Выбор схемы питания осветительной установки и напряжения сети

Электрическая сеть, подающая электрическую энергию от источника питания — трансформатора понижающей подстанции к светильникам, состоит из питающих и груп­повых линий. К питающим линиям относятся участки сети от источника питания до групповых щитков. Группо­вые линии служат для присоединения светильников к груп­повым щиткам (рис. 6-9).

Питающие линии могут выполняться радиальными, ма­гистральными или радиально-магистральными (рис. 6-10). Радиальные питающие сети, не имеющие ответвлений на всем протяжении, применяются редко, при нагрузках на групповые щитки, превышающих 200 А. Магистраль­ные питающие сети характеризуются обычно меньшей протяженностью по сравнению с радиальными и большими сечениями проводов.

Наиболее распространенными в осветительных уста­новках являются смешанные радиалъно-магистралъные питающие сети, предусматривающие наличие распреде­лительного пункта, от которого отходят вторичные ма­гистрали к групповым щиткам.

Питание осветительной установки может осуществ­ляться по различным схемам, при этом выбор того или иного варианта схемы питания должен опре­деляться:

1) требованиями к бесперебойности действия освети­тельной установки;

2) технико-экономическими показателями (минимальные приведенные затраты, расход меди и электроэнергии);

3) удобством управления и простотой эксплуатации осветительной установки.

Бесперебойность действия осветительной установки для большинства предприятий и общественных зданий является решающим требованием. Внезапное прекращение действия освещения может повести к нарушению производственного процесса (цехи горячей обработки металла), массовому травматизму (взрывоопасные цехи), прекращению снабжения группы потребителей (электростанции', водонасосные станции и пр.). Но даже в тех случаях, когда внезапное прекра­щение действия освещения не влечет за собой тяже­лых последствий, его следует считать крайне нежела­тельным.

Поэтому выбранная схема питания должна либо исключать, либо максимально ограничивать случаи ава­рийного прекращения действия освещения. С этой целью согласно требованиям СНиП при проектировании освети­тельной установки кроме рабочего освещения должно быть предусмотрено аварийное освещение, обеспечиваю­щее возможность продолжения работы и безопасную эвакуацию людей из помещения.

Аварийное освещение для продолжения работы должно быть предусмотрено в случаях, когда неправильные действия персонала в темноте могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей; в производственных помеще­ниях, в которых недопустимы перерывы в работе по характеру технологического процесса: литейные, мартеновские цехи; на электрических станциях и подстанциях, водонасосных станциях, прекращение работы на которых может приостановить подачу электроэнергии или воды целой группе потребителей.

На перечисленных объектах должно быть предусмот­рено аварийное освещение, имеющее независимый источник питания и гарантирующее на рабочих поверхностях при отсутствии рабочего освещения не менее 5% нормиро­ванной освещенности при системе общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и 1 лк для площадок пред­приятий.

В производственных помещениях с числом работающих более 50 чел., в проходных помещениях, коридорах, лест­ничных клетках производственных зданий с числом рабо­тающих более 50 чел., а также в местах, опасных для прохода людей, должно быть предусмотрено аварийное освещение для эвакуации. Этот вид освещения должен обе­спечивать по основным проходам помещений, коридорам и лестничным клеткам освещенность не менее 0,5 лк, на открытых территориях 0,2 лк.

Светильники аварийного освещения для продолжения работы, а также светильники аварийного освещения для эвакуации людей из помещений без естественного света должны иметь независимый источник питания. Независи­мым источником питания аварийного освещения может служить:

1) аккумуляторная батарея;

2) генератор с самостоятельным первичным двигателем;

3) трансформатор, получающий питание от системы, независимой от системы, питающей рабочее освещение.

Светильники аварийного освещения для эвакуации людей из помещений с естественным светом не требуют независимого источника питания и должны подключаться к сетям, раздельным от сетей рабочего освещения, начиная от щита низкого напряжения подстанции.

Если питание силовой и осветительной нагрузок осу­ществляется от разных трансформаторов (раздельное пи­тание), то аварийное освещение целесообразно питать от силовой сети, так как обычно при отключении последней отпадает и надобность в аварийном освещении. При общем вводе для силовой и осветительной нагрузок можно допустить разделение сетей рабочего и аварийного осве­щения, начиная от ввода в здание.

Выбор схемы питания определяется, с од­ной стороны, ответственностью объекта, для которого проектируется осветительная установка, а с другой сто­роны — экономическими соображениями. Наибольшая га­рантия бесперебойности связана, как правило, с большими затратами, которые не могут быть признаны допустимыми для малоответственных объектов, удовлетворительное ре­шение вопроса для которых может быть достигнуто использованием более простых схем питания.

Однако в тех случаях, когда прекращение освещения может повести за собой прекращение снабжения целой группы потребителей или недопустимую остановку произ­водственного процесса, высокие первоначальные затраты не могут являться причиной, препятствующей выбору сложных схем питания.

Светильники аварийного освещения должны функцио­нировать одновременно с рабочим освещением или автома­тически включаться при аварийном отключении послед­него. Возможны также такие решения, когда лишь часть светильников аварийного освещения включена одновре­менно со светильниками рабочего освещения, а остальные включаются вручную или автоматически в момент ава­рийного отключения рабочего освещения.

Управление освещением помещений осуществляется вручную. Управление рабочим освещением может осуще­ствляться автоматами, выключателями, рубильниками, устанавливаемыми либо на групповых щитках, либо на групповых линиях вблизи управляемых светильников.

Для удобства эксплуатации и безопасности произ­водства ремонтных работ и замены отдельных элементов схемы необходимо предусмотреть возможность отключения групповых щитков рубильниками, устанавливаемыми обычно у ввода в здание, а иногда и у отдельных щитков. Наиболее простая схема питания осветительной уста­новки промышленного предприятия представлена на рис. 6-11. Питание всех видов нагрузок: силовой, рабочего освещения и аварийного освещения — осуществляется от отрансформаторной подстанции. Питание аварийного освещения осуществляется от силового распределитель­ного щитка.

При наличии на освещаемом объекте двух подстанций возможно создание более надежной схемы перекрестного питания (рис. 6-12). Схема перекрестного питания пред­полагает питание рабочего и аварийного освещения само­стоятельными линиями от разных подстанций, при этом аварийное освещение может не иметь самостоятельных питающих линий от подстанций, а подключаться к сило­вым магистралям, если последние питаются от соседней подстанции. Аналогичная схема питания может быть осуществлена при наличии нескольких трансформаторов на одной подстанции.

В последнее время на промышленных предприятиях получили распространение системы питания силовой нагрузки по схеме блока трансформатор — магистраль (рис. 6-13). По этой схеме непосредственно от зажимов трансформатора поперек пролетов цеха прокладывают шины главной магистрали 1.

От этих шин вдоль пролетов ответвляются вторичные магистрали 2. Такая система питания позволяет подключать потребителей в любом месте здания без переоборудования питающих сетей.

Рабочее освещение питается через распределительные. пункты 3 от главной магистрали или непосредственно от трансформатора. Аварийное освещение при этом целесо­образно питать от вторичной магистрали соседнего блока. При наличии одного трансформатора аварийное освещение следует подключать к ближайшей точке силовой питаю­щей сети.

Как уже указывалось выше, для особо ответственных объектов питание аварийного освещения для продолжения работы приходится осуществлять от независимых источ­ников.

При наличии на предприятии вводов от двух внешних независимых источников электроэнергии рабочее и ава­рийное освещение питается от разных подстанций или разных трансформаторов, присоединенных к разным источ­никам. Если же предприятие питается от одного источ­ника, то для аварийного освещения могут использоваться два варианта схем питания, указанные на рис. 6-14.

Первый вариант предполагает использование в ка­честве независимого питания аккумуляторной батареи 1. Рабочее и аварийное освещение нормально питается от одного трансформатора. При обесточивании трансформа­тора шины аварийного освещения автоматически через блок аварийного переключения 3 переключаются на акку­муляторную батарею.

Вариант второй рассчитан на использование в качестве независимого источника питания самостоятельного гене­ратора 2. В этом случае рабочее освещение питается от трансформатора, а аварийное освещение — от генератора.

В тех случаях, когда устройство стационарных акку­муляторных батарей или установка специального генера­тора нецелесообразна из-за незначительной мощности аварийного освещения, возможно использование в ка­честве независимого источника питания стартерных акку­муляторных батарей (типа СТЭ). При этом аварийное освещение нормально питается от осветительных щитков через понижающие трансформаторы 220/36 В, а при исчезновении напряжения автоматически переключается на питание от стартерной батареи.

Для питания освещения территорий промышленных предприятий следует использовать подстанции, предна­значенные для электросиловой и осветительной нагрузок здания. Освещение участков территорий с разнохарактер­ным режимом работы или назначением следует питать раздельными линиями. В частности, раздельные линии от подстанций должны предусматриваться для освещения дорог и для охранного освещения.

Освещение крупных открытых складов, а также боль­ших открытых площадок для производства разного рода работ может питаться самостоятельными линиями от подстанции или от сети зданий, если работа на наружных участках технологически связана с работой в здании. В последнем случае должно быть предусмотрено независи­мое централизованное управление освещением таких участ­ков из общих пунктов управления.

Для линий наружного освещения целесообразно уста­навливать на подстанции специальные щитки без подклю­чения отдельных линий непосредственно к щитку низкого напряжения. Светильники, установленные над входами в здания, и световые указатели следует питать от сети внутреннего освещения, преимущественно от сети ава­рийного освещения.

Управление наружным освещением должно быть центра­лизованным из мест, обеспеченных постоянным дежурством обслуживающего персонала.

Кроме того, должна предусматриваться возможность местного управления осве­щением отдельных участков с временной или эпизоди­ческой работой (погрузочно-разгрузочные, строительные и подобные работы). Должна быть предусмотрена также независимость управления освещением дорог, охранной зоны и отдельных участков работ на территориях.

Управление освещением может производиться рубиль­никами или выключателями, установленными на датах подстанций или на щитках наружного освещения, ^прав­ление освещением, питаемым от нескольких подстанций и от сети внутреннего освещения, должно быть дистан­ционным.

При компоновке сети наружного освещения рекомен­дуется :

а) выполнять линии по трехфазной системе (в сетях с нулевым проводом — четырехпроводными); двух и трехпроводные (две фазы и нуль) линии следует применять при небольшой суммарной мощности питаемых светиль­ников, в воздушных сетях, в частности, когда при этом не требуется увеличивать сечения проводов выше допускаемых по условиям механической прочности;

б) не присоединять к одной четырехпроводной линии более 60 светильников;

в) не допускать, как правило, прокладки по общей трассе двух и более линий одного назначения;

г) уменьшать число пересечений электрической сетью дорог, проездов и железнодорожных путей.

Дистанционное управление наружным освещением осу­ществляется с помощью контакторов или магнитных пускателей, включаемых в цепь линий наружного осве­щения. Катушки всех контакторов присоединяются парал­лельно к сети управления. Включение контакторов про­изводится из пункта управления наружным освещением. Обычно предусматривается самостоятельное управление каждым контактором, что обеспечивает возможность раз­дельного включения и выключения освещения отдельных участков территории. На пункте управления устраивается световая сигнализация, показывающая включенное поло­жение каждого контактора.

Для большей надежности работы схемы рекомендуется предусмотреть возможность переключения сети управле­ния с одного источника питания на другой. Если по условию задания необходимо устройство охранного освещения, то оно должно питаться и управляться аналогично рабочему освещению.

В качестве сети управления освещением территории необходимо широко использовать уже проложенные сети, в частности сеть телеуправления, предназначенную для управления электроснабжением предприятия, или сво­бодные жилы кабелей телефонной сети. При невозмож­ности использовать существующие сети необходима про­кладка самостоятельных сетей управления, причем в этом случае из соображений надежности действия их следует выполнять кабельными.

Выбор напряжения при проектировании осве­тительной установки должен определяться:

а) требованиями безопасности;

б) экономическими соображениями;

в) существующей номенклатурой источников света.

Этот вопрос следует рассматривать раздельно приме­нительно к общему и местному освещению, так как рас­положение светильников местного освещения непосредст­венно в рабочей зоне увеличивает опасность поражения током, а следовательно, снижает пределы допустимого напряжения по условиям безопасности.

Наибольшее напряжение, допускаемое Правилами уст­ройства электроустановок (ПУЭ) в осветительных уста­новках, не должно превышать 250 В по отношению к земле. Следовательно, в осветительных установках общего осве­щения могут применяться две системы: 380/220 и 220/127 В, причем обе системы допустимы лишь при наглухо зазем­ленной нулевой точке.

Из соображений экономии проводникового материала в осветительных сетях преимущественно применяется система 380/220 В. Система 220/127 В может быть рекомен­дована: на реконструируемых предприятиях, где принято это напряжение; для установок, в которых напряжение 220 В недопустимо по условиям безопасности или вслед­ствие отсутствия источников света такого напряжения (люминесцентные лампы малой мощности); в случаях, когда применение напряжения 220 В экономически неце­лесообразно.

Экономическая целесообразность системы 220/127 В может быть установлена на основе технико-экономиче­ского сопоставления с системой 380/220 В по при­веденным затратам. При малых различиях в приведен­ных затратах следует дополнительно учитывать расход металлов в сетях и трансформаторах и расход электро­энергии.

Сопоставление осветительных установок с обоими напряжениями по основным технико-экономическим пока­зателям приводит к следующим выводам:

1) Применение системы 380/220 В характеризуется экономией проводникового материала по сравнению с си­стемой 220/127 В за счет уменьшения сечений проводов питающих и групповых сетей и одновременным повыше­нием расхода электроэнергии на 10—12% за счет более низкой световой отдачи ламп накаливания 220 В по срав­нению с лампами 127 В.

2) Применение системы 380/220 В обеспечивает возмож­ность питания силовых и осветительных нагрузок от общих трансформаторов, что в свою очередь приводит к уменьшению количества трансформаторов и, следова­тельно, их суммарной мощности по сравнению с системой 220/127 В.

3) Применение системы 380/220 В характеризуется уменьшением первоначальных затрат на 5—10% и одно­временным увеличением эксплуатационных расходов на 8—10% по сравнению с системой 220/127 В.

Анализ приведенных выводов показывает, что приме­нение системы 220/127 В может быть оправдано с экономи­ческой точки зрения лишь при большой плотности осве­тительной нагрузки, что может иметь место на объектах с высокими уровнями нормированной освещенности.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опас­ных с точки зрения поражения электрическим током (сырые помещения, помещения с земляными, бетонными и другими проводящими полами), при наличии в помещении больших металлических масс при высоте установки све­тильников общего освещения с лампами накаливания менее 2,5 м должно применяться напряжение не выше 36 В.

Однако ПУЭ разрешают в этом случае применять' для питания светильников напряжения 220 и 127 В, если их конструкция не дает возможности прикасаться к лампам без специальных приспособлений. К числу таких светиль­ников относятся, например, светильники ПГТ, лампы которых закрыты стеклянным колпаком; снять же колпак можно лишь с помощью специального ключа, храня­щегося у людей, обслуживающих осветительную уста­новку.

Светильники с люминесцентными лампами общего и местного освещения, установленных на высоте меньше 2,5 м над полом, допускается питать напряжениями 220 и 127 В при условии недоступности их контактных частей для прикосновения. Все выпускаемые промышленностью светильники этому требованию удовлетворяют.

В установках местного освещения, выполняемых све­тильниками с лампами накаливания, допускается приме­нение напряжений 220 и 127 В только в помещениях без повышенной опасности, т. е. в сухих отапливаемых поме­щениях с деревянными полами и при отсутствии больших металлических масс. В помещениях с повышенной опас­ностью и особо опасных напряжение для питания устано­вок местного освещения с лампами накаливания не должно превышать 36 В.

Применение напряжения 12 В является обязательным для питания переносных светильников в особо неблаго­приятных условиях, когда опасность поражения электри­ческим током усугубляется теснотой, постоянным сопри­косновением с большими металлическими массами и пр. (работа в котлах).