Расчет сечения проводов (кабелей) и выбор аппаратов защиты осветительной сети

9 Расчет сечения проводов (кабелей) и выбор аппаратов защиты осветительной сети

Расчет электрической сети освещения заключается в определении сечения проводов и кабелей на всех участках осветительной сети и расчета защиты ее. Рассчитанное сечение жил проводов и кабелей должно удовлетворять условиям механической прочности, допустимому нагреву, обуславливать потерю напряжения не превышающую допустимых значений.

Сечение жил проводов и кабелей для сети освещения можно определить в зависимости от расчетного длительного значения токовой нагрузки по условию

I_доп³I_р /К_п,                                              (9.1)

где     I_доп – допустимый ток  стандартного сечения провода, А;

I_р    – расчетное значение длительного тока нагрузки, А;                                                                         

К_п – поправочный коэффициент на условия прокладки, К_п = 1.

Для выбора сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву необходимо определить расчетные токовые нагрузки линий.

Расчетные максимальные токовые нагрузки определяют по формулам:

для однофазной сети

          I_р= P_р / (U_фcosj);                                            (9.2) для трехфазной  сети

;                              (9.3)

Коэффициент мощности (cosj) следует принимать:

0,98 – для люминесцентных ламп низкого давления с электронной ПРА, индукционных ламп и светодиодных ламп с электронным ПРА;

Приведем расчет для 3 групповой линии модельного цеха.

cosj=0,98

I_р= P_р / (1,73 U_нcosj);                                   (9.4)

I_р= 2646/(1,73*380* 0,98)

I_р = 4,1А

I_доп=19А

I_доп³I_р /К_п,                                              (9.5)

25³ 4,1 /1

Таким образом принимаем кабель ВВГ, сечением 2,5 мм²ВВГ 5х2,5.

Дальнейшие расчеты сечений сводим в таблицу 9.1.

Номер группы	Наименование	Наименование кабеля n*S. мм2	Расчетный ток
1	Сушильное отд-ние	ВВГ 3х2,5	0,79
2	Заточное отд-ние	ВВГ 3х2,5	1,98
3	Электрощитовая	ВВГ 3х2,5	0,78
4	Мастерская	ВВГ 3х2,5	3,52
5	Венткамера	ВВГ 3х2,5	0,47
6	Склад готовой продукции	ВВГ 3х2,5	0,785
7	Модельный цех	ВВГ 5х2,5	4,1
8	Модельный цех	ВВГ 5х2,5	4,1
9	Модельный цех	ВВГ 5х2,5	4,1
10	Вход в модельный цех	ВВГ 3х2,5	0,111
11	Модельный цех	ВВГ 3х2,5	0,58
12	Модельный цех	ВВГ 3х2,5	0,58
13	Электрощитовая	ВВГ 3х2,5	0,055
14	Венткамера	ВВГ 3х2,5	0,055
18	ВРУ-МЩО	ВВГ 5х5	20,64
19	МЩО-ЩО1	ВВГ 3х4	7,54
20	МЩО-ЩО2	ВВГ 5х4	13,1
21	ВРУ-ЩО1а	ВВГ 3х4	1,2

Таблица 9.1 – Сечения жил и наименование кабелей

9.1 Расчет электрических сетей по потере напряжения

Располагаемая (допустимая) потеря напряжения  в осветительной сети, т.е. потеря напряжения в линии от источника питания (шин 0,4 кВ) до самой удаленной лампы в ряду, определяется по формуле

DU_р= 105 -U_min-DU_т,                                              (9.6)

где 105 – напряжение холостого хода на вторичной стороне трансформатора, %;

U_min – наименьшее напряжение, допускаемое на зажимах источника света, % (принимается равным 95 %);

DU_т – потери напряжения в силовом трансформаторе, приведенные к вторичному номинальному напряжению и зависящие от мощности трансформатора, его загрузки b и коэффициента мощности нагрузки, % .DU_т=3,7 по табл. 3.2,[1]

DU_доп=10-3,7=6,3

М_мщо=P_1-5×L_мщо                                                             (9.7)

S=M/(C×DU_доп)                                        (9.8)

Принимаем С=72,4 для трехфазной сети с нулевым проводом выполненным алюминиевыми проводами; С=12,1 для однофазной сети  выполненной алюминиевыми проводами.

М_мщо=10,813× 75=810,97кВтм

S=810,97/(72,4×6,3)= 1,77  мм²

Принимаем сечение кабеля от трансформатора до МЩО сечением 5х4 мм² , который подходит и по допустимому нагреву.

Фактическая потеря напряжения на участке к МЩО составит

DU_ф= 810,97/ 72,4 ×5 =2,24%.

Располагаемые потери напряжения для последующего участка сети до ЩО1 составят:

DU =6,3-2,24 = 4,06 %.

Определение сечения жил кабелей по потере напряжения на остальных участках аналогичны. Дальнейшие расчеты сечений сводим в таблицу 9.2.

Таблица 9.2 – Результаты расчетных данных по выбору сечений  по потери напряжения

Участок	Длина L,м	Расчетная мощность Р, кВт	С	M, кВт·м	Марка кабеля	S, мм²	ΔUф, %	Iд. доп, А	Iрасч, А
ВРУ - МЩО	75	10,81	72,4	810,9	ВВГ	5	2,24	46	20,64
МЩО-ЩО1	25	2,61	12,1	65,25	ВВГ	4	1,34	41	7,54
МЩО-ЩО2	66,5	8,21	72,4	545,9	ВВГ	4	1,89	41	13,1
ВРУ - ЩОа1	97,5	0,876	12,1	85,41	ВВГ	4	1,76	41	1,2
ЩО1 – N1	10	0,272	12,1	2,72	ВВГ	2,5	0,089	30	0,79
ЩО1 – N2	3	0,68	12,1	2,04	ВВГ	2,5	0,067	30	1,98
ЩО1 – N3	25	0,269	12,1	6,72	ВВГ	2,5	0,22	30	0,78
ЩО1 – N4	28	1,225	12,1	34,3	ВВГ	2,5	1,13	30	3,52
ЩО1 – N5	26,5	0,161	12,1	4,26	ВВГ	2,5	0,14	30	0,47
ЩО2 – N6	21,5	0,269	12,1	5,78	ВВГ	2,5	0,19	30	0,785
ЩО2 – N7	50	2,646	72,4	132,3	ВВГ	2,5	0,73	30	4,1
ЩО2 – N8	57,5	2,646	72,4	152,1	ВВГ	2,5	0,84	30	4,1
ЩО2 – N9	64	2,646	72,4	169,3	ВВГ	2,5	0,94	30	4,1
ЩО1а – N10	75,5	0,038	12,1	2,869	ВВГ	2,5	0,94	30	0,111
ЩО1а – N11	60,5	0,4	12,1	24,2	ВВГ	2,5	0,8	30	0,58
ЩО1а – N12	55	0,4	12,1	22	ВВГ	2,5	0,72	30	0,58
ЩО1а – N13	20,5	0,019	12,1	0,389	ВВГ	2,5	0,012	30	0,055
ЩО1а – Р14	3,5	0,019	12,1	0,665	ВВГ	2,5	0,002	30	0,055

При выборе типа щитков освещения учитываются условия среды в помещениях, способ установки щитка, количество и тип установленных в них аппаратов защиты.

Магистральные и групповые щитки комплектуются аппаратами защиты плавкими предохранителями или автоматическими выключателями в однополюсном или в трехполюсном исполнении.

Щитки освещения должны располагаться: по возможности ближе к центру электрических осветительных нагрузок, питаемых от них (выполнение этого требования способствует уменьшению протяженности групповой сети, расхода проводникового материала); в местах безопасных и удобных для управления и обслуживания (у входов, выходов, в проходах на (в) стенах, на колонах и т.д.); таким образом, чтобы отсутствовали или имели место минимальные обратные потоки электроэнергии в электрической сетиот источника питания до светильника (это обеспечивает минимальные потери напряжения в осветительной сети) [4].

9.2 Выбор типа щитков освещения

Степень защиты всех ЩО соответствует IP20 (т.к. все они в основном помещении, имеющем нормальную среду). Способ установки – открытый (подвешиваются на стены помещений, на высоте удобной для обслуживания, ориентировочно 1,5 м).

ЩО2, обеспечивающий питание рабочего освещения основного помещения (модельного цеха), а так же вспомогательного (склад готовой продукции) устанавливаем в основном цехе. Данный ЩО питает три 3-хфазных группы электрической сети рабочего освещения и одну 1-фазную группу. Устанавливаем ЩО серии ПР11, имеющий шесть однополюсных автоматических выключателей и 4 трехполюсных выключателей: ПР11-3064-21У3.

ЩО1 питает пять 1-офазных групп электрической сети рабочего освещения.помещений №2 (сушильное отделение) №3 (заточное отделение), №5 (электрощитовая), №6 (мастерская), №7 (венткамера), №8 (Санузел). Выбираем щиток освещения серии ПР11, имеющий шесть однополюсных автоматических выключателя: ПР11-3056-21У3.

ЩО1а, обеспечивает питание аварийного освещения основного помещения (модельного цеха), помещения №5 (электрощитовая), помещение №7 (венткамера) и освещения на входе в цех. Данный ЩО питает пять однофазных групп электрической сети аварийного