Электроснабжение осветительных установок

Расчетную мощность освещения Р_р.о определяют с учетом потерь мощности в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА):

P_р.о = P_ном.о к_ПРА, (12.6)

где Р_ном.о = Р_ном.i ×N – номинальная (установленная) мощность осветительной сети (N – число ламп; Р_ном.i – номинальная мощность одной лампы); k_ПРА – коэффициент, учитывающий потери в ПРА.

Значения коэффициента, учитывающего потери в ПРА, принимаются: для ламп типов ДРЛ и ДРИ k_ПРА = 1,1; для ЛЛ со стартерными схемами включения k_ПРА = 1,2; для ЛЛ с бесстартерными схемами включения k_ПРА = 1,3–1,35. В большинстве справочников (учебников) расчетную мощность определяют введением коэффициента спроса k_с. Однако для расчета групповой сети освещения здания и всех звеньев сети аварийного освещения, а также для расчета сети наружного освещения следует принимать k_с = 1.

Электроснабжение рабочего освещения, как правило, выполняют самостоятельными линиями от щитов подстанции. При этом электроэнергия от подстанции передается питающими линиями на осветительные магистральные щитки, а от них – групповым осветительным щиткам. Питание источников света осуществляется от групповых щитков групповыми линиями. Светильники аварийного освещения, в том числе для продолжения работ, а также другие, в частности 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 (рис. 12.2). Радиальные питающие линии применяют при нагрузках на групповые щитки более 200 А. Наиболее распространены смешанные радиально-магистральные сети. 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 (доступность); исключение возможности повреждения при производстве работ; эстетические требования; уменьшение длины трассы.

Рисунок 12.2 - Разновидности схем питающих осветительных сетей: а – радиальная; б – магистральная; в – радиально-магистральная

Технико-экономическими расчетами установлено, что максимальная длина трехфазных четырехпроводных групповых линий при напряжении 380/220 В может быть принята не более 80 м, а двухпроводных – не более 35 м. К групповым линиям не рекомендуется присоединять на фазу более 20 ламп накаливания, а при использовании многоламповых люминесцентных светильников – до 50 ламп.

Размещение щитков следует производить вблизи от 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 вовзрывоопасных помещениях всех классов.

Много лет сети освещения выполняли из проводов на основе алюминия. Минимальное сечение изолированных проводов с алюминиевыми жилами должно было быть не менее 2,5 мм². В настоящее время, учитывая ненадежность, недолговечность, пожарную опасность алюминия, следует применять медь.

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.

На практике для расчетов сечений осветительных сетей при условии наименьшего расхода проводникового материала пользуются упрощенной методикой, выведенной на основании математического анализа и ряда принятых допущений:

S = M_прив / (C∆U_доп), (12.7)

где S – сечение провода данного участка, мм²; M_прив – приведенный момент мощности, кВт · м; С – коэффициент, зависящий от схемы питания (трех, двух- или однофазная) и марки материала проводника; ΔU_доп, %, – допустимая потеря напряжения в осветительной сети от источника питания до наиболее удаленной лампы (ΔU_доп = 2,5 %). Приведенный момент мощности

М_прив = ∑М + ∑аm, (12.8)

где М – сумма моментов данного и всех последующих по направлению передачи энергии участков с тем же числом проводов в линии, как и на данном участке; Σаm – сумма моментов всех ответвлений, имеющих иное число проводов в линии, чем на данном участке (а – коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов на участке и в ответвлении).

При выборе сечений проводов для первых участков сети следует принимать ближайшие стандартные сечения S_cc. По выбранному стандартному сечению данного участка S_{i cт} и его фактическому моменту M_i определяют фактические потери напряжения ΔU_фi:

∆U_фi = M_i / (CS_icc). (12.9)

Последующие участки рассчитывают аналогично с учетом оставшихся (или располагаемых) потерь напряжения на них:

∆U_рас.п = ∆U_доп - ∆U_фi (12.10)

После определения сечений участки проверяют по нагреву:

I_pi < I_допi , (12.11)

где I_рi – расчетный ток i-го участка; I_допi – допустимый ток выбранного на i-м участке сечения.

Расчетный ток определяют по следующим формулам: для однофазной (двухпроводной) сети освещения

I_p = P_p ∙ 10³ / U_фcosφ ; (12.12)

для двухфазной (трехпроводной) сети при включении ламп на фазное напряжение

I_p = P_p ∙ 10³ / 2U_фcosφ ; (12.13)

для трехфазной (четырехпроводной) сети

I_p = P_p ∙ 10³ / √3U_фcosφ ; (12.14)

где Р_р – расчетная мощность, кВт.

Значение коэффициента мощности для различных видов ламп следующее: cosφ = 1 – для сетей с лампами накаливания; 0,95 – для сетей с ЛЛ и компенсированными ПРА; 0,6 – для сетей с лампами ДРЛ.

В последнее десятилетие получили распространение низковольтные воздушные сети, выполненные как самонесущая система изолированных проводов (СИП). Используется СИП в городах как обязательная прокладка, как магистраль в сельских зонах со слабой плотностью населения, ответвления к потребителям. Способы прокладки СИП различны: натягивание на опорах; натягивание по фасадам зданий; прокладка вдоль фасадов.

Конструкция СИП (униполярных бронированных и небронированных, триполярных с изолированной или голой несущей нейтралью) в общем случае состоит из медной или алюминиевой проводниковой многопроволочной жилы, окруженной внутренним полупроводниковым экструдированным экраном, затем – изоляцией из сшитого полиэтилена, полиэтилена или ПВХ. Герметичность обеспечивается порошком и компаундированной лентой, поверх которых расположен металлический экран из меди или алюминия в виде спирально уложенных нитей или ленты, с использованием экструдированного свинца. Поверх подушки кабельной брони, выполненной из бумаги, ПВХ, полиэтилена, делают броню из алюминия в виде сетки из полосок и нитей. Внешняя защита выполнена из ПВХ, полиэтилена или смесей без гелогена. Пролеты прокладки, рассчитанные с учетом ее температуры и сечений проводов (не менее 25 мм² для магистралей и 16 мм² на ответвлениях к вводам для потребителей, 10 мм2 для сталеалюминиевого провода) составляют от 40 до 90 м.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите достоинства и недостатки различных источников света в помещениях.

2. Назовите области применения различных типов светильников.

3. От чего зависит количество светильников в помещении?

4. Каким образом выполняется электроснабжение осветительной установки?

Литература: [11, 26].