам требуются низкие или средние уровни освещенности (т.е. выполняются грубые виды работ); для освещения помещений с особо тяжелыми условиями среды; жилых зданий; детских учреждений. Они используются также в специальных случаях – для аварийного освещения, питаемого или переключаемого на питание постоянным током; когда требуется применение светильников малых габаритов, создающих направленное освещение; для помещений, в которых по условиям технологии недопустимо применение газоразрядных ламп (например, по причинам создания ими радиопомех).

Для взрывоопасных помещений также используются преимущественно лампы накаливания ВЗГ, НЧБ, РСП, хотя есть и газоразрядные ЛСР, НЧТЛ.

Особенности систем освещения (рациональная освещенность, управление в зависимости от уровня естественной освещенности) зависят от типов помещений. Например, для помещений типа парковки машин требуется рациональное освещение, предполагающее управление энергосбережением и ручное управление освещением вне зависимости от режима рабочего времени. Для зала заседаний нужен визуальный комфорт при проецировании и просмотре слайдов, нужна организация управления освещением с учетом возможного проведения собраний и управления освещением по мере необходимости. Для освещения административных зданий требуется обеспечить изменение освещения в зависимости от уровня наружной освещенности. У производственных помещений свои требования по освещенности. Применяются комплектные осветительные устройства (КОУ) с целевыми световодами, предназначенные для освещения производственных помещений с большим содержанием пыли и влаги (КОУIА-М600-3х700 и др. В зданиях без естественного света используются системы с цилиндрическими или плоскими световодами, в которых свет вводится от гелиостатов [1].

Аппараты для дистанционного управления и защиты систем освещения выпускаются в виде импульсных реле, реле времени, контакторов, расцепителей, детекторов движения, светорегуляторов и др. Они испытывают основные перегрузки на пике тока, возникающем при включении. Пик тока зависит от технологических особенностей используемых ламп, а также от характеристик оборудования (мощности применяемого трансформатора, длины кабеля, количества колб) и возникающих перенапряжений в сети. Количество ламп, используемых в одной цепи, должно быть ограничено, так как общая мощность, потребляемая лампами, это только часть максимальной мощности, на которую рассчитана цепь. Широко используются для контроля и управления импульсные реле типов TL16, TL32, электромеханические типа MIN, электронные MINe и MINs, программируемое IH и IHP реле времени, детекторы движения различных типов CDM, СЕ, светорегуляторы различных типов TV700, TVbo. Детектор (и/или датчик) движения типа CE30 включает освещение, если обнаружено перемещение человека и если естественная освещенность ниже заданного уровня. Импульсные реле типов TL16 и TLI16 используются с лампами накаливания по прямому включению и включению через трансформатор до 1600 Вт, с галогеновыми лампами – до 1500 Вт; c флюоресцентными лампами и компенсирующимися стартерами – до 1300…2000 Вт.

Устройство предупреждения об отключении освещения PRE комбинируется с реле времени MIN, MINe, MINs. Регулируемая выдержка времени от 20 до 40 с, но PRE понижает интенсивность освещения на 50%. Устройство предупреждения об отключении освещения используется с лампами накаливания до 2000 Вт.

Автоматическое управление освещением в зависимости от времени суток осуществляется с помощью программного реле IHP. Возможно управление освещением на расстоянии при помощи телефонной сети через реле TRC. Реле TRC, как правило, совместимы с автоответчиком и факсом.

Светорегулятор типа Vo1000 имеет возможность дистанционного управления включением и отключением освещения и используется для отключения света по оптической связи. Светорегуляторы TV700 и TVe700 имеют возможность изменять направленность освещения низковольтными галогеновыми лампами при помощи кнопки дистанционного управления.

Электрическое освещение бывает двух видов: рабочее и аварийное. Рабочее освещение устраивается во всех без исключения помещениях и создает на рабочих поверхностях нормированную освещенность. В некоторых случаях, помимо рабочего освещения, необходимоаварийное освещение, которое обеспечивает минимальную освещенность на рабочих местах при внезапном отключении рабочего освещения. Аварийное освещение, необходимое для продолжения работ, должно создавать освещенность на рабочих местах, равную 5% от освещенности, нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк. Аварийное освещение для эвакуации людей должно обеспечивать освещенность пола основных проходов и ступеней не менее 0,5 лк. Для аварийного освещения разрешается применение ламп накаливания, мгновенно зажигающихся при низких температурах (ниже +5°С), и люминесцентных. Последние допускается использовать в помещениях с минимальной температурой +10°С и при питании их во всех режимах переменным током с напряжением на лампах не ниже 90% от номинального значения. Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильников рабочего освещения типоразмерами или специально нанесенными знаками.

В процессе эксплуатации осветительной установки освещенность на рабочих поверхностях уменьшается вследствие уменьшения со временем светового потока из-за загрязнения ламп, осветительной арматуры и отражающих поверхностей (стен и потолков). Для правильного выбора светильников необходимо учитывать условия окружающей среды, в которой будет работать светильник, требуемое распределение светового потока в зависимости от назначения и характера отделки помещения и экономичности светильника. Для общего освещения производственных помещений с нормальными условиями работы в зависимости от отражающих свойств стен и потолков применяют подвесные или потолочные светильники с люминесцентными лампами типа ЛД (ОД).

Электроснабжение рабочего освещения, как правило, выполняют от щитов подстанции на осветительные магистральные щитки, от них – групповым осветительным щиткам. Питание источников света осуществляется от групповых щитков групповыми линиями (питающие напряжения в зависимости от назначения и мощности источников меняются от 42 и менее до 660/380 В). Светильники аварийного освещения для продолжения работ, для эвакуации должны быть присоединены к независимому источнику питания.

Электрическая сеть осветительных установок состоит из питающих и групповых линий. Питающие линии выполняют по радиальным, магистральным, а также радиально-магистральным схемам. Радиальные питающие линии применяют при нагрузках более 200 А. Наиболее распространены смешанные радиально-магистральные сети. Если к линии вдоль ее длины подключить ряд электроприемников, то токовая нагрузка по мере удаления от источника будет уменьшаться. Поэтому электрические осветительные сети, исходя из экономической целесообразности, строят с убывающей величиной сечения проводов в направлении от источника питания к электроприемникам. В последнее время для выполнения линий применяют провода марки СИП, шинопроводы KLE, KBA, KBB. Последние используются для распределения освещения с током нагрузки до 40 А и для распределения электроэнергии малой мощности – до 100 А. Из материалов отдают предпочтение меди.

Выбор схемы питающих и групповых сетей должен определяться требованиями к бесперебойности действия осветительной установки; технико-экономическими показателями (минимальными приведенными показателями, расходом цветных материалов и электроэнергии); удобством управления и простотой эксплуатации осветительной установки. При выборе трассы осветительной сети и мест установки магистральных и групповых щитков учитывают удобство эксплуатации, уменьшение длины трассы, эстетические требования.

Размещение щитков следует производить вблизи центра электрических нагрузок, при этом необходимо обеспечить доступность их обслуживания. Не следует устанавливать щитки в горячих и сырых цехах предприятий, а также в пожароопасных помещениях. Запрещается установка щитков во взрывоопасных помещениях всех классов.

По способу управления и размещению аппаратов внутреннее и наружное освещение делится:

· на местное – установка аппаратов управления вблизи освещаемых объектов;

· централизованное – установка аппаратов управления в линиях питающей сети внутреннего и наружного освещения, на шинах подстанций, магистральных щитках на вводах здания, на ответвлениях от магистральных шинопроводов;

· дистанционное – установка магнитных пускателей в линиях питающей и групповой сети внутреннего и наружного освещения;

· автоматическое – установка магнитных пускателей или фотоэлектрического автоматического выключателя в линиях внутреннего и наружного освещения, включающих освещение в зависимости от времени суток или освещенности;

· телемеханическое – установка магнитных пускателей в линиях наружного освещения.

В качестве аппаратов управления разрешается использовать автоматические выключатели групповых и магистральных щитков. В сетях с заземленной нейтралью аппараты управления устанавливают во всех фазных проводах. В сетях с изолированной нейтралью или без нейтрали и в сетях постоянного тока аппараты устанавливают во всех незаземленных проводах линии и обеспечивают их одновременное отключение. Для помещений без повышенной опасности в двухпроводных линиях допускается установка аппаратов управления в одном проводе. Для питания осветительных сетей малым напряжением (до 42 В) применяют однофазные и трехфазные понижающие трансформаторы, аппараты управления устанавливают в трехфазных линиях – во всех проводах, в однофазных – в одном незаземленном проводе. В этих сетях для включения освещения допускается использование розеток. Управление местным освещением производят выключателями. Управление наружным освещением предусматривают раздельным для проходов, проездов, участков производства наружных работ, открытых технологических установок и складов, светильников светового ограждения высотных препятствий, охранного и дежурного освещения. В качестве осветительных магистральных и групповых щитков применяют распределительные пункты серии ПР8501 с трех- и однополюсными автоматическими выключателями.

Для дистанционного управления наружным и внутренним освещением применяются ящики и панели управления с магнитными пускателями и автоматическими выключателями. Аварийное переключение или включение аварийного освещения для ответственных осветительных установок осуществляется с помощью станций управления, где предусматривается блокировка, обеспечивающая коммутацию в любое время суток из электрощитового помещения или с вводно-распределительного устройства жилых домов.

Для повышения коэффициента мощности осветительных установок с разрядными лампами типа ДРЛ и др. применяют распределительные пункты типа ПР41 со встроенными в них трехфазными конденсаторами мощностью по 18 квар и комплектные конденсаторные установки с одним, двумя, тремя и четырьмя трехфазными конденсаторами. Каждый конденсатор подключается к трехфазной групповой линии с разрядными лампами. Каждый конденсатор имеет встроенные предохранители и разрядные резисторы.

Большинство осветительных приборов, за исключением ламп с электронным балластом, чувствительны к перепадам напряжения. Эти перепады вызывают мерцание, что нарушает зрительный комфорт потребителя. При кратковременных падениях напряжения (на несколько минут) газоразрядным лампам требуется время для перезапуска. Колебания напряжения могут быть вызваны колебаниями, возникающими при работе высоковольтного оборудования (линий передач, сварочных аппаратов, стартеров двигателей) или сигналами дистанционного управления.

Стандарт МЭК 61000-2-2 устанавливает максимальную величину колебаний напряжения в зависимости от количества колебаний в секунду или минуту.