82099

Проектирование и расчеты электрических сетей освещения цехов промышленных предприятий

Дипломная

Энергетика

Целью данного пособия является оказание методической помощи при изучении курса МДК 01.03 «Электрическое и электромеханическое оборудование» студентами выпускных курсов колледжа по специальности 140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования.

Русский

2015-02-25

4.22 MB

130 чел.

Проектирование и расчеты электрических сетей освещения цехов промышленных

предприятий

Содержание

Введение……………………………………………………………………………….6

1 Термины и определения…………………………………………………………….7

2 Светотехническая часть расчета осветительных установок производственных помещений……………………………………………………………………………15

2.1 Выбор системы освещения и нормированной освещенности………………...15

2.2 Выбор источников света………………………………………………………...16

2.3 Выбор типа светильника………………………………………………………...17

2.4 Размещение светильников………………………………………………………18

2.5 Определение мощности ламп…………………………………………………...20

3 Электротехническая часть расчета осветительных установок производственных помещений……………………………………………………………………………22

3.1 Напряжение осветительных сетей………………………………………………23

3.2 Схемы питания осветительной установки……………………………………...23

3.3 Расчет электрических нагрузок осветительной сети………………………..…26

3.4 Защита осветительных сетей…………………………………………................28

3.5 Расчет осветительных сетей…………………………………………………….28

3.6 Управление освещением………………………………………………………...35

3.7 Электробезопасность осветительной установки……………………………....37

3.8 Техническая эксплуатация и обслуживание осветительных установок….….38

4 Оформление чертежей графической части проектов осветительных

установок……………………………………………………………………………..39

5 Примеры расчетов электрического освещения…………………………………..41

5.1 Расчет осветительной сети рабочего освещения участка механического цеха

с использованием газоразрядных ламп высокого давления(ГЛВД)…………...…41

5.2 Расчет осветительной сети аварийного освещения участка механического  

цеха с использованием ртутно-вольфрамовых ламп………………………………54

5.3 Расчет осветительной сети рабочего освещения участка механического цеха с использованием газоразрядных ламп низкого давления(ГЛНД)………………....62

5.4 Расчет осветительной сети аварийного освещения участка механического цеха с использованием ГЛНД………………………………………………………….83

Список используемых источников ………………………………………………... 90

Приложение А – Общие технические данные для светотехнической части расчета осветительной установки.

Таблица А.1 – Значение коэффициента отражения………………………………..91

Таблица А.2 – Требования к освещению помещений промышленных предприятий……………………………………………………………………………………92

Таблица А.3 – Коэффициенты запаса для естественного и искусственного освещения……………………………………………………………………………….…94

Таблица А.4 – Кривые силы света светильников по ГОСТ 17677-82…………….96

Таблица А.5 – Рекомендуемые значения отношений L\h………………………....96

Таблица А.6 – Коэффициент использования светового потока светильников с типовыми КСС………………………………………………………………………….97

Приложение Б - Технические данные источников света и световых приборов.

Таблица Б.1 – Технические характеристики ртутно-вольфрамовых ламп типа ДРВ……………………………………………………………………………………99

Таблица Б.2 – Технические характеристики люминесцентных ламп…….………99

Таблица Б.3 – Технические характеристики дуговых ламп типа ДРЛ..………...100

Таблица Б.4 – Технические характеристики металлогалогенных ламп типа ДРИ…………………………………………………………………………………..100

Таблица Б.5 – Технические характеристики ксеноновых трубчатых ламп…….101

Таблица Б.6 – Технические характеристики натриевых ламп типа ДНаТ…… ..101

Таблица Б.7 – Технические данные светильников с лампами типа ДРВ……….102

Таблица Б.8 – Технические данные светильников с люминесцентными лампами Таблица Б.9 – Технические данные светильников с лампами ДРЛ……………..104

Приложение В – Общие технические данные для электрической части расчета

осветительной установки.

Таблица В.1 – Технические данные распределительных щитков……………….105

Таблица В.2 – Технические данные пункта ПР8501 распределительного.……..106

Таблица В.3 – Осветительные щитки серий ОП, ОЩВ, УОЩВ………………...108

Таблица В.4 –Технические характеристики автоматических выключателей серии ВА47……………………………………………………………………………..…..109

Таблица В.5 – Минимальные отношения тока аппаратов защиты к расчетному току осветительного участка, КП……………………………………………….…110

Таблица В.6 – Допустимая потеря напряжения в осветительных сетях………..111

Таблица В.7 – Значение коэффициентов С, входящих в формулу для расчетов сетей по потере напряжения………………………………………………………….112

Таблица В.8 – Значения коэффициентов приведения моментов…………...…...113

Таблица В.9 – Характеристики и основные технические данные проводов применяемых в осветительных электрических сетях …………………………………..114

Таблица В.10 – Рекомендуемые способы монтажа, формирующих базу для расчета допустимых токовых нагрузок……………………………………………….116

Таблица В.11 – Допустимый длительный ток для проводов и кабелей………...117

Таблица В.12 – Допустимые длительные токи для кабелей напряжением до 1 кВ с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена………………………118

Таблица В.13 – Таблица определения коэффициента защиты, Кз………………119

Таблица В.14 – Условные обозначения элементов осветительной сети на планах производственных помещений………………………………………………….. .120

 Графическая часть

Участок цеха. План прокладки сетей освещения.

Формат А3, листов 2.

Участок цеха. ЩО1 Питающая и распределительная сеть.

Формат А3, листов1.

Участок цеха. ЩО2 Питающая и распределительная сеть.

Формат А3, листов1.

Введение

Основной движущей силой современной промышленности является электрическая энергия. Этот вид энергии легко можно превратить в другие виды, в том числе и световую энергию. Электрические источники света – от ламп накаливания до светодиодов нашли широкое применение на промышленных предприятиях и прежде всего в осветительных установках, которые потребляют около 10% всей энергии предприятия. Технически грамотный расчёт осветительных установок позволяет повысить производительность труда, снизить брак в производстве, создать безопасные условия труда.

Техническая эксплуатация и обслуживание электрооборудования осветительных установок невозможно без знания основных светотехнических величин, принципов действия различных источников света, порядка их выбора и защиты от аварийных режимов.

Целью данного пособия является оказание методической помощи при изучении курса МДК 01.03 «Электрическое и электромеханическое оборудование» студентами выпускных курсов колледжа по специальности 140448 Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования. Пособие может быть использовано студентами при работе над курсовым и дипломным проектом.

При написании учебного пособия авторы использовали опыт преподавания  дисциплины«Электрическое и электромеханическое оборудование» во Владимирском авиамеханическом колледже.

Список литературы содержит указания на дополнительные доступные издания, необходимые для углубленного изучения отдельных вопросов.

Учебное пособие написано в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования и предназначено для студентов техникумов и колледжей.

1 Термины и определения

1.1 Светотехнические величины

Свет – в широком смысле – электромагнитные волны различных частот; в узком смысле – видимое излучение с длиной волны от 380нм до 780нм.

(1нм = 10-9м)

Световой поток (Ф) – количество световой энергии, излучаемое источником света в единицу времени; т.е. это мощность лучистой энергии.

  Единицы измерения:

энергетическая – Ватт, Вт;

светотехническая – люмен, лм.

1 люмен – это излучение мощностью 1/683 Вт с длиной волны 540нм.

Сила света(I)– это пространственная плотность светового потока вдоль оси светового пучка, образующего угол в 1 стерадиан (ср).

  Единицы измерения:

энергетическая – Вт/ср;

светотехническая – кандела, кд.

1 кандела – это сила света в данном направлении от источника видимого света с затратой энергии 1/683 Вт/ср.

Освещенность (Е) – это поверхностная плотность светового потока, приходящаяся на единицу освещенной площади.

  Единицы измерения:

энергетическая – Вт/м2;

светотехническая – люкс, лк.

1 люкс – это равномерное освещение площади в 1м2 с затратой энергии 1/683 Вт/м2.

Яркость (L) – это пространственная плотность светового потока, приходящаяся на единицу освещенной площади.

  

Единицы измерения:

энергетическая – Вт/ср∙м2;

светотехническая – кд/м2; ранее эта единица яркости называлась НИТ.

Световая отдача (S)–показывает, с какой экономичностью подведенная к источнику света энергия преобразуется в видимый свет.

Единица измерения – лм/Вт.

Теоретически возможная светоотдача источников света – 683 лм/Вт, означающая, что вся подведенная к источнику света энергия превратилась в видимый свет.

Практически, у электрических источников света S=10-200 лм/Вт.

У неэлектрических источников света – светоотдача еще меньше.

1.2 Источники света и их характеристики

Естественные источники света – Солнце, Луна, звёзды, атмосферные электрические разряды и др.

Искусственные источники света – любое устройство, превращающее энергию любого вида в энергию оптического излучения. Наиболее экономичными из искусственных источников света являются электрические источники света.

Лампа накаливания– источник света, преобразующий энергию  проходящего по спирали лампы электрического тока в тепловую и световую.

Галогенная лампа – это лампа накаливания, но с добавлением в колбу лампы галогенов (соединения брома, хлора, фтора), что значительно улучшает характеристики лампы.

Люминесцентная лампа – это газоразрядная лампа низкого давления

(0,001- 0,2 атм), преобразующая с помощью люминофоров ультрафиолетовое излучение внутри лампы в видимый свет.

ГОСТ 6825-91 «Лампы люминесцентные трубчатые для общего освещения» вводит новое условное обозначение этих ламп.

Старое обозначение – ЛД80

Новое обозначение – SL80/38-760

Структура условного обозначения:

SL80/38 - 760

                                                        Свет

                                  Люминесцентная

                                Мощность, Вт (80)

                       Диаметр колбы, мм (38)

      Индекс цветопередачи, Rа – 70-79

         Цветовая температура, ºК (6000)

Компактная люминесцентная лампа – это люминесцентная лампа, предназначенная для непосредственной замены ламп накаливания.

Газоразрядная лампа – источник света, в котором оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в газах, парах или их смесях.

Это, как правило, лампы высокого и сверхвысокого давления (0,2-15 атм).

Светоизлучающие диоды – полупроводниковые источники света, в которых излучение возникает на границе «p-n» перехода при подаче на этот переход постоянного напряжения прямой полярности.

Для всех источников света важнейшими являются следующие пять характеристик:

  •  световая отдача (S) – лм/Вт;
  •  световой поток (ф) – лм;
  •  цветовая температура (Тц) – ºК;
  •  коэффициент цветопередачи (Rа);
  •  номинальный средний срок службы ( τн) – час.

Цветовая температура (Тц) – это условная температура источника света, при которой цвет его излучения совпадает с цветом рассматриваемого объекта.

 Образцовым источником света является Солнце с температурой поверхности 6000ºК, при которой цвета рассматриваемых объектов не искажаются.

Естественный солнечный свет могут создавать люминесцентные лампы; следовательно, их цветовая температура приближается к 6000ºК. Цвет голубого неба без Солнца – это источник света, у которого Тц= 6500ºК. Такой свет дают люминесцентные лампы типа ЛДЦ. Холодно-белый свет создают источникис

Тц = 5000º К – см. лампу ЛХБ.

Белый свет в яркий день создают источники с Тц = 4200º К – см. лампу ЛБ.

Лампы накаливания, натриевые лампы высокого давления имеют Тц = 2100º – 2800º К, что соответствует сверхтеплому белому свету, т.е. желтый, соломенный свет, а потому они не будут искажать красные и желтые цвета объектов, а все другие цвета – будут искажаться.

Коэффициент цветопередачи (Ra)– уровень соответствия естественного цвета объекта (при освещении его естественным солнечным светом) с цветом этого объекта при освещении его искусственным источником света.

Ra= 100 – цвет объекта не искажен;

Ra> 90 – очень хорошая цветопередача;

Ra = 80-89 – хорошая цветопередача;

Ra = 60-79 – удовлетворительная цветопередача;

Ra< 60 – плохая цветопередача.

Номинальный средний срок службы ( τн) – момент времени (в часах), когда горят 50% первоначально включенных ламп.

Лампы накаливания имеют τн< 1000 ч.

Газоразрядные лампы τн= 7500 – 50000 ч.

Пульсация светового потока – это изменение значения светового потока от максимального до минимального, при питании газоразрядных источников света переменным током. Оценивается коэффициент пульсации

где Фср– среднее значение светового потока

При частоте питающей сети 50 Гц, световой поток дважды за период проходит через нулевые значения, т.е. пульсирует с частотой 100 Гц. Однако наличие люминофорного покрытия колб ламп, несколько сглаживает пульсацию до величин:

  •  Кп = 22-23% - у ламп типа ЛБ и ЛТБ;
  •  Кп = 65% - у ламп типа ДРЛ.

Стробоскопический эффект – явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся объектов при освещении их пульсирующим световым потоком.

1.3 Световые приборы

Светильник – световой прибор, перераспределяющий, фильтрующий и преобразующий свет, излучаемый источником света, установленным в этом приборе.

Светораспределение светильника оценивают с помощью кривой силы света светильника.

Кривая сила света (КСС) – зависимость силы света светильника от продольных и поперечных углов, получаемых сечением светильника плоскостью – см. рисунок 1.1

1 – концентрированная (К);2 – косинусная (Д);3 – равномерная (М);4 – синусная (С).

ГОСТ 17677-82 «Светильники. Общие технические условия» классифицируется КСС на 7 типовых кривых – К; Г; Д; Л; Ш; М; С.  Если светильник имеет КСС не отвечающую условиям ни для одной из типовых кривых, то её называют специальной КСС. От типа КСС зависит расстояние между светильниками в ряду при освещении больших площадей. Светильники с широкой КСС (М; Ш) лучше подходят для помещений с низкими потолками.

ГОСТ 17677-82«Светильники. Общие технические условия» в обозначении светильника предусматривает следующая структура условного обозначения:


1.4 Системы и виды освещения

1.4.1 Системы освещения

Естественное освещение – освещение помещений светом неба, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях.

Искусственное освещение – освещение помещений с помощью электрических или других источников энергии, располагаемых на территории помещения.

Совмещенное освещение – освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Общее искусственное освещение – освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное освещение) или применительно к расположению оборудования (общее локализованное освещение).

Комбинированное искусственное освещение – искусственное освещение, при котором к общему искусственному освещению добавляется местное.

Местное освещение – освещение, дополнительное к общему, создаваемое светильниками, концентрирующими световой поток непосредственно на рабочих местах.

1.4.2 Виды освещения

Рабочее освещение – освещение, обеспечивающее нормируемые осветительные условия (освещенность, качество освещения) в помещениях и в местах производства работ вне зданий.

Аварийное освещение – освещение, предусматриваемое в случае выхода из строя питания рабочего освещения.

Аварийное освещение разделяется на эвакуационное и резервное.

Эвакуационное освещение – вид аварийного освещения для эвакуации людей или завершения потенциально опасного процесса.

Освещение больших площадей (антипаническое освещение) – вид эвакуационного освещения для предотвращения паники и безопасного подхода к путям эвакуации. Предусматривается для помещений площадью более 60м2

[9, раздел 7.108].

Резервное освещение – вид аварийного освещения для продолжения работы в случае отключения рабочего освещения.

Охранное освещение – разновидность рабочего освещения, устраивается по периметру территории предприятия, а также территории некоторых общественных зданий.

Дежурное освещение – освещение в нерабочее время.

2 Светотехническая часть расчета осветительных установок

производственных помещений

При проектировании осветительных установок (ОУ) условно выделяют светотехническую и электрическую части проекта. В светотехнической части разрабатываются такие основные вопросы, как выбор системы освещения, требуемой освещенности и коэффициента запаса, источников света и светильников, размещение светильников. В результате расчета определяется число и мощность ламп, обеспечивающих заданную освещенность.

2.1 Выбор системы освещения и нормированной освещенности

На выбор системы освещения оказывает влияние ряд факторов, главными из которых являются – разряд зрительной работы и наименьший размер объекта различения в мм(таблица А.2).

Применительно к механическим и инструментальным цехам, где работа на станках связана с контролем правильности установки и обработки детали с очень высокой точностью, то в этих цехах всегда применяют систему комбинированного освещения [11, 12.3.2], т.е. к общему равномерному освещению цеха добавляется местное освещение конкретного рабочего места.

Нормы освещенности при использовании естественного и искусственного освещения промышленных помещений регламентированы [9, таблица1].

Нормированные значения освещенности должны быть обеспечены в течении всего периода эксплуатации ОУ. Однако из-за старения и загрязнения ламп, светильников, помещений уровень освещенности со временем снижается.

Поэтому начальная освещенность должна быть несколько больше нормированной, что достигается введением коэффициента запаса Кз, значения которого также регламентированы (таблица А.3).

Применительно к механическим цехам, для разряда зрительной работы IIб, при системе комбинированного освещения, нормированная освещенность рабочих мест составит (таблицы А.2; А.3):

  •  всего – 3000лк;
  •  в т.ч. от общего освещения – 300 лк;
  •  коэффициент запаса – 1,4.

Нормы аварийного освещения регламентированы [9]и должны быть не менее 0,5 лк на всей свободной площади пола.

2.2 Выбор источников света

Для искусственного освещения помещений следует использовать энергоэкономичные источники света, а это относится к газоразрядным лампам

[7, 6.1.11]. Они обладают, по сравнению с лампами накаливания, высокой световой отдачей и большим сроком службы.

Применение ламп накаливания общего назначения для освещения ограничивается Федеральным законом от 23 ноября 2009 года № 261-Ф3. С 1 января 2011 года не допускается применение для освещения ламп накаливания общего назначения мощностью 100 Вт и более.

Согласно ПУЭ [7, 6.1.11] и СНиП [9, 7.106], для электрического освещения производственных помещений следует, как правило, применять газоразрядные лампы низкого давления (например люминесцентные), лампы высокого давления (например металлогалогенные типа ДРИ), ртутные лампы типа ДРЛ.

Определяющее значение при выборе типа источника света имеют высота помещения и требования к цветопередаче.

Применение люминесцентных ламп низкого давления типа ЛБ; ЛДЦ может быть обосновано в помещениях высотой не более 6-8 м, и при повышенных требованиях к цветопередаче (RA=85-89).

Для механических цехов нет повышенных требований к цветопередаче, а поэтому для этих цехов рекомендуют применение газоразрядных ламп высокого давления типа ДРИ или ДРЛ [11,12.3.2].

Технические характеристики газоразрядных ламп приводятся в приложении Б.

В качестве эвакуационного (аварийного) освещения можно использовать ртутно-вольфрамовые лампы высокого давления, которые мгновенно зажигаются и не имеют дросселей. Технические характеристики ламп приведены в приложении Б1.

2.3 Выбор типа светильника

При общем равномерном освещении горизонтальных поверхностей (см. механические цеха) следует выбирать тем более концентрированное светораспределение, чем более расчетная высота подвеса светильника (h) и нормируемая освещенность (E). При наибольших значениях указанных параметров (h; E) следует выбирать светильники с кривыми сил света (КСС): К – концентрированная или Г - глубокая.

При малых значениях h; E используют светильники с КСС типа М - равномерная [11, 12.1].

Технические данные светильников приведены в приложении Б данного пособия.

Для механических цехов рекомендуют использовать светильники типа ЛСП13; РСП18 и др.[11, 12.3.2].

2.4 Размещение светильников

При системе общего равномерного освещения лампами типа ДРЛ, ДРИ, рекомендуется располагать эти лампы по вершинам квадратных, прямоугольных или ромбических полей [5, 7]. Размещение светильников в плане и разрезе помещения представлены на рисунке2.1:

Рисунок 2.1 – Размещение светильников

H – высота помещения, м;

hc – расстояние светильников от перекрытия («свес»), м;

h – расчетная высота, м;

hp – высота рабочей поверхности, м;

L – расстояние между соседними светильниками или рядами светильников, м;

l – расстояние от крайних светильников или рядов до стен помещения, м;

A – длина помещения, м;

B – ширина помещения, м.


Распределение освещенности по освещаемой поверхности определяется типом КСС и отношением L/hp. Для каждой КСС существует наивыгоднейшее значение λ=L/hp, обеспечивающее наибольшую равномерность распределения освещенности и максимальную энергетическую эффективность, т.е. λ=f (КСС) –(таблица А.5).

Допускается увеличение λ не более чем на 30%, кроме КСС типа К [5,7].

Исходя из рисунка 2.1, определяется расчетная высота подвеса

светильников, м:

                                                    (2.1)

где h, H, hc,hp (рисунок 2.1)

Определяется расстояние между соседними светильниками в ряду (LA) и рядами светильников(LB), м:

                                                       (2.2)

где λ=f (КСС) – (таблица А.5)

Определяется число светильников в ряду:

                                                (2.3)

где  lа=(0,3 – 0,5)L - в зависимости от наличия вблизи стен рабочих мест, м [5,7]

Определяется число рядов светильников:

                                                 (2.4)

где lB=lA– [5, 7]

Полученные результаты округляются до ближайшего целого числа, после чего определяются фактические значения LAф, LBф:

,                                                    (2.5)

 ,                                                   (2.6)

Для прямоугольных помещений проверяется условие [5, 7]:

  ,                                                   (2.7)

Если , то необходимо уменьшить число светильников в ряду на один или увеличить число рядов на один, [5, 7];

Если , то необходимо увеличить число светильников в ряду на один или уменьшить число рядов на один, [5, 7].

Общее число светильников в помещении:

                                                        (2.8)

где n – общее число светильников в цеху

2.5 Определение мощности ламп

После того как выбран тип светильников и намечено их размещение, остается определить мощность ламп, которые должны быть установлены в светильниках для получения заданной освещенности.

Для расчета мощности ламп применяются два основных метода: коэффициента использования светового потока и точечный метод.

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения при отсутствии крупных затеняющих предметов.

Точечный метод предназначен для расчета освещения произвольно расположенных поверхностей при любом распределении освещенности.

2.5.1 Расчет мощности ламп по методу коэффициента использования светового потока.

Определяется расчетное значение светового потока одной лампы по

формуле:

                                              (2.9)

гдеЕН – нормируемое значение освещенности, лк; (таблица А.2);

КЗ – коэффициент запаса, (таблица А.3);

A – длина помещения, м;

B – ширина помещения, м;

Z – отношение средней освещенности к минимальной.

Z = 1,15 – для газоразрядных ламп типов ДРЛ, ДРИ и для ламп накаливания,[4, 6.2];

   n – число ламп в помещении;

  КИ – коэффициент использования светового потока осветительной установки (таблица А.6).

Значение КИ в большей степени зависит от коэффициентов отражения поверхностей помещения: потолка –ρп , стен – ρс, расчетной поверхности – ρр (обычно принимается 0,1) и от индекса помещения, iп :

,                                                 (2.10)

По найденному значению ФРвыбирается лампа (таблица Б.3) ближайшей стандартной мощности, значение светового потока которой (ФН) отличается от ФР не более чем на -10… +20%[4, 6.2].

При расчете люминесцентного освещения (например, лампами типа ЛБ) первоначально намечается число рядов (число световых линий, nB),  которое подставляется в формулу (2.9) вместоn. Тогда под ФР следует подразумевать световой поток люминесцентных ламп одного ряда. Определяется количество светильников в одном ряду по формуле :

                                         (2.11)

где nСВ – число люминесцентных ламп в одном светильнике;

ФН – световой поток одной лампы (таблица Б.2), лм;

ηСВ – КПД светильника.

Определяется расстояние между соседними светильниками в ряду (зазор между светильниками) по формуле:

                                              (2.12)

где lСВ – длина одного светильника, м.

В процессе расчетов необходимо следить, чтобы суммарная длина светильников в одном ряду LФ , не превышала длины помещения, т.е.:

                                         (2.13)

При этом расстоянии l не должно превышать 0,5∙h [5, 7].

Светотехнический расчет аварийного освещения также проводится по методу коэффициента использования светового потока, но с учетом [9, 7] «Аварийное освещение». Это касается норм аварийного освещения, типа источника света и светильников аварийного освещения.

3 Электротехническая часть расчета осветительныхустановок

производственных помещений

В электрической части проекта осветительной установки решаются задачи питания электроэнергией выбранных светильников и защиты сетей освещения. При этом проектирование ведется в следующей последовательности:

  •  выбор питающего напряжения;
  •  выбор схемы питания осветительной установки;
  •  расчет электрических нагрузок осветительной сети;
  •  защита осветительных сетей;
  •  расчет осветительных сетей;
  •  управление освещением;
  •  электробезопасность осветительной установки.

3.1 Напряжение осветительных сетей

Согласно [7, 6.1.13] для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения, как правило, должно применяться напряжение не выше 220В переменного или постоянного тока. В осветительных сетях применяется, как правило, глухозаземленная нейтраль в виде системы TN и напряжением 380/220В. Данная система заземления имеет три варианта исполнения:

  •  TN-C –4-хпроводная от источника до потребителя;
  •  TN-S – 5-и проводная от источника до потребителя;
  •  TN-C-S – 4-хпроводнаяот источника до вводно-распределительного устройства (ВРУ) и 5-и проводная от ВРУ до потребителя.

При проектировании новых промышленных объектов всегда применяют систему TN-S. Систему TN-C-Sприменяют на уже действующих промышленных предприятиях. Система TN-C в проектах уже не закладывается, т.е. не применяется.

Допустимые отклонения напряжения у осветительных приборов не должны превышать  +5% для наиболее удаленных светильников от источника питания

[2, 5.2].

3.2 Схемы питания осветительной установки

На большинстве промышленных предприятий электроснабжение осветительных установок осуществляется от общих для силовых и осветительных нагрузок трансформаторов с вторичным напряжением 0,23/0,4кВ.

Недостатком такого электроснабжения является то, что приодно- и двухсменном режиме работы из-за незначительной осветительной нагрузки в ночное время приходится оставлять включенными достаточно мощные цеховые трансформаторы. Это приводит не только к нерациональному расходу электроэнергии, но и к ускоренному перегоранию ламп вследствии повышения вторичного напряжения при снижении нагрузки трансформатора.

При выборе схем электрических сетей необходимо обеспечивать требуемую бесперебойность работы осветительной установки с учетом категории электроприемников по надежности электроснабжения, предусматривая независимый источник питания для светильников аварийного освещения.

Рабочее освещение питается, как правило, самостоятельными линиями от шин РУ до 1 кВ ТП. Питающая осветительная сеть в большинстве случаев выполняется двухступенчатой (рисунок 3.1)

К первой ступени относятся линии, связывающие ТП с промежуточными распределительными щитками освещения (РЩО), а ко второй – линии от РЩО до групповых щитков (ЩО). Иногда РЩО называются также магистральными щитками. Их применение объясняется ограниченностью числа автоматических выключателей в РУ до 1 кВ ТП и их большими номинальными токами.

Рисунок3.1 Двухступенчатая схема питания рабочего и аварийного освещения от двух однотрансформаторных подстанций

В небольших цехах РЩО могут не устанавливаться, а питающая одноступенчатая сеть присоединяется непосредственно к групповым щиткам (рисунок3.2)

Рисунок3.2 Одноступенчатая схема питания рабочего и аварийного освещения от двух однотрансформаторных подстанций

Сети освещения разделяются на питающие и групповые. К питающей сети относятся линии и электрооборудование от трансформаторных подстанций (ТП) или других точек питания до групповых щитков ( рисунки3.1; 3.2). К групповой сети относятся линии и электрооборудование от групповых щитков до светильников.

Согласно[7, 6.2.6] в начале каждой питающей линии устанавливаются аппараты защиты и аппараты включения (отключения). В начале групповой линии обязателен аппарат защиты, а отключающий (включающий) аппарат может не устанавливаться при наличии таких аппаратов по длине групповой линии или когда управление освещением осуществляется со стороны питающей линии.

Групповые сети выполняются, как правило, в виде магистральных одно-, двух- и трехфазных линий. Каждая линия имеет по всей длине одинаковое число проводников одного и того же сечения. Трехфазные групповые линии обязательны при подключении светильников с газоразрядными лампами высокого давления, с целью снижения пульсаций светового потока, причем «каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ…» [7, 6.2.10]. Возможен ряд вариантов распределения газоразрядных ламп между фазами L1,L2,L3 в трехфазной группе.

Наиболее часто на практике применяется распределение светильников по фазам так, как показано на рисунке3.3.

Рисунок3.3 Распределение ламп между фазами

Такое распределение обеспечивает в максимальной степени снижение пульсаций и относительно равномерную освещенность помещения при отключении одной или двух фаз линии.

3.3 Расчет электрических нагрузок осветительной сети

Расчет электрических нагрузок ведется с соблюдением «Норм технологического проектирования. Внутреннее освещение» [8, 3.79 – 3.105].

Расчетная нагрузка (РР) определяется исходя из суммарной установленной мощности ламп, полученной в результате светотехнического расчета. В осветительных установках с разрядными лампами расчетная нагрузка определяется с учетом потерь энергии в пускорегулирующей аппаратуре (ПРА).

                                       (3.1)

гдеКС – коэффициент спроса осветительной нагрузки [8, 3.81]:

КС = 0,95 – для питающих осветительных сетей;

КС = 1,0 – для групповых осветительных сетей и эвакуационного освещения;

КПРА – коэффициент, учитывающий потери вПРА газоразрядных ламп

[8, 3.79]:

КПРА = 1,2 – для люминесцентных ламп;

КПРА = 1,1 – для ДРЛ, ДРИ мощностью до 250 Вт;

КПРА = 1,05 – для ДРЛ, ДРИ мощностью 400 Вт и более;

PНi– номинальная мощность одной лампы (i-й лампы);

n – количество ламп, питающихся по линии.

При необходимости расчетная реактивная мощность осветительной нагрузки определяется по формуле:

                                                (3.2)

где tgφ – среднее значение коэффициента реактивной мощности осветительной сети.

Зная Qpи Pp можно найти полную мощность расчетной нагрузки Spи расчетный ток Ip :

                                             (3.3)

Расчетный ток для трехфазной сети (четырех- и пятипроводной):

                             (3.4)

Расчетный ток для однофазной сети (двух- и трехпроводной):

                                          (3.5)

Светильники на две и более люминесцентных ламп комплектуются ПРА, обеспечивающимиcosφне менее 0,9; а на одну – 0,85 [7]. Светильники с лампами ДРЛ, ДРИ при напряжении 220В имеют некомпенсированные ПРА со средним значением cosφ=0,5 [5, 12.2].

 3.4 Защита осветительных сетей

Все осветительные сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, а в некоторых случаях (жилые и общественные здания; взрыво- и пожароопасные зоны) также и от перегрузки [8, 3.91]. При выборе номинальных токов уставок аппаратов защиты (предохранители – Iн.пр ; автоматические выключатели – Iн.р.) следует обеспечивать селективность защиты, для чего рекомендуется, чтобы каждый ближайший к источнику питания аппарат защиты имел номинальный ток уставки на 1-2 ступени выше, чем предшествующий ему аппарат защиты со стороны потребителя. Данное указание не относится к вводным автоматам групповых щитков, которые не предназначены служить аппаратами защиты [8, 3.94].

Для отстройки аппаратов защиты от пусковых токов источников света должны обеспечиваться отношения тока аппарата защиты (Iн.пр; Iн.р) и расчетного тока защищаемой линии (Iр) (таблица В.5):

  •  номинальный ток плавкой вставки предохранителя:

Iн.пр=Kп Iр ,                                                           (3.6)

  •  номинальный ток расцепителяавтомата:

Iн.р=KпIр ,                                                     (3.7)

гдеKп – коэффициент (таблица B.5).

Технические характеристики автоматов серии BA 47(таблица B.4).

3.5 Расчет осветительных сетей

Расчет электрической сети освещения заключается в определении сечения проводов и кабелей, и согласования этих сечений с токами защитных аппаратов. Рассчитанное сечение жил, проводов и кабелей должно удовлетворять условиям механической прочности, допустимому нагреву и обуславливать потерю напряжения, не превышающую допустимых значений.

Действующие в настоящее время нормативные документы (ПУЭ; СНиП; ГОСТ), 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 (PEN) и защитных (PE) 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 мм2 по меди или 25 мм2 по алюминию. При больших сечениях фазных проводников он может иметь сечение, составляющее не менее 50% сечения фазных проводников.

Сечение PENпроводников должно быть не менее сечения Nпроводников и не менее 10 мм2 по меди и 16 мм2 по алюминию независимо от сечения фазных проводников.

Сечение PE проводников должно ровняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2 и 50% сечения фазных проводников – при больших сечениях.

Сечение PEпроводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не менее 2,5 мм2 при наличии механической защиты и 4 мм2 – при ее отсутствии.

Для однофазных линий групповой сети (сети до светильников, штепсельных розеток и других стационарных однофазных электроприемников) не допускается объединениеN и PE – проводников с целью образования PEN-проводника. Такие линии всегда необходимо выполнять трехпроводными: фазным проводником L, нулевым рабочим N, и защитным PE.

Кроме того, в однофазных линиях групповой сети не допускается:

  •  объединять как нулевые рабочие проводники N, так и защитные PE различных групповых линий;
  •  подключать нулевой рабочий проводник N и защитный PE на щитках под общий контактный зажим (на таких щитках должны быть выполнены отдельные шинки:N – изолированная и PE – неизолированная).

Сечение защитного PE – проводника должно равняться:

  •  сечению фазных проводников при сечении до 16 мм2;
  •  16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2;
  •  не менее 50% сечения фазных проводников при больших сечениях проводников.

Для разрядных ламп в трехфазных пятипроводныхпитающих и групповых линиях сечение нулевых рабочих проводников следует выбирать в соответствии с требованиями 7.1.45 [7].

При этом допустимую токовую нагрузку на провода, проложенные в трубах, следует принимать как для четырех проводов, проложенных в одной трубе [10].

Согласно [7, 2.1.14] в силовых и осветительных сетях сечения фазных проводников должны быть не менее 1,5 мм2 – для медных, и 2,5 мм2 – для алюминиевых проводников.

Выбор сечения проводов по нагреву производится из условия IдопIр с соответствующими поправками, указанными [7, 1.3].

3.5.1 Выбор сечения проводников по допустимой потере напряжения

Особенностями осветительных электрических сетей по сравнению с силовыми сетями являются: значительная протяженность и разветвленность, небольшие мощности отдельных электроприемников и участков сети, наличие установок рабочего и аварийного освещения. Чтобы световой поток ламп не падал ниже определенной величины, действующим ГОСТ [2] установлено, допустимое отклонение напряжения в пределах  ∆U= ±5%, т.е. 5% от номинального напряжения осветительной сети можно потерять до наиболее удаленного светильника от источника питания.

Тогда располагаемая (допускаемая) потеря напряжения в осветительной сети составит:

Uдоп=UххUmin – ∆Uтр ,                                            (3.8)

где  Uхх – напряжение холостого хода на шинах низкого напряжения

трансформатора, Uхх= 105%;

Umin – минимальное допустимое напряжение у наиболее удаленной лампы,

Umin= 95%;

Uтр – потеря напряжения в трансформаторе, к которому подключена осветительная установка, %

Uдоп=10 – ∆Uтр                                                     (3.9)

С учетом формулы (3.9)  допустимые потери напряжения в осветительных сетях - (таблицаB.6).

Определяется сечение провода по формуле

                                              (3.10)

где  ΣМуч – суммарный момент данного участка и всех последующих по направлению тока участков с этим же числом проводов в линии, что и на головном участке;

C – коэффициент, зависящий от материала проводника и напряжения сети (таблица В.7).

Определение момента нагрузки зависит от схемы сети освещения. В простой схеме, (рисунок 3.4), момент определяется, как произведение расчетной нагрузки Pр ламп на длину участка сети L

ΣM=PpL ,                                               (3.11)

Рисунок3.4 Простейшая схема осветительной сети

В схеме с ответвлениями, с равномерно распределенной нагрузкой, рисунок3.5, момент нагрузки определяется, как произведение мощности ламп на половину длины групповой линии

,                        (3.12)

Рисунок3.5 Схема осветительной сети с питающей и групповыми линиями

Если одна из групповых линий, например, l2-3– однофазная, то:

                                               (3.13)

где  αПР – коэффициент приведения момента от однофазной нагрузки к трехфазной (таблица B.8).

Для схемы приведенной на рисунке3.6 – двухступенчатая схема питания осветительной установки, – суммарный  момент соответственно определяется

(3.14)


Рисунок3.6 Расчетная схема осветительной сети с магистральным и групповым щитками освещения

Сечение проводов по участкам для схемы (рисунок 3.6):

  •  участок 1-2

,                                          (3.15)

  •  потеря напряжения на этом участке 1-2

                                             (3.16)

где SН≥ S1-2 – номинальное сечение проводов (таблица В.11).

  •  располагаемые потери напряжения для последующего участка сети от МЩ до ЩО и для потребителя 2-4 составляет:

                                         (3.17)

  •  участок 2-4:
  1.  сечение участка:

,

  1.  фактические потери напряжения на участке:

где   SНS2-4 ;

  •  участок 2-3:
  1.  момент научастке:

  1.  сечение участка:

,

фактические потери напряжения на участке:

где   SНS2-3 ;

  •  располагаемые потери для групповой сети (от щитка ЩО) составят:

,

  •  участок 3-5:
  1.  сечение участка:

,

б) фактические потери напряжения на участке:

где   SНS3-5 ;

  •  участок 3-8:
  1.  сечение участка:

  1.  фактические потери напряжения на участке:

Выбранные сечения SН проверяются:

  1.  на нагрев рабочим током

Iдоп Iр ,                                                         (3.18)

  1.  на соответствие с током защитного аппарата

 

Iдоп КЗ Iнр,                                               (3.19)

где  КЗ– кратность длительного допустимого тока по отношению к току защитного аппарата (таблица B.13).

  1.  по условиям механической прочности – [7,2.1.14]

–фактические потери напряжения до наиболее удаленного светильника (8 группа):

                     (3.20)

Результаты электрического расчета сводятся в (таблица 1.1; 2.1).

3.6 Управление освещением

В настоящее время в практике эксплуатации осветительных установок применяются два основных способа управления освещением: местное и централизованное.

Под местным понимается управление легкодоступными для персонала выключателями, переключателями и другими простыми аппаратами управления, устанавливаемыми внутри освещаемых помещений, в большинстве случаев у входа. Местное управление применяется, как правило, в небольших помещениях, размеры которых экономически не оправдывают установку отдельных осветительных щитков.

Под централизованным управлением понимается одновременное включение и выключение из одного места значительного числа светильников или всего освещения цеха, здания, помещения. Централизованное управление освещением может осуществляться с групповых щитков путем использования автоматических выключателей, защищающих групповые линии. При необходимости, когда позволяют условия, для управления освещением можно использовать вводные автоматы групповых или магистральных щитков.

Согласно [7, 6.5.10], при питании освещения цеха от подстанции, расположенной вне цеха, на каждом вводном устройстве (магистральный щит или групповой щиток) должен устанавливаться аппарат управления, например вводной автомат, позволяющий включать и отключать эти щитки.

При питании от одной линии (питающей линии) четырех и более групповых щитков с числом групп 6 и более на вводе в каждый щиток также устанавливается (рекомендуется) аппарат управления (вводной автомат). Эти вводные автоматы не являются аппаратами защиты. Их задача – включать и отключать весь щиток освещения [8, 3.95].

Освещение больших по площади помещений (несколько сотен или тысяч квадратных метров) целесообразно включать и отключать со щитков автоматами, установленными в этих щитках. Эти групповые автоматы являются уже аппаратами защиты.

Для очень крупных производственных корпусов (площадью в несколько десятков тысяч квадратных метров) устраивается централизованное дистанционное управление освещением из ограниченного числа мест (одно – два места). При таком управлении на питающих осветительных магистралях устанавливают магнитные пускатели (контакторы), а в пунктах управления – ключи управления и сигнальные лампы, обозначающие включенное или отключенное состояние освещения в корпусе.

Управление освещением безопасности и эвакуационным освещением можно производить с групповых щитков [7, 6.5.16].

3.7 Электробезопасность осветительной установки

При эксплуатации осветительной установки должно соблюдаться основное правило электробезопасности, изложенное в [7, 1.7.49].

Для обеспечения безопасности людей в процессе эксплуатации осветительной установки предусматривается:

  •  защита от прямого прикосновения – применением проводов и кабелей с соответствующей изоляцией и оболочек электрооборудования и аппаратов со степенью защиты не ниже IP20;
  •  защита от косвенного прикосновения – автоматическое отключение поврежденного участка сети автоматическими выключателями от сверхтоков в сочетании с системой заземления TN (защитное зануление) и основной системой уравнивания потенциалов;
  •  защитное заземление металлических корпусов светильников общего освещения с люминесцентными лампами, а также лампами типа ДРЛ, ДРИ в сетях с заземленной нейтралью осуществляется путем присоединения PE проводника источника питания к заземляющему винту корпуса светильника;
  •  на вводе в задние цеха выполняется система уравнивания потенциалов путем соединения между собой PE или PEN-проводника с металлическими трубами различных коммуникаций, входящих в это здание, например трубы горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления и т.п.

3.8 Техническая эксплуатация и обслуживание осветительных установок

Согласно [6, 1.2.1] эксплуатацию электроустановок должен осуществлять подготовленный электротехнический персонал предприятия. Обслуживание осветительных установок заключается в своевременной чистке светильников, окон и световых проемов, в проведении планово-предупредительных ремонтов, замене перегоревших ламп и другого электрооборудования, относящегося к осветительным установкам. На предприятиях должны разрабатываться и выполняться планы и графики осмотров, чисток светильников и замены выработавших свой ресурс ламп. Для люминесцентных ламп целесообразно применять групповой способ замены, при котором лампы заменяются по истечении примерно 80% средней продолжительности их горения, даже если они сохраняют работоспособность. Это способствует поддержанию требуемого уровня освещенности. Лампы типа ДРЛ или ДРИ вследствие их большой стоимости целесообразно заменять индивидуальным способом.

Применяемые при эксплуатации светильники рабочего и аварийного освещения должны быть только заводского изготовления и соответствовать требованиям ГОСТ и ТУ. Светильники аварийного освещения должны отличаться от светильников рабочего освещения знаками или окраской [6, 2.12.3].

При отключении рабочего освещения переключение на аварийное должно происходить автоматически или вручную, согласно проектным решениям, исходя из целесообразности по местным условиям и в соответствии с требованиями ПУЭ.

Использование автотрансформаторов для питания светильников на напряжение 12–50В не разрешается [6, 2.12.6].

При высоте подвеса светильников до 5м допускается их обслуживание с приставных лестниц и стремянок. В случае расположения светильников на большей высоте разрешается их обслуживание с мостовых кранов при соблюдении мер безопасности, установленных правилами безопасности и местными инструкциями.

Осмотр и проверка сети освещения  должны  проводиться  в следующие сроки[6, 2.12.16]:

  •  проверка исправности аварийного освещения при отключении рабочего освещения – 2 раза в год;
  •  измерение освещенности внутри помещений (в т.ч. отдельных рабочих мест, проходов и т.д.) – при вводе сети в эксплуатацию в соответствии с нормами освещенности, а также при изменении функционального назначения помещения.

Проверка состояния стационарного оборудования и электропроводки рабочего и аварийного освещения, испытание и измерение сопротивления изоляции проводов, кабелей и заземляющих устройств должны проводиться при вводе сети электрического освещения в эксплуатацию, а в дальнейшем по графику ППР, но не реже одного раза в три года. Результаты замеров оформляются актом (протоколом) в соответствии с нормами испытания электрооборудования.

4 Оформление чертежей графической части проектов осветительных установок

Основными чертежами проектов электрического освещения являются:

  •  план осветительной сети участка цеха;
  •  принципиальная схема питающей и распределительной сети.

Чертежи выполняют с учетом требований ГОСТ [3].

На плане осветительной сети наносят и указывают:

  •  строительные конструкции в виде упрощенных контуров сплошными линиями;
  •  наименования помещений;
  •  классы взрыва- и пожароопасных зон, категорию и группу помещения по [7, 7.3;7.4];
  •  нормируемую освещенность для каждого помещения;
  •  тип, мощность, высоту подвеса и расположение светильников или рядов светильников с привязкой к элементам строительных конструкций;
  •  электрооборудование на напряжение до 1кВ, относящиеся к питающей сети (распределительные щиты, щиты станций управления, распределительные ящики и шкафы управления), и их обозначения;
  •  групповые щитки и их обозначения;
  •  понижающие трансформаторы;
  •  выключатели, штепсельные розетки;
  •  линии питающей, групповой сети и сети управления освещением, их обозначения, сечения, а при необходимости –марку и способ прокладки.

Кроме того, на планах следует указывать количество проводов (жил кабеля) на участках и фазу, к которой подключается данный светильник (при трехфазной групповой сети).

Принципиальные схемы питающей и распределительных сетей выполняют в однолинейном изображении в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД на выполнение электротехнических схем и с требованиями ГОСТ [3].

Примеры выполнения чертежей осветительных установок приведены в графической части (лист 1,2), а условные графические обозначения в осветительных сетях, приведенных в таблице В.14.


5 Примеры расчетов электрического освещения

5.1 Расчет  осветительной сети рабочего освещения участка механического

цеха с использованием газоразрядных ламп высокого давления (ГЛВД)

5.1.1 Светотехническая часть расчета

Исходные данные:

а) помещение – участок механического цеха;

б) размеры участка - А×В×Н = 56×36×8,5 (м);

в) среда цеха – пыльная, сухая;

г) коэффициенты отражения (Таблица А.1):

1) потолка – ρп= 0,1;

2) стен – ρс = 0,1;

3) рабочей поверхности – ρр = 0,1.

д) разряд зрительной работы – II б. – зрительная работа требует различать

объекты размером от 0,15 до 0,3 мм  (Таблица А.2).

Система освещения

Согласно СНиП [9, 4.2] и для разряда зрительной работы II б, должна применяться система комбинированного освещения цеха, при которой к светильникам общего освещения цеха добавляются светильники местного освещения

рабочих мест, например рабочее место фрезеровщика.

Норма освещенности рабочего освещения

Согласно (таблица А.2) для разряда зрительной работы II б, при системе комбинированного освещения, нормальная освещенность рабочих мест должна составлять:

  •  всего – 3000 лк;
  •  в т.ч. от общего освещения – 300 лк (таблица А.2);
  •  коэффициент запаса – КЗ = 1,4 (таблица А.3).

Тип источника света

Согласно [9, 7.4], [7, 6.1.11] принимается для общего  освещения участка

ГЛВД типа ДРЛ (дуговая, ртутная, люминесцентная).  

Тип светильников

Для механических цехов, согласно [4, 5] рекомендуются типы светильников: РСП05,РСП10,РСП18.

Принимается к установке светильник типа РСП18 со следующими данными (Таблица Б.9):

– кривая силы света – глубокое светораспределение ( КСС «Д»);

– КПД –η= 75%;

– мощность устанавливаемых ламп ДРЛ – от 250 до 1000 Вт;

– эксплуатационная группа – 3;

– высота подвеса – h = 6…12 м.

Размещение светильников на участке цеха

Согласно [5, 7] применяется равномерное, прямоугольное размещение светильников, приведенное на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Расположение светильников

L   – расстояние между светильниками по длине и ширине цеха;

l  – расстояние от крайних светильников до стен цеха;

Н  – высота цеха, А – длина цеха, В – ширина цеха;

h  – расчётная высота подвеса светильников;

hр – высота рабочей поверхности, hр ≤ 0,80 м [5, 7];

hc – высота свеса светильников, hс ≤ 1,50 м [5, 7].

Определяется высота подвеса

h = H – (hc + hp) = 8,50 – (1,50+0,80) =6,20  м.

Определяется расстояние между соседними светильниками в ряду LА и рядами светильников LВ

LА =LВ=λ∙h= 1,4 ∙ 6,20 = 8,68 м,

где  λ=f(КСС) -  (таблица А.5).

Определяется расстояние от крайних светильников или рядов светильников

до стены

l = 0,3∙LВ=0,3∙8,68 =2,60м,

где  l=(0,3 – 0,5)L[5, 7].

Определяется количество светильников в одном ряду

nА = ( А/LА ) + 1 =(56/8,68)+1 = 7,45шт,

принимается  nА = 8 шт, следовательно,  расстояние между светильниками в

ряду будет равно

м.

Определяется   количество рядов светильников

nВ= ( В-l)/LВ )+1= (36-2,60)/8,68)+1 = 4,84шт,

принимается  nВ = 5шт, следовательно,  расстояние между рядами

светильников  будет равно

м.

Определяется  общее количество светильников

n = nАnВ = 5 ∙ 8 = 40 шт.

Расчет рабочего освещения по методу коэффициента использования

светового потока

Определяется индекс помещения, iп

iп ==3,53.

Определяется коэффициент использования светового потока, Ки (таблица А.6)

Ки=f(iп) = 69,6%= 0,69.

Определяется расчётный световой поток одной лампы, Фр

Фр= = =34976 лм,

где Z – коэффициент характеризующий неравномерность освещенности, для ламп накаливания и ГЛВД Z = 1,15 [4, 6].

Выбор  стандартной  лампы и светильника:

Выбирается лампа ДРЛ-700, у которой Рн=700Вт

Фн=41000лм (таблица Б.3).

Выбирается светильник РСП18-700-001 (таблицаБ.9).

Определяется фактическая освещённость цеха, Еф

Ефннр)=300(41000/34976)=351 лк>Ен

Eф= (Eф/Ен) ∙ 100= (351/300) ∙ 100=117% ,

т.е. 17% сверх нормы, при допустимой  Eф = ( -10 …+20) %  по [4, 6].

Определяется  установленная мощность 40 светильников, ∑Руст

Руст =Рн.свn =700 ∙ 40 = 28000 Вт = 28 кВт.

5.1.2 Электрическая часть расчета

Исходные данные:

а) источник электроснабжения –  внутрицеховая комплектная трансформа-

торная подстанция (КТП-ВЦ 1);

б) мощность трансформатора  Sн=630 кВ·А;

в) коэффициент загрузки трансформатора  Кз= 0,74;

г) коэффициент мощности на шинах 0,4 кВ КТП-ВЦ 1 - cosφ= 0,99

(с учетом компенсации реактивной мощности).

д) результаты светотехнического расчета:

1) количество светильников в ряду nА = 8 шт;

2) количество рядов светильников nВ = 5 шт;

3) мощность установленной лампы  Рн=700Вт.

Величина питающего напряжения

В соответствии с [7, 6] для питания светильников общего назначения должно приниматься  напряжение не выше 380/220 В переменного тока при заземленной нейтрали, не выше 220 В при изолированной нейтрали. Для питания отдельных ламп применяется, как правило, напряжение 220В. Для питания специальных ламп такие как ДРЛ, ДРИ, ДНаТ допускается напряжение выше 220 В, но не выше 380 В [4, 11]. Принимается напряжение 380/220 В  с системой TN-S (система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении). Для аварийных светильников выбирается однофазная сеть 220 В.

В трехфазных группах, для ограничения коэффициента пульсации, а так же для сохранения уменьшенной освещенности по всей площади цеха при отключении одной или двух фаз, присоединяются отдельные лампы ДРЛ к фазам сети в следующем порядке [4, 3]:

А-В-С-А-В-С ………1 ряд              

В-С-А-В-С-А ………2 ряд               

С-А-В-С-А-В ………3 ряд

А-В-С-А-В-С ………4 ряд

В-С-А-В-С-А ………5 ряд              

Принятая схема питания сетей освещения

Согласно исходным данным, питание цеха осуществляется от КТП. Питание рабочего щита освещения будет осуществляться непосредственно с КТП-ВЦ 1  10/0,4 кВ, а питание аварийного щита освещения с КТП-ВЦ 2 соседнего цеха.  Схема электроснабжения осветительной сети представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Одноступенчатая  схема питания рабочего и аварийного

освещения от двух однотрансформаторных подстанций.

В  качестве щитка рабочего освещения выбирается щит распределительный навесной типа ЩРн-24з-0 36 УХЛ3 (таблица В.1) а в качестве щитка аварийного освещения ЩРн-9з-0 36 УХЛ3 (таблица В.1). В щитках вводные и групповые АВ серии ВА. (таблица В.4).

Среда в цеху пыльная, сухая, поэтому питающая линия выполняется кабелем марки ПвВГнг(В)-LS (силовой кабель с медными жилами, с изоляцией из силанольносшитого полиэтилена в оболочке из ПВХ пластика пониженной пожароопасности с низким дымо- и газовыделением). Прокладка выполняется  открыто (на стойках, непосредственно по строительным основаниям). Групповые линии выполняются проводом марки  ПВ-1 (таблица В.9), с медной жилой, с поливинилхлоридной изоляцией, одножильный, на напряжение 660 В выпускаемый с сечением жил от 0,5 до  95 мм2. Прокладка выполняется открыто, с креплением на монтажных рейках и уложенных в лотки. Для питания аварийных светильников  применяется  кабель марки  ВВГнг-FRHF (кабель силовой с медными жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена. Кабель предназначен для групповой прокладки, огнестойкий  не содержащий галогенов и не распространяющий горение). Его прокладка выполняется совместно с рабочим освещением.[7, 6.2.13]

Определение электрической нагрузки осветительной сети

Расчетная схема для подсчета нагрузок, выбора АВ, сечений проводов и

определения потерь напряжения для рабочего освещения приведена на

рисунке 5.2.

Длины участков на рисунке 5.2  указаны из плана прокладки сетей освещения (лист 1) графической части данного методического пособия.

Рисунок 5.2 - Расчетная схема сети рабочего освещения

Определяются расчетные нагрузки питающей сети

кВт,

где  n – число светильников;

Кс=0,95 – коэффициент спроса [8, 3.81];

КПРА= 1,1– учитывает  потери  в  пускорегулирующей  аппаратуре  [8, 3.79].

А.

Определяются расчетные нагрузки групповой сети рабочего освещения

Р2-3=Р2-4=Р2-5=Р2-6=Р2-7=Ргр

кВт,

где Кс= 1,0 – для групповых линий [8, 3.80]

А.

Определяется допустимая потеря напряжения в осветительной сети по

(таблица В.6) Uдоп= f(Sн,Кз,cosφ):

Uдоп= 5,2%.

Сечение проводников выбираются по допустимой потере напряжения с последующей проверкой на нагрев рабочим током. Линии питающей сети рассматриваются как симметрично нагруженные[8, 3.104].

Определяется сечение питающей линии

Sуч. =

где  ∑Муч.– суммарный момент данного участка и всех последующих по направлению тока участков с этим же числом проводов в линии, что и на головном участке;

С=72 – коэффициент зависящий от материала проводника и напряжения сети  (таблица В.7).

Определяются моменты участков

Муч.= Руч.·уч.

М1-2=Р1-2·1-2 =29,26·15=438,90 кВт·м

М2-3=Р2-3·2-3 =6,16·(28+58/2)=351,12 кВт·м

М2-4=Р2-4·2-4 =6,16·(19+58/2)=295,68 кВт·м

М2-5=Р2-5·2-5 =6,16·(11+58/2)=246,40 кВт·м

М2-6=Р2-6·2-6 =6,27·(9+58/2)=234,08 кВт·м

М2-7=Р2-7·2-7 =6,27·(14+58/2)=264,88 кВт·м

Определяется суммарный момент участков, ∑М

М = М1-2+М2-3+М2-4+М2-5+М2-6+М2-7 =

          = 438,90+351,12+295,68+246,40+234,08+264,88=1831,06кВт·м

Определяется сечение питающей линии по формуле (5.19)

S1-2=   =мм2

По (таблица В.12) – выбирается пятижильный кабель марки

ПвВГнг(В)-LS-1-5×10  с Iдоп= 60 А.

Выполняется проверка выбранного сечения кабеля по нагреву

IдопI1-2; 60А≥ 44,90А,

условие выполняется.

Определяются фактические потери напряжения на участке 1-2

U1-2=.=%.

Определяются допустимые потери напряжения в групповых линиях, Uдоп.гр

Uдоп.гр=Uдоп-U1-2 =5,2-1,02 =4,18 %.

Определяется сечение групповых линий по формуле (5.19)

S2-3 =  =мм2,

принимаетсяS2-3 =1,5мм2.

S2-4 =  =мм2,

принимаетсяS2-4 =1,5мм2.

S2-5 =  =мм2,

принимаетсяS2-5 =1,5мм2.

S2-6 =  =мм2,

принимаетсяS2-6 =1,5мм2.

S2-7 =  =мм2,

Принимается S2-7 =1,5мм2.

По (таблица В.11) – на каждую группу выбирются пять одножильных проводов марки ПВ1-5х1,5 с Iдоп= 15,5 А, так как сечение медных проводов, по условию механической прочности меньше 1,5 мм2 не применяется [ГОСТ  Р 50571.15].

Выполняется проверка выбранного кабеля на нагрев по соотношению (5.21)

Iдоп Iгр ; 15,5А ≥  9,45А.

Определяются фактические потери напряжения до наиболее удаленных светильников по формуле (5.22), Uф

U2-3= %.

Uф =U1-2 + U2-3 Uдоп

Uф =1,02+3,25=4,27 ≤ 5,2 %,

условие выполняется.

Выбор защитной аппаратуры рабочего освещения

Согласно [8, 3.91]  осветительная сеть должна иметь защиту от токов

короткого замыкания (КЗ).

Выбирается автоматический выключатель (ВА) QF1  на отходящем фидере от КТП-ВЦ 1 (КТП) до ЩО1 по формуле

Iнр=Кп·I1-2=1,4·44,9= 62,86 А,

где   Iнр – номинальный ток теплового расцепителя автомата

Кп=1,4 – учитывает отстройку от пусковых токов (таблица В.5).

По (таблица В.4)  выбирается ВА серии ВА 47-100 3Р 80А характеристика С,  для защиты распределительных и групповых сетей.

Выбирается вводной ВА группового щитка, QF2

Согласно [8, 3.94]  вводные ВА групповых щитков не предназначены служить аппаратами защиты, и для обеспечения устойчивости ВА к токам КЗ комбинированные расцепители аппаратов следует выбирать на  наибольший ток для данного типа ВА. Выбирается ВА  серии  ВА 47-100 3Р 100А.

Выбирается групповые АВ по формуле (5.25), QF3, QF4, QF5, QF6, QF7

Iнр=Кп·Iгр=1,4·9,45= 13,23 А,

По (таблица В.4)  выбираются ВА серии ВА 47-29 3Р 16А характеристика С.

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников питающей сети S1-2 требуемому коэффициенту защиты Кз по условию

IдопКз·Iнр;  53≥1·80,

где  Кз=1–кратность длительно допустимого тока проводника по отношению к номинальному   току    или   току    срабатывания    защитного    аппарата

(таблица В.12).

условие не выполняется, поэтому принимается S1-2=16 мм2 с Iдоп=80 А. По условию (5.26) проверяется выбранное сечение

IдопКз·Iнр;  80≥1·80,

принимается ПвВГнг(В)-LS-1-5х16.

Проверяется соответствие выбранного сечения проводов групповой сети

S2-3,S2-4,S2-5,S2-6,S2-7  требуемому коэффициенту защиты Кз по условию(5.26)

Так как сечения и защитные аппараты групповых линий выбраны одинаковыми проверку достаточно выполнить для одного участка

IдопКз·Iнр;  23≥1·16,

условие выполняется, принимается ПВ1-5х1,5.

Результаты   электрического   расчета   рабочего   освещения   заносятся  в

таблицу 5.1.

5.2 Расчет  осветительной сети аварийного освещения участка механического цеха с использованием ртутно-вольфрамовых ламп.

5.2.1 Светотехнический расчет осветительной сети

Тип аварийного освещения

Согласно [9, 7] аварийное освещение подразделяется на эвакуационное и резервное. Эвакуационное подразделяется на: освещение путей эвакуации, эвакуационное освещение зон повышенной опасности и эвакуационное освещение больших площадей (более 60м2), называемое антипаническим, направленное на предотвращение паники и обеспечение условий для безопасного подхода к путям эвакуации. В качестве аварийного освещения принимается антипаническое освещение.

Норма освещенности эвакуационного освещения

Согласно [9, 7] минимальная освещенность больших площадей должна быть не менее 0,5 лк на всей свободной площади пола. За норму освещенности принимается значение Ен.а=3лк, что больше минимальной освещенности и обеспечивает требуемую видимость при отключении рабочего освещения. Значение коэффициента запаса КЗ= 1,4 (таблица А.3).Для   эвакуационного   освещения   принимается   ртутно-вольфрамовая лампа высокого давления типа ДРВ.

Тип светильника для аварийного освещения

Для аварийного освещения принимается к исполнению светильники типа НCП17-200-003 (таблица Б.7) с лампой дуговой ртутно-вольфрамовой – ДРВ ML160 PHILIPS (таблица Б.1). ДРВ – это лампа, внутри которой в одной и той же колбе находятся разрядная трубка ртутной лампы высокого давления и спираль лампы накаливания, соединённые последовательно, колба прозрачная и изнутри покрыта люминофором. Наполнитель колбы смесь аргона с азотом, наполнитель горелки пары ртути. По сравнению с лампами накаливания они обладают более высокой цветопередачей, более высокой светоотдачей 30-60 лм/Вт и световым потоком. Лампы  ДРВ работают без пускорегулирующей аппаратуры (ПРА),

время зажигания таких ламп – мгновенно после включения.

Светильники  с  лампой  ДРВ   имеют    характеристики   приведенные   в

(Tаблица Б.1,Б.7):

– кривая силы света – полуширокая (КСС «Л»);

– КПД –η = 80% ;

– мощность установленной лампы – Рн= 160 Вт;

– световой поток лампы - Фн=3100 лм.

Расчет аварийного освещения по методу коэффициента использования

светового потока

Определяется количество аварийных светильников

n =  ==  5,23 шт,

принимается n= 5 шт.

Определяется расчётный световой поток по формуле (5.11),

Фр= = = 3244,14  лм.

Определяется фактическая освещённость цеха аварийными светильниками по формуле (5.12)

Еф.а.н.а.нр)=4(3100/3244,14)=3,82 лк,

или в процентах  , что допустимо

Eф = ( -10 …+20) % [4, 6]

Принимается произвольное размещение аварийных светильников с учетом обеспечения равномерного освещения всей площади.

План расположения светильников рабочего и эвакуационного освещения приведен на плане прокладки сетей освещения (лист 1) графической части методического пособия.

       5.2.2 Электический расчет осветительной сети

Рисунок 5.3 - Расчетная схема сети аварийного освещения

Определяются расчетные нагрузки питающей сети аварийного освещения по формуле (5.15)

кВт,

где  Кс=1 – коэффициент спроса для аварийного освещения [4, 12.1].

А.

Определяются расчетные нагрузки групповой сети аварийного

освещения по формулам (5.17),(5.18)

Р9-10=Р9-11=Р9-12=Р9-13=Р9-14=Ргр.а.

кВт,

где Кс= 1,0 – для групповых линий [4, 12.1].

А.

Определяется допустимая потеря напряжения в осветительной сети, Uдоп

по (таблица В.6) Uдоп= f(Sн,Кз,cosφ):

Uдоп= 5,2%

Сечение проводников выбираются по допустимой потере напряжения с     последующей проверкой по нагреву.

Определяются моменты участков по формуле (5.20)

                               М8-9=Р8-9·8-9 =0,80·42=33,60 кВт·м;

М9-10=Р9-10·9-10=0,16·(16+16)=5,12 кВт·м;

  М9-11=Р9-11·9-11=0,16·(8+23)=4,96 кВт·м;

М9-12=Р9-12·9-12=0,16·(12+32)=7,04 кВт·м;

М9-13=Р9-13·9-13=0,16·(20+40)= 9,60 кВт·м;

М9-14=Р9-14·9-14=0,16·(28+48)=12,16 кВт·м.

Определяется суммарный момент участков аварийного освещения

М = М8-9+М9-10+М9-11+М9-12+М9-13+М9-14=

=33,60+5,12+4,96+7,04+9,60+12,16=72,48 кВт·м.

Определяется сечение питающей линии по формуле (5.19)

S8-9 =мм2,

где С=12 – коэффициент зависящий от материала проводника и напряжения сети  (таблица В.7).

По (таблица В.12) – выбирается трехжильный кабель марки ВВГнг-FRHF-1- -3х1,5 с Iдоп= 15,5 А.

Выполняется проверка выбранного кабеля по нагреву по соотношению (5.21)

IдопI8-9; 15,5А≥ 3,64А,

условие выполняется.

Определяются фактические потери напряжения на участке 8-9 по формуле (5.22),

U8-9=%.

Определяются потери напряжения в групповых линиях по формуле (5.23)

Uдоп.гр.а=Uдоп-U8-9 =5,2-1,87 =3,33  %.

Определяется сечение групповых линий по формуле (5.19)

S9-10 =  =мм2,

принимается S9-10 =1,5мм2.

S9-11 =  =мм2,

принимается S9-11 =1,5мм2.

S9-12 =  =мм2,

принимается S9-12 =1,5мм2.

S9-13 ==мм2,

принимается S9-13 =1,5 мм2.

S9-14 ==мм2,

принимается S9-14 =1,5мм2.

По (таблица В.12) – на каждую группу выбирается кабель ВВГнг-FRHF-1-3х1,5 с Iдоп=15,5 А.

Выполняется проверка выбранного кабеля на нагрев по соотношению (5.21)

IдопIгр; 15,5А≥ 0,73А.

Определяются фактические потери напряжения до наиболее удаленных светильников по формулам (5.22),(5.24)

U9-14= %;

Uф.а=U8-9 + U9-14 Uдоп=1,87+0,68=2,55 ≤ 5,2 %,

условие выполняется.

Выбор ВА аварийного освещения

Выбирается ВА QF8 на отходящем фидере от КТП-ВЦ 2 до ЩАО1 по формуле (5.25)

Iнр=Кп·I8-9=1,4·3,64= 5,1 А,

где Кп=1,4– учитывает отстройку от пусковых токов (таблица В.5).

По (таблица В.4)  выбираем ВА серии  ВА 47-29 2Р  6А с характеристикой В, которую производитель рекомендует для защиты электроприборов и освещения. Двухполюсный ВА предусматривается  не только как аппарат защиты, но и как аппарат оперативного управления освещением (для одновременного отключения обоих проводов линии) [8, 3.86].

Выбор вводного ВА QF9 группового щитка

Согласно [8, 3.94]  вводные ВА групповых щитков не предназначены служить аппаратами защиты, и для обеспечения устойчивости ВА к токам короткого замыкания комбинированные расцепители аппаратов следует выбирать на  наибольший ток для данного типа ВА. Соответственно выбирается ВА серии ВА 47-29 2Р 63А (таблица В.4).

Выбираются групповые ВА по формуле (5.25),QF10,QF11,QF12,QF13,QF14

Iнр=Кп·Iгр.а=1 ·0,73= 0,73 А,

По (Таблица В.4)  выбирается ВА серии  ВА 47-29 1Р 1А характеристика В.

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников питающей

сети S8-9   требуемому коэффициенту защиты Кз по условию(5.26)

IдопКз·Iнр;15,5 ≥ 1·1

условие выполняется, поэтому принимается кабель ВВГнг-FRHF- 1( 3х1,5 ).

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников групповой сети S9-10,S9-11,S9-12,S9-13,S9-14  требуемому коэффициенту защиты Кз по условию(5.26)

Так как сечения и защитные аппараты групповых линий выбраны одинаковыми, проверку достаточно выполнить для одного участка

IдопКз·Iнр; 15,5 ≥ 1·1,

условие выполняется выбирается кабель ВВГнг-FRHF- 1-3х1,5.

Результаты  электрического расчета аварийного  освещения заносятся  в таблицу 5.2.

5.3 Расчет  осветительной сети рабочего освещения участка механического цеха с использованием газоразрядных ламп низкого давления (ГЛНД)

5.3.1 Светотехнический расчет

Исходные данные:

а) помещение – участок механического цеха;

б) размеры участка - А×В×Н = 56×36×8,5 (м);

в) среда цеха – пыльная, сухая;

г) коэффициенты отражения(таблица А.1):

1) потолка – ρп = 0,1;

2) стен – ρс = 0,1;

3) рабочей поверхности – ρр = 0,1.

д) разряд зрительной работы – II б. – зрительная работа требует различать

объекты размером от 0,15 до 0,3 мм  (таблица А.2).

 Система освещения

Согласно (таблица А.2) для разряда зрительной работы II б принимается комбинированное освещение. Систему комбинированного освещения рекомендуется применять при выполнении точных зрительных работ, относящихся к I, II, III и IV разрядам по СНиП на рабочих поверхностях, где общее освещение создает тени (штампы, станки механической обработки). Система комбинированного освещения включает, помимо общего освещения, местное освещение рабочих мест.

Преимущества комбинированного освещения перед общим определяются следующими показателями: повышением видимости; возможностью обеспечения одинаковых условий освещения на однотипных рабочих поверхностях, создания высоких уровней освещенности на вертикальных и наклонных поверхностях, освещения внутренних полостей обрабатываемых изделий, а также меньшими эксплуатационными расходами при больших уровнях освещенности.

Норма освещенности рабочего освещения

Согласно (таблица А.2) для разряда зрительной работы II б, при системе

комбинированного освещения, нормальная освещенность рабочих мест должна

составлять:

– всего – 3000 лк;

– в т.ч. от общего освещения Ен= 300 лк(таблица А.2);

– коэффициенте запаса – Кз = 1,4 (таблица А.3).

Тип источника света

Согласно [9, 7.112] и [7, 6.1.11]  для обеспечения высокой точности передачи цветов применяется к исполнению для общего и аварийного (эвакуационного) освещения участка цеха  - прямые люминесцентные лампы типа ЛБ-80, у которых: Рн = 80 Вт, Флн = 5400 лм св=1514,2 мм (таблица Б.2).

Тип светильников

Для участка механического цеха согласно [4, таблица 5.10] рекомендуется применение  светильников с люминесцентными лампами типа ЛСП, ПВЛМ. Принимается к исполнению светильник типа ПВЛМ 2х80, со следующими характеристиками (таблица Б.8):

–  кривая силы света, (КСС)– «М» (равномерная);

– КПД – η= 70%;

– Число ламп и их мощность – 2×80Вт;

– эксплуатационная группа – 4 (условный номер группы – 6);

– тип лампы – ЛБ-80-1, Фн=5400 лм;

–длина светильника - св=1655 мм.


Размещение светильников на участке цеха

Определяется высота подвеса светильников по формуле (5.1)

h = Hр – (hc + hp) = 4 – 0,80 =3,20  м,

где   hcвысота «свеса» с потолка; принимается равным 0 м [7, 6.6.4], допускается  (0…1,5 м);

Hрвысота подвеса несущего троса;

hpвысота рабочей поверхности, по которой нормируется Ен , принимается значение равное 0,80 м [5, 7].

Определяется расстояние между рядами светильников по  формуле (5.2), LВ

По (таблица А.5) согласно типу КСС – М ( равномерная) выбирается коэффициент λ – это отношение L/h которое принимается равным 2,4 при допустимом (1,8…2,6).

LВ= λ∙h=2,4∙3,20= 7,68 м,

где – λ =L/h=f(КСС)[5, таблица 7.1]

L – расстояние между рядами светильников.

Определяется расстояние от крайних светильников или рядов светильников до стены по формуле (5.3),l

По [5, 7] в зависимости от наличия рабочих мест вблизи стен принимается значение l=(0,3…0,5)LВ

l = 0,34∙LВ=0,34∙7,68 = 2,61 м.

Определяется   количество рядов светильников по формуле (5.6), nВ

принимается  nВ = 5 рядов, следовательно  расстояние между рядами светильников по формуле (5.7)  будет равно

м.

Расчет рабочего освещения по методу коэффициента использования

светового потока

Определяется индекс помещения по формуле (5.9)

iп == 6,85.

Определяется коэффициент использования светового потока, по (Таблица А.6):

Ки=f(iп) = 83,5%= 0,84.

Определяется расчётный световой поток ламп одного ряда по  формуле (5.11)

Фр= = =223087,90 лм,

где Z – учитывает неравномерность освещения и в значительной степени зависит от отношения L/h. Если величина L/h находится в рамках рекомендованных значений (таблица А.5), то для ГЛНД расположенных в виде светящихся линий Z =1,10 [5, 8.1].

Определяется количество светильников в одном ряду

nар/(nсв∙Фн∙ηсв)=223087,9/(2 54000,75) =27,50 шт,

принимается к исполнению значение nа равное 28 шт.

Определяется фактическая дина всех  светильников

Lф=na∙ℓ= 28∙1,655=46,34 м.

Определяется зазор между светильниками

ℓ’ == = 0,35м = 35 см.

Определяется общая длина световой линии

Lо=Lф+ ℓ’∙ (nа – 1) = 46,34+ 0,35∙ (28-1) = 55,79 м.

Проверяется соотношение LоА

55,79 м<А =56м,

таким образом, 28 светильников умещаются по длине участка цеха.

Определяется общее количество светильников в цеху

n=na∙nв = 28∙ 5=140 шт.

Определяется  установленная мощность 140 светильников по формуле (5.14),

Рнл =Рн.св.n = 2∙80 ∙ 140=22400= 22,40 кВт.

5.3.2 Электрическая часть расчета

Исходные данные:

а) источник электроснабжения –  внутрицеховая комплектная трансформа-

торная подстанция (КТП-ВЦ 1);

б) мощность трансформатора - Sн=630 кВ·А;

в) коэффициент загрузки трансформатора - Кз= 0,74;

г) коэффициент мощности на шинах 0,38 кВ КТП-ВЦ 1  - cosφ= 0,99 (с учетом компенсации реактивной мощности).

1) количество светильников в ряду nА = 28 шт;

2) количество рядов светильников nВ = 5 шт;

3) мощность установленной лампы  Рн=2х80 Вт.

Величина питающего напряжения

В соответствии с [7, 6.1.20] для питания светильников общего назначения должно приниматься  напряжение не выше 380/220 В переменного тока при заземленной нейтрали, не выше 220 В при изолированной нейтрали. Принимается напряжение 220 В  с системой TN-S (система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении). Однофазные групповые линии рабочего и аварийного освещения следует выполнять трехпроводными (L,N,PE), а трехфазные питающие сети  - пятипроводными с отдельнымиN- иPE- проводниками. Для ограничения коэффициента пульсации, а так же для сохранения уменьшенной освещенности по всей площади цеха при отключении одной или двух фаз, присоединяются отдельные  светильники с люминесцентными лампами  к фазам сети  в соответствии с тем, как показано на рисунке 5.4 [4, 12].

Рисунок 5.4 - Схема питания светильников 1-й группы

Принятая схема питания сетей освещения

Согласно исходным данным, питание цеха осуществляется от КТП-ВЦ 1. Питание рабочих щитов освещения будет осуществляться непосредственно с КТП-ВЦ 1  10/0,4 кВ по радиальной схеме, а питание аварийного щита освещения с  КТП-ВЦ 2 соседнего цеха.  Соответственно схема электроснабжения осветительной сети принимается такой, как показано на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5 - Одноступенчатая  схема питания рабочего и аварийного освещения от двух однотрансформаторных подстанций.

В  качестве щитков рабочего освещения будут использоваться щиты распределительные навесные типа ЩРн-18з-0 36 УХЛ3 иЩРн-24з-0 36 УХЛ3  (таблица В.1),  а в качестве щитка аварийного освещения выбирается ЩРн-9з-0 36 УХЛ3 (таблица В.1). В щитах на DIN – рейку устанавливаются  вводные и групповые ВА.

Среда в цеху пыльная, сухая, поэтому питающая линия рабочего и аварийного освещения выполняется кабелем марки ВВГнг-FRHF. Прокладка выполняется  открыто (на стойках, непосредственно по строительным основаниям). Групповые линии в обоих случаях  выполняются проводом марки  ПВ-1 (таблица В.9). Прокладка выполняется открыто, с креплением на монтажных рейках и уложенных в лотки. Прокладка линий аварийного освещения  выполняется совместно с рабочим [7, 6.2.13]

Определение электрической нагрузки осветительной сети

Расчетная схема для подсчета нагрузок, выбора ВА, сечений проводников и определения потерь напряжения для рабочего освещения приведена на рисунках 5.6, 5.7. Так как нагрузка на щиты рабочего освещения неодинакова расчет производится для  каждого ЩО отдельно. Для ЩО2 приведена схема питающей и распределительной сети.

Длины участков для рисунков 5.6, 5.7 указаны из плана прокладки сетей освещения (лист 2) графической части методического пособия.

Рисунок 5.6 - Расчетная схема сети рабочего освещения (ЩО1)

Определяются расчетные нагрузки питающей сети по формулам (5.15), (5.16)

кВт,

где  Кс=0,95 – коэффициент спроса [8, 3.81]

КПРА= 1,2 – учитывает  потери  в  пускорегулирующей  аппаратуре [8, 3.79]

А.

Определяются расчетные нагрузки групповой сети рабочего освещения с учетом неравномерной загрузки фаз по формулам (5.17), (5.18)

кВт;

кВт;

кВт,

где Кс= 1,0 – для групповых линий [8, 3.80].

А;

А;

А.

Определяется допустимая потеря напряжения в осветительной сети

по (таблица В.6) Uдоп= f(Sн,Кз,cosφ):

Uдоп= 5,2%

Сечение проводников выбираются по допустимой потере напряжения с последующей проверкой по нагреву расчетным током.

Определяется момент нагрузки питающей трехфазной линии по формуле (5.20)

М1-2=Р1-2·1-2 =10,22·70=715,40 кВт·м.

Определяются моменты нагрузки однофазной групповой линии

кВт·м;

кВт·м;

кВт·м;

кВт·м;

кВт·м;

кВт·м;

кВт·м;

кВт·м.

Определяется суммарный момент однофазных нагрузок

м=16,94+2·21,12+23,10+2·28,80+21,56+2·26,88+15,40+2·19,20=269 кВт·м.

Определяется сечение питающей линии

S1-2 = ,

где  αпр= 1,85 – коэффициент приведения момента однофазной нагрузки к моменту трехфазной нагрузки (таблица В.8);

С=72– коэффициент зависящий от материала проводника и напряжения сети  (таблица В.7).

S1-2=мм2.

По (таблица В.12) – выбирается пятижильный  кабель марки ВВГнг-FRHF-1-5х4 с Iдоп= 34 А.

Выполняется проверка выбранного кабеля на нагрев по соотношению (5.21)

IдопI1-2; 34А≥ 15,68А,

условие выполняется.

Определяются фактические потери напряжения на участке 1-2 по формуле (5.22)

U1-2=%.

Определяются допустимые потери напряжения в групповых линиях по формуле (5.23)

Uдоп.гр=Uдоп-U1-2 =5,2-2,48 =2,72 %.

Определяется сечение групповых линий по формуле (5.19)

S2-3 =  =мм2,

принимаетсяS2-3=1,5мм2;

S2-4 =  =мм2,

принимаетсяS2-4=1,5мм2;

S2-5 =  =мм2,

принимаетсяS2-5=1,5мм2.

S2-6 =  =мм2,

принимаетсяS2-6=1,5мм2.

По (таблица В.11) – на каждую группу выбирается пять одножильных проводов марки ПВ-1-5×1,5 с Iдоп= 15,5 А.

Выполняется проверка выбранного кабеля на нагрев по соотношению (5.21)

IдопIгр; 15,5А≥ 4,36А.

Определяются фактические потери напряжения до наиболее удаленных светильников по формулам (5.22),(5.24)

U2-3= %;

Uф =U1-2 + U2-3 Uдоп

Uф =2,72+1,60=4,32≤ 5,2 %,

условия выполняются.

Выбирается защитная аппаратура рабочего освещения

Согласно [8, 3.91]  осветительная сеть должна иметь защиту от токов КЗ.

Выбирается ВА на отходящем фидере от КТП-ВЦ 1 до ЩО1, QF1

Iнр=Кп·I1-2=1·15,68= 15,68 А,

где Кп=1учитывает отстройку от пусковых токов (таблица В.5).

Iнр– номинальный ток теплового расцепителя автомата

По (таблица В.4)  выбирается ВА серии  ВА 47-29 3Р 20А, характеристика С, который производитель рекомендует для защиты распределительных и групповых сетей имеющих активную и индуктивную нагрузку.

Выбирается вводной ВА QF2 группового щитка

Согласно [8, 3.94]  вводные ВА групповых щитков не предназначены служить аппаратами защиты, и для обеспечения устойчивости ВА к токам КЗ комбинированные расцепители аппаратов следует выбирать на  наибольший ток для данного типа ВА. Соответственно выбирается ВА серии ВА 47-29 3Р 63А.

Выбирается групповые ВА по формуле (5.36),QF3...QF14

Iнр=Кп·Iгр=1·4,36= 4,36 А,

по (таблица В.4)  выбирается ВА серии ВА 47-29 1Р 6А характеристика С.

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников питающей сети S1-2 требуемому коэффициенту защиты Кз по условию (5.26),

IдопКз·Iнр; 34 ≥1·20,

где  Кз=1–кратность длительно допустимого тока проводника по отношению к номинальному току  или  току  срабатывания  защитного  аппарата (таблица В.13).

условие выполняется, принимается ВВГнг-FRHF- 1(5х4).

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников групповой сети S2-3,S2-4,S2-5,S2-6,требуемому коэффициенту защиты Кз по условию(5.26)

Так как сечения и защитные аппараты групповых линий выбраны одинаковыми проверку достаточно выполнить для одного участка

IдопКз·Iнр; 15,5 ≥1·6,

условие выполняется, принимается ПВ-1– 5(1х1,5).

Результаты  электрического расчета рабочего освещения для ЩО1заносятся в таблицу 5.3.

Рисунок 5.7 - Расчетная схема сети рабочего освещения (ЩО2)

Определяются расчетные нагрузки питающей сети по формулам (5.15), (5,16)

кВт,

А.

Определяются расчетные нагрузки групповой сети рабочего освещения с учетом неравномерной загрузки фаз по формулам (5.17), (5.18)

кВт;

кВт;

кВт,

А;

А;

А.

Определяется допустимая потеря напряжения в осветительной сети

по (таблица В.6), Uдоп= f(Sн,Кз,cosφ):

Uдоп= 5,2%

Определяется момент нагрузки питающей трехфазной линии по формуле (5.20)

М7-8=Р7-8·7-8 =12,77·35=446,95 кВт·м

Определяются моменты нагрузки однофазной групповой линии по формуле (5.34)

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

кВт·м

Определяется суммарный момент однофазных нагрузок

          ∑м=16,17+2·20,16+22,33+2·27,84+28,49+2·35,52+26,95+2·33,60+

                          +20,79+2·25,92+14,63+2·18,24= 451,92 кВт·м

Определяется сечение питающей линии по формуле (5.35)

S7-8=  =мм2

По (таблица В.12)  –   выбирается   пятижильный    кабель   марки

ВВГнг-FRHF-1-5х4 с Iдоп= 34 А.

Выполняется проверка выбранного кабеля на нагрев по соотношению (5.21)

IдопI7-8 ; 34А≥ 19,60А,

условие выполняется.

Определяются фактические потери напряжения на участке 7-8 по формуле (5.22)

U7-8 = %.

Определяются допустимые потери напряжения в групповых линиях по формуле (5.23)

Uдоп.гр=Uдоп-U7-8 =5,2-1,55 =3,70 %.

Определяется сечение групповых линий по формуле (5.19)

S8-9 =  =мм2,

принимаетсяS8-9=1,5мм2;

S8-10 =  =мм2,

принимаетсяS8-10=1,5мм2;

S8-11 =  =мм2,

принимаетсяS8-11=1,5мм2.

S8-12 =  =мм2,

принимаетсяS8-12=1,5мм2.

S8-13 =  =мм2,

принимаетсяS8-13=1,5мм2.

S8-14 =  =мм2,

принимаетсяS8-14=1,5мм2.

По (таблицаВ.11) –на каждую группу выбирается пять одножильных проводов марки ПВ -1-5х1,5 с Iдоп= 15,5 А.

Выполняется проверка выбранного кабеля на нагрев по соотношению (5.21)

IдопIгр; 15,5А≥ 4,36А.

Определяются фактические потери напряжения до наиболее удаленных светильников по формулам (5.22),(5.24),Uф

U8-11= %

Uф =U8-11+ U2-3 Uдоп

Uф =1,55+1,97=3,52≤ 5,2 %

условие выполняется.

Выбор ВА рабочего освещения

Выбирается ВА QF15 на отходящем фидере от КТП-ВЦ 1 до ЩО2 по формуле (5.36)

Iнр=Кп·I7-8=1·19,60= 19,60 А,

где Кп=1учитывает отстройку от пусковых токов (таблица В.5).

По (таблица В.4)  выбирается ВА серии  ВА 47-29 3Р 25А характеристика С, который производитель рекомендует для защиты распределительных и групповых сетей имеющих активную и индуктивную нагрузку.

Выбор вводного ВА QF16 группового щитка

Согласно [8, 3.94]  вводные ВА групповых щитков не предназначены служить аппаратами защиты, и для обеспечения устойчивости ВА к токам короткого замыкания комбинированные расцепители аппаратов следует выбирать на  наибольший ток для данного типа ВА. Соответственно выбирается ВА серии ВА 47-29 3Р 63А.

Выбираются групповые ВА QF17...QF34по формуле (5.36)

Iнр=Кп·Iгр=1·4,36= 4,36 А.

по (таблица В.4)  выбирается ВА серии ВА 47-29 1Р 6А, характеристика С.

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников питающей сети S7-8 требуемому коэффициенту защиты Кз по условию (5.26)

IдопКз·Iнр; 34≥1·25,

условие выполняется, принимается ВВГнг-FRHF- 1(5х2,5).

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников групповой сети S8-9,S8-10,S8-11,S8-12,S8-13,S8-14требуемому коэффициенту защиты Кз по условию(5.26)

Так как сечения и защитные аппараты групповых линий выбраны одинаковыми проверку достаточно выполнить для одного участка

IдопКз·Iнр; 15,5 ≥1·6,

условие выполняется, принимается ПВ-1- 5(1х1,5).

Результаты  электрического расчета рабочего освещения для ЩО2 заносятся в таблицу 5.4.

5.4 Расчет осветительной сети аварийного освещения участка механического цеха с использованием ГЛНД.

5.4.1 Светотехническая часть расчета

Согласно [9, 7] аварийное освещение подразделяется на эвакуационное и резервное. Эвакуационное подразделяется на: освещение путей эвакуации, эвакуационное освещение зон повышенной опасности и эвакуационное освещение больших площадей (более 60 м2), называемое антипаническим, оно направлено на предотвращение паники и обеспечении условий для безопасного  подхода к путям эвакуации. В качестве аварийного освещения принимается антипаническое освещение.

Согласно [9, 7] минимальная освещенность освещения

больших площадей должна быть не менее 0,5 лк на всей свободной площади пола. Значение коэффициента запаса Кз, принимается равным 1,4 (таблица А.3).

Для аварийного освещения принимается к исполнению  аналогично рабочим светильники типа ПВЛМ 2х80 (таблица Б.8).

Устанавливается по одному светильнику от каждой группы из числа рабочих в световой линии. Следовательно n=10 шт.

Определение освещённости цеха аварийными светильниками, Eа :

Eа =   = = 26,60лк,

что удовлетворяет требованиям [9, 7].

План расположения светильников рабочего и эвакуационного освещения представлен на плане прокладки сетей освещения (лист 2) графической части методического пособия.

5.4.2 Электрическая часть расчета

Рисунок 5.8 - Расчетная схема сети аварийного освещения

Определяются расчетные нагрузки питающей сети аварийного освещения по формуле (5.17),(5.18)

кВт,

где  Кс=1 – коэффициент спроса для аварийного освещения по [8, 3.80].

А.

Определяются расчетные нагрузки групповой сети аварийного освещения по формулам (5.17),(5.18)

Р15-17=Р15-18

I15-17=I15-18

кВт;

кВт;

А;

А.

Определяется допустимая потеря напряжения в осветительной сети

по (таблица В.6)                            Uдоп= f(Sн,Кз,cosφ):

Uдоп= 5,2%

Сечение проводников выбираем по допустимой потере напряжения  с последующей проверкой по нагреву расчетным током.

Определяются моменты участков по формуле (5.20)

М14-15=Р14-15·14-15 =1,6·15=24 кВт·м

М15-16=Р15-16·15-16=0,32·(17+30/2)=10,24 кВт·м

М15-17=Р15-17·15-17=0,64·(8+79/2)=30,40 кВт·м

М15-18=Р15-18·15-18=0,64·(25+65/2)=36,80 кВт·м

Определяется суммарный момент участков аварийного освещения

М = М14-15+М15-16+М15-17+М15-18

М=24+10,24+30,4+36,8=101,44 кВт·м

Определяется сечение питающей лини по формуле (5.19)

S14-15=мм2

По (таблица В.12) – выбирается трехжильный кабель марки ВВГнг-FRHF-1- 3х2,5 с Iдоп= 25 А.

Проверяется выбранный кабель на нагрев по соотношению (5.21)

IдопI8-9; 25А ≥ 7,27А,

условие выполняется.

Определяются фактические потери напряжения на участке 14-15 по формуле (5.22),

U14-15=%

Определяются потери напряжения в групповых линиях по формуле (5.23)

Uдоп.гр.а=Uдоп-U14-15 =5,2-3,38 =1,82  %

Определяется сечение групповых линий по формуле (5.19)

S15-16 =  =мм2

принимается S15-16=1,5мм2.

S15-17 =  =мм2

принимается S15-17=1,5мм2.

S15-18 =  =мм2

принимается S15-18=2,5мм2.

По (таблица В.12) –на группы А1, А2  выбирается  кабель марки ВВГнг-FRHF-1-3х1,5 с Iдоп= 15,5 А, на группу А3 выбирается ВВГнг-FRHF-1-3х2,5 с

Iдоп= 25 А.

Выполняется проверка выбранного кабеля на нагрев по соотношению (5.21)

IдопI15-16 ; 15,5А≥ 1,46А.

IдопI15-17 ; 15,5А≥ 2,91А.

IдопI15-18 ; 25А≥ 2,91А.

условия выполняются.

Определяются фактические потери напряжения до наиболее удаленных светильников по формулам (5.22),(5.24)

U15-16= %

Uф.а=U15-16 + U14-15 Uдоп

Uф.а=3,38+1,68=5,06 ≤ 5,2 %,

условие выполняется.

Выбор ВА аварийного освещения

Выбирается ВА QF35 на отходящем фидере от КТП-ВЦ 2 до ЩАО1 по формуле (5.36)

Iнр=Кп·I14-15=1·7,27= 7,27 А,

где Кп=1– учитывает отстройку от пусковых токов (таблица В.5).

Из (таблица В.4)  выбираем автоматический выключатель  ВА 47-29 2Р  10 А с характеристикой В, которую производитель рекомендует для защиты электроприборов и освещения.

Выбирается вводной ВА (QF36) группового щитка

Согласно [8, 3.94]  вводные ВА групповых щитков не предназначены служить аппаратами защиты, и для обеспечения устойчивости ВА к токам короткого замыкания комбинированные расцепители аппаратов следует выбирать на  наибольший ток для данного типа ВА. Соответственно выбирается ВА серии ВА 47-29 2Р 63А.

Выбирается групповые АВ(QF37,QF38,QF39) по формуле (5.36)

Iнр=Кп·Iгр.а=1 ·1,46= 1,46 А,

Iнр=Кп·Iгр.а=1 ·2,91= 2,91 А,

Iнр=Кп·Iгр.а=1 ·2,91= 2,91 А,

По (таблица В.4)  выбирается  ВА серии ВА 47-29 1Р 2А и два ВА серии ВА 47-29 1Р 4А  с характеристикой В.

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников питающей сети S14-15 требуемому коэффициенту защиты Кз по условию(5.26)

IдопКз·Iнр; 25 ≥ 1·10,

условие выполняется, поэтому принимается кабель ВВГнг-FRHF- 1-3х2,5

Проверяется соответствие выбранного сечения проводников групповой сети S16-16,S16-17,S16-18требуемому коэффициенту защиты Кз по условию(5.26)

IдопКз·Iнр; 15,5 ≥ 1·2,

условие выполняется, принимается ВВГнг-FRHF- 1-3х1,5 .

IдопКз·Iнр; 15,5 ≥ 1·4,

условие выполняется, принимается ВВГнг-FRHF- 1-3х1,5 .

IдопКз·Iнр; 25 ≥ 1·4,

условие выполняется, принимается ВВГнг-FRHF- 1-3х2,5 .

Результаты  электрического расчета аварийного освещения заносятся в таблицу 5.5.

Список используемых источников

1 ГОСТ Р 50571.5-22. Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки.

2 ГОСТ Р 50571.15-97. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки.

3 ГОСТ 13109-97. «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

4 ГОСТ 21.608-84. Внутреннее электрическое освещение. Рабочие чертежи.

5 Кнорринг Г.М., Фадин И.М., Сидоров В.Н. Справочная книга для проектирования электрического освещения. – Спб.: Энергоатомиздат, 1992. – 448 с.

6 Козловская В.Б., Радневич В.Н., Сацукевич В.Н. Электрическое освещение: справочник. – 2-е изд. – Минск: Техноперспектива, 2008. – 271 с.

7 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.     Изд. 2-е – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2004. – 320 с.

8 Правила устройства электроустановок. М.: Кнорус, 2009. – 488 с.

9 Проектирование осветительных электроустановок промышленных предприятий. Внутренне освещение. Нормы технологического проектирования. Редакция 1996 года. Ротопринт ВНИПИ «Тяжпромэлектропроект», М.: 1996. – 92 с.

10 Свод правил СП.5213330.2011. Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95*. Минрегион России, 2011. – 75 с.

11 Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий.

СП31-110-2003. М.: Омега-Л, 2006. – 104 с.

12 Справочная книга по светотехнике. Под ред. Ю.Б. Айзенберга. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 528 с.

13 Старкова Л.Е. Справочник цехового энергетика. – М.: Инфра-инженерия, 2009. – 352 с.


90
О

80О

70О

60О

50О

40О

30О

0О

20О

10О

-4

-3

-2

-1

Рисунок 1.1 Типы КСС

Р  С  П-  05-  400

Б – бактерицидные

Г – ртутные типа ДРИ

Ж – натриевые типа ДНаТ

И – кварцевые галогенные (накаливания)

К – ксеноновые трубчатые лампы

Л – прямые трубчатые люминесцентные

Н- накаливания общего назначения

Р – ртутные лампы ДРЛ

С – лампы–светильники (зеркальные)

Ф – фигурные люминесцентные

Э - эритемные

Б – настенные

В – встраиваемые

Г – головные

Д – пристраиваемые

К – консольные, торцевые

Н – настольные, опорные

П – потолочные

Р – ручные

С – подвесные

Т – напольные, венчающие

П – для промышленных предприятий

Р – для рудников и шахт

О – для общественных зданий

Б – для жилых (бытовых) помещений

Т – для кинотелевизионных студий

У – для наружного освещения

номер модификации

мощность лампы, Вт

Основное назначение

Способ крепления

Тип лампы

(5.1)

(5.2)

(5.3)

(5.4)

(5.5)

(5.6)

(5.7)

(5.8)

(5.9)

(5.10)

(5.11)

(5.12)

(5.13)

(5.14)

(5.15)

(5.16)

(5.17)

(5.18)

,

(5.19)

(5.20)

 (5.21)

 (5.22)

(5.23)

(5.24)

(5.25)

(5.26)

(5.27)

(5.28)

(5.29)

(5.30)

(5.31)

(5.32)

(3.34)

(3.35)

(5.33)

(5.34)

(5.35)

(5.36)

(5.37)

(5.38)

(5.39)

(5.40)

(5.41)

(5.42)

(5.43)

(5.44)

(5.45)

(5.46)

(5.47)

(5.48)

(5.49)

(5.50)

(5.37)

(5.51)

(3.34)

(3.35)

(5.52)

(5.53)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46011. Виды и источники маркетинговой информации. Методы сбора информации 59 KB
  Основа работы специалиста-маркетолога – это умение собрать, проанализировать, систематизировать информацию о рынке, превратить ее в знание тенденции развития рынка, а затем в систему мероприятий, воздействующих на рынок.