Составление схемы питания и выбор осветительных щитков

Выбор щитков освещения:

Осветительные щитки предназначены для приема и распределения электроэнергии в осветительных установка, для управления освещением, а так же защиты групповых линий при длительных перегрузках и коротких замыканиях. Щитки выбираются с учетом условий окружающей среды, количества присоединенных к ним линий, их расчетных токов и требуемых защитных аппаратов.

Для рабочего освещения принимаем по [ ] один щиток рабочего освещения серии ЯОУ-8501 на шесть отходящих линий с вводным автоматом.

Для аварийного освещения принимаем по [ ] один щиток освещения серии ЯОУ-8501 шесть отходящих линий с вводным автоматом.

Групповые осветительные щитки должны располагаться в помещениях с благоприятными условиями среды и удобных для обслуживания, по возможности ближе к центру питаемых от них нагрузок. Нельзя их располагать в кабинетах, складах и других запираемых помещениях, поэтому располагаем щитки освещения в коридоре. Щитки освещения выбираются с учетом окружающей среды, количества присоединяемых к ним линий, их расчетных токов и требуемых аппаратов защиты. Так как среда в цехе нормальная выбираем щитки со степенью защиты IP 20. Результаты выбора заносим в таблицу 2.

В кузнечном цехе управление освещением производится со щитков, сами щитки размещаем так, чтобы с места их установки были видны включаемые светильники. Для управления освещением отдельных помещений предусматриваем выключатели и устанавливаем их внутри отдельных помещений возле входной двери.

Составляем схему электроснабжения электроосвещения (лист 2).

Расчет сечений проводников групповой и питающей осветительной сети и проверка по потере напряжения

Выбор кабелей для питания осветительной сети производим по следующим формулам:

1) Iдоп ≥ Iр / Кп (24)

2) Iдоп ≥ Iз ∙ Кз / Кп (25)

где Iдоп – допустимый ток нагрева кабеля, А;

Iз – ток защитного аппарата, (Iз = Iном.р), А;

Кз – коэффициент срабатывания защитного аппарата, для автоматического выключателя равен 1;

Кп – поправочный коэффициент на условия прокладки (температурный коэффициент), принимаемый по [ ], для температуры окружающей среды в 15°С он равен 1,07;

Для примера произведем выбор кабеля для питания групповых линий 1, 3:

1) 24 А ≥ 3,3 / 1,07А

24 А > 3,08 А

2) 24 А ≥ 4 ∙ 1 / 1,07

24 А > 3,74 А

Принимаем кабель марки ПвП сечением 3х1,5 мм².

Выбор кабеля для питания других линий аналогичен, результаты выбора заносим в таблицу 2.

Таблица 2 Выбор проводников осветительной сети

Щиток	Помещение	№ Линии	Ip, А	Тип автомата	Iн.а/ Iн.р, А	Марка	Количество жил и сечение	Iдоп., А
Рабочее освещение (групповая сеть)
ЯОУ-8501	Кузнечный цех	1	3,3	ВА51-29	63/4	ПвП	3х1,5	24
		2	1,7	ВА51-29	63/2	ПвП	3х1,5	24
		3	3,3	ВА51-29	63/4	ПвП	3х1,5	24
	Помещение КТП	4	0,92	ВА51-29	63/1	ПвП	3х1,5	24
	Компрессорная	5	1,03	ВА51-29	63/1,25	ПвП	3х1,5	24
Аварийное освещение (групповая сеть)
ЯОУ-8501	Кузнечный цех	6	1,93	ВА51-29	63/2	ПвП	3х1,5	24
Питающие линии (питающая сеть)
		1Н	3,3	ВА51Г-25	25/ 5	ПвП	5х1,5	21
		2Н	0,61	ВА51Г-25	25/3,15	ПвП	5х1,5	21

По потере напряжения: допустимое значение потери напряжения определяется по формуле :

∆U_доп=U_x - U_л - ∆U_т (26)

где U_x – напряжение холостого хода на шинах низшего напряжения трансформатора, принимаем по [ ], U_x = 105%;

U_л – минимальное допустимое напряжение у наиболее удаленной лампы, принимаем по [ ], U_л = 95%;

∆U_т – потеря напряжения в трансформаторе, к которому подключена осветительная установка, принимаем по [ ], %.

С учетом U_x и U_л выражение может быть представлено в виде:

∆U_доп=10 - ∆U_т (27)

Потери напряжения в трансформаторе с достаточной для практических целей точностью могут быть определены по формуле:

∆U_т = β_т ∙ (U_к.а. ∙ cos φ + U_к.р ∙ sin φ) (28)

где β_т – коэффициент загрузки трансформатора;

U_к.а и U_к.р. – активная и реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %;

cos φ – коэффициент мощности нагрузки трансформатора.

Значения U_к.а и U_к.р. определяются по формулам:

U_к.а = ∆Р_к ∙ 100 / S_ном (29)

U_к.р. = (30)

где ∆Р_к – потери короткого замыкания, кВт;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВА;

U_к – напряжения короткого замыкания, %.

Сечение проводников (в мм²) осветительной сети по допустимой потере напряжения определяется по формуле:

F = M / (C ∙ ∆U_доп) (31)

где М – момент нагрузки рассматриваемого участка сети, кВт*м;

С – расчетный коэффициент.

Полученное значение сечение округляют до ближайшего большего стандартного.

В общем случае для линии длиной L с сосредоточенной нагрузкой Р_р момент нагрузки равен:

М = Р_р ∙ L (32)

Если группа светильников одинаковой мощности присоединяется к групповой линии с равными интервалами L_А, то рассредоточенная нагрузка линии заменяется суммарной, приложенной к середине участка. Тогда значение L определяем по формуле:

L = l₁ + L_А ∙ ( N_R – 1)/2 (33)

где l₁ – длина участка линии от осветительного щитка до первого светильника;

Если линия состоит из нескольких участков с одинаковым сечением и различными нагрузками, то суммарный момент нагрузки равен сумме моментов нагрузок отдельных участков. Фактическая потеря напряжения при известном сечении определяется по формуле:

∆U = М / (С ∙ F) (34)

Приведенный момент рассчитывается по формуле:

М_пр = ∑М + ∑α ∙ m (35)

где ∑М – сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов линии, что и на данном участке;

∑α ∙ m – сумма приведенных моментов участков с другим числом проводов;

α – коэффициент приведения моментов, при переходе с пятипроводной на трехпроводную сеть он равен 1,85.

По найденному сечению проводников и собственному моменту нагрузки вычисляется фактическая потеря напряжения на питающем участке сети по формуле (31). Допустимая потеря напряжения в ответвлениях определяется по формуле:

∆U_о = ∆U_д - ∆U (36).

Произведем проверку, выбранных ранее проводников по нагреву для рабочего освещения сборочного цеха. Для примера произведем расчет линий 1Н, 1 – 5:

U_к.а = 0,7 ∙ 100 / 160 = 0,44 % U_к.р. =

∆U_т = 0,79 ∙ (0,44 ∙ 0,73 + 5,48 ∙ 0,68) = 3,2%

∆U_доп = 10 – 3,2 = 6,8 %

L₁ = 8,5 + 4,5 ∙ (4 – 1) / 2 = 19,2 м

L₂ = 8,5 + 4,5 ∙ (4 – 1) / 2 = 19,2 м

L₃ = 12 + 4,5 ∙ (4 – 1) / 2 = 23,7 м

L₄ = 5,5 + 3,5 ∙ (4 – 1) / 2 = 10,7 м

L₅ = 9,5 + 3,5 ∙ (2 – 1) / 2 = 11,2 м

М₁ = 19,2 ∙ 0,676 = 13 кВт

М₂ = 19,2 ∙ 0,388 = 13 кВт

М₃ = 23,7 ∙ 0,676 = 16 кВт

М₄ = 10,7 ∙ 0,178 = 1,9 кВт

М₅ = 11,2 ∙ 0,208 = 1,9 кВт

М_пит.1Н = 6 ∙ 1,98 = 11,88 кВт

∑М_пит = М_пит.1Н (37)

∑m = М₁ + М₂ + М₃ + М₄ + М₅ (38)

∑М_пит = 1,98 ∙ 6 = 11,88 кВт

∑m = 13 +13 + 16 + 1,9 + 1,9 = 45,8 кВт

М_прив1Н = 11,88+ 1,85 ∙ 45,8 = 96,61 кВт ∙ м

F_1Н = 96,61 / (44 ∙ 6,8) = 0,32 мм²

Принимаем кабель ПвП 5х1,5 мм2.

∆U_п = 96,6 / (44 ∙ 1,5) = 1,46 %

∆U_о = 6,8 – 1,46 = 5,34 %

F₁ = 13 / (7,4 ∙ 5,34) = 0,33 мм²

F₂ = 13 / (7,4 ∙ 5,34) = 0,33 мм²

F₃ = 16 / (7,4 ∙ 5,34) = 0,4 мм²

F₄ = 1,9 / (7,4 ∙ 5,34) = 0,05 мм²

F₅ = 1,9 / (7,4 ∙ 5,34) = 0,05 мм²

Выбранный кабель по нагреву и с учетом защитного аппарата прошел проверку по условию механической прочности, следовательно принимаем кабель ПвП сечением 3х1,5 мм2.

Аналогично производим расчет для выбора кабеля других линий освещения.

Результаты расчетов сносим в таблицу № 3.

Таблица 3 Расчет осветительной сети

Линия освещения	РР, кВт	IР, А	LП, м	Расстояние от щитка до первого светильника,L1, м	Длина участка, L, м	М, кВт∙м	Проводник			Iдоп, А
							Марка	Число и количество жил
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Групповая сеть рабочего освещения
1	0,676	3,3	–	8,5	19,2	13	ПвП	3х1,5	24
2	0,338	1,7	–	8,5	19,2	13	ПвП	3х1,5	24
3	0,676	3,3	–	12	23,7	16	ПвП	3х1,5	24
4	0,178	0,92	–	5,5	10,7	1,9	ПвП	3х1,5	24
5	0,208	1,03	–	9,5	11,2	1,9	ПвП	3х1,5	24
Групповая сеть аварийного освещения
6	0,385	1,93	–	8,5	30,5	11,74	ПвП	3х1,5	24
Питающая сеть рабочего и аварийного освещения
1Н	1,98	3,3	6	–	–	11,88	ПвП	5х1,5	21
2Н	0,37	0,61	7	–	–	2,59	ПвП	5х1,5	21