Защита осветительных электросетей.
Таблица 4.2.
Длительно допустимые токи нагрузки (А) для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными (числитель) и алюминиевыми жилами (знаменатель).
Таблица 4.1.
Расчёт осветительной сети.
Нагрев проводников вызывается прохождением по ним электрического тока. Температура провода зависит от величины этого тока и условий теплоотдачи в окружающую среду. Допустимая температура провода ограничивается классом нагревостойкости его изоляции. Чтобы температура не превысила допустимого значения, в зависимости от класса изоляции, материала жилы провода и способа его прокладки (в воздухе, в трубе, в строительной конструкции, в земле и т. д.), для каждого стандартного сечения согласно табличным данным, приводимых в ПУЭ, ограничивают допустимую силу рабочего тока.
В таблице 4.1 приведены значения длительно допустимых токов нагрузки (А) для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными (числитель) и алюминиевыми жилами (знаменатель), проложенными открыто и в одной трубе. Такой способ прокладки электропроводки производственных осветительных сетей является наиболее распространённым и достаточно общим для принятия токовых нагрузок в целом при других способах прокладки.
Таким образом, на основании максимального расчётного тока нагрузки (Iр) на рассматриваемом участке сети по табличным данным ПУЭ находится минимально возможное сечение жилы провода (s) из условия его допустимого нагрева, чтобы выполнялось условие:
Iр £ Iд , (4.1)
где Iд – максимально возможный допустимый ток нагрузки на провод с выбранным минимальным сечением токопроводящей жилы, А;
| Сечение токоведущей жилы, мм2 | Провода, проложенные открыто | Токовые нагрузки, А | ||
| Провода, проложенные в одной трубе | ||||
| два одножильных | три одножильных | четыре одножильных | ||
| 17/- | 16/- | 15/- | 14/- | |
| 1,5 | 23/- | 19/- | 17/- | 16/- |
| 2,5 | 30/24 | 27/20 | 25/19 | 25/19 |
| 41/32 | 38/28 | 35/28 | 30/23 | |
| 50/39 | 46/36 | 42/32 | 40/30 | |
| 80/55 | 70/50 | 60/47 | 50/39 | |
| 100/80 | 85/60 | 80/60 | 75/55 | |
| 140/105 | 115/80 | 100/80 | 90/70 | |
| 170/130 | 135/100 | 125/95 | 115/85 | |
| 215/.165 | 185/140 | 170/130 | 150/120 | |
| 270/210 | 225/175 | 210/165 | 185/140 | |
| 330/255 | 275/215 | 255/200 | 225/175 | |
| 385/295 | 315/245 | 290/220 | 260/200 | |
| 440/340 | 360/275 | 330/255 | - |
Iр – максимальный расчётный ток нагрузки на рассматриваемом участке сети (А), который для осветительных сетей с учётом значения коэффициента спроса, равного единице, рассчитывается по максимальной расчётной (установленной) мощности осветительных установок (Ру, Вт) и средневзвешенному коэффициенту мощности (cos j) c учётом фазности (m) электропитания на данном участке:
Iр = Ру /(mUФ cos j), (4.2)
где UФ – фазное напряжение на рассматриваемом участке сети, В.
Рис.4.2. Расчётная схема осветительной сети.
С другой стороны, потеря напряжения в проводах зависит от сечения, материала токоведущей жилы, длины провода, силы тока и принятой системы напряжения. Обычно, значение допустимой потери напряжения во внутренней осветительной сети принимается до 2,5 % от номинального, чтобы обеспечить требуемый уровень напряжения у всех потребителей данной сети, рис.4.1, 4.2.
Расчет сечения проводов по допустимой потере напряжения производят по формуле:
, (4.3)
где P i×l i – электрический момент нагрузки i – го участка сети, кВт×м;
P i – суммарная мощность нагрузки i – го участка сети, кВт;
l i – длина i – го участка сети, м;
DU i – принимаемая потеря напряжения на i – м участке сети, %;
С – коэффициент, значение которого зависит от напряжения сети, материала токоведущей жилы и числа проводов в группе данного участка, табл.4.2;
cos j - средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки.
Таким образом, сечения жил проводников на каждом участке осветительной сети определяется током нагрузки (допустимым нагревом) и допустимой потерей напряжения, принятой на данном участке при расчёте по формуле (4.3). При этом сечение жилы провода должно быть больше или равно сечению, допустимому по условию механической прочности.
В качестве примера запишем формульные выражения для расчёта сечения жилы проводов по допустимой потере напряжения для ввода в щит освещения (Sв) и для магистрали (Sм) на основании расчётной схемы рис.4.2.
| Номинальное напряжение (В) и система электросети | Значение коэффициента С, (кВт×м)/(мм2×%) | |
| медная жила | алюминиевая жила | |
| 380 (3 фазы) | ||
| 380/220 (3фазы+N) | ||
| 380/220 (2фазы+N) | 19,5 | |
| 220 (однофазная) | 7,40 | |
| 127 (однофазная) | 2,46 | |
| 36 (однофазная) | 0,324 | 0,198 |
| 24 (однофазная) | 0,144 | 0,088 |
| 12 (однофазная) | 0,036 | 0,022 |
Для этого, исходя из реальной длины участка и значения нагрузки на данном участке сети, следует задаться расчётными значениями потерь напряжения на этих участках DUввод и DUмаг таким образом, чтобы суммарная потеря напряжения (DUввод + DUмаг + DUотв ) не превышала допустимого значения для внутренней проводки, равного DUдоп = 2,5 % от Uн.
В результате для схемы рис.4.2 получим следующие выражения для заданных участков сети:
Полученные расчётные сечения проводов округляют до ближайших больших (равных) стандартных сечений.
Следующим этапом по справочным таблицам допустимых токовых нагрузок на соответствующие изолированные провода и кабели по расчётному току участка сети определяют необходимое стандартное сечение жилы, исходя из допустимого нагрева провода или кабеля.
Окончательно на каждом участке сети из двух определённых сечений принимается то сечение жилы, которое окажется большим. В этом случае удовлетворяются требования как по допустимой потере напряжения, так и по допустимой токовой нагрузке.
После чего на основании выражения (4.3), решённого относительно (DU), уточняют действительные потери напряжения на каждом из участков сети и в целом во внутренней проводке помещения.
При равномерной нагрузке на участке она может быть заменена суммарной, приложенной в середине участка.
Осветительные щиты выбираются в зависимости от количества групп, схемы соединения, аппаратов управления и защиты, а также по условиям среды, в которых они будут работать. Для сельскохозяйственных объектов рекомендуются щиты типов ОЩВ, ОП с плавкими предохранителями или автоматическими выключателями (автоматами) типа А-3161, АБ-25 и др.
Ток уставки аппарата защиты (предохранителя, автомата) Iа определяется из условия
Iа ³ Iр , (4.4)
где Iр — расчетный ток нагрузки участка линии, защищаемого данным аппаратом защиты, А.
Автоматические выключатели имеют, как правило, комбинированные расцепители: тепловой и электромагнитный. При малых токах короткого замыканиях они отключают линию с некоторой временной задержкой за счёт срабатывания теплового расцепителя, которому необходимо определённый интервал времени нагрева. При значительных токах короткого замыкания срабатывает электромагнитный расцепитель (отсечка) и автоматический выключатель отключает аварийный участок сети практически мгновенно.
Номинальные токи аппаратов защиты должны быть не менее расчетных токов защищаемых участков, по возможности близкими к ним и не должны отключать установку при включении ламп. Для этого номинальные токи плавких вставок предохранителей и уставок автоматических выключателей с учетом пусковых токов мощных ламп накаливания и ламп ДРЛ, ДРИ, ДНаТ относительно рабочего тока линии, как правило, завышают в 1,4 раза (для автоматов с комбинированными расцепителями на ток менее 50 А, а также для нагрузки с лампами накаливания) и в 1,2 раза (для ламп типа ДРЛ, ДРИ, ДНаТ с защитой сети плавкими предохранителями).
___________________