/
Author: Анчарова Т.В.
Tags: электротехника электроэнергетика электроника электроэнергия библиотечка электротехника
ISBN: 0013-7278
Year: 2008
Text
biblem
elekbomonter
Библиотечка электротехника
— приложение к журналу “Энергетик ”
Основана в июне 1998 г.
Выпуск 2 (110)
Т. В. Анчарова
ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ЗДАНИЙ
(Часть 1)
Москва
НТФ “Энергопрогресс”, “Энергетик”
2008
УДК 621.3.087.351
ББК 31.279.2
А64
Главный редактор журнала “Энергетик” А. Ф. ДЬЯКОВ
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
“Библиотечки электротехника”
В. А. Семенов (председатель), И. И. Батюк (зам. председателя),
Б. А. Алексеев, К. М. Антипов, Г. А. Безчастнов, А. Н. Жулев,
В. А. Забегалов, В. X. Ишкин, Ф. Л. Коган, В. И. Кочкарев,
Н. В. Лисицын, Л. Г. Мамиконянц, В. И. Пуляев, Ю. В. Усачев,
М. А. Шабад
Анчарова Т. В.
А64 Осветительные сети производственных зданий (часть 1).
— М.: НТФ “Энергопрогресс”, 2008. — 64 с.; ил. [Библио-
течка электротехника, приложение кжурналу “Энергетик”;
Вып. 2(110)].
В книге изложены основные положения расчета осветительных сетей
производственных и непроизводственных объектов. Приведены приме-
ры схем питания осветительных установок, выделены особенности по-
строения осветительных сетей по сравнению с силовыми. Уделено вни-
мание влиянию качества электроэнергии на работу осветительных уста-
новок и воздействию источников света на осветительную сеть.
Может быть полезна проектировщикам и лицам, эксплуатирующим
осветительные сети.
ISSN 0013-7278 © НТФ “Энергопрогресс”, “Энергетик”, 2008
Предисловие
Электрическое освещение появилось полтора века назад. 23 но-
ября 1802 г. академик Василий Владимирович Петров открыл явле-
ние дугового разряда. 30 марта 1853 г. профессор физики Казанско-
го университета Савельев применил электрическую дугу для осве-
щения университетского двора. Талантливейшие из славного
созвездия русских ученых — П. Н. Яблочков и А. Н. Лодыгин — со-
здали первые источники света, пригодные для широкого использо-
вания. В 1876 г. П. Н. Яблочков построил усовершенствованный,
вполне пригодный для практических целей дуговой источник света,
известный под названием “свеча Яблочкова”, и получил в Париже
за это изобретение свою первую награду. Свечой Яблочкова, на-
званной за рубежом “русским светом”, в 1877 г. освещались в Пари-
же магазин “Лувр”, театр Шатлэ, площадь и улица Оперы, в Риме —
развалины Колизея и многие другие сооружения. В 1881 г. 72 свеча-
ми Яблочкова освещался театральный зал Международной электро-
технической выставки в Париже.
Современные виды источников света используют как традици-
онные способы преобразования электрической энергии в световую
(лампы накаливания и разрядные), так и принципиально новые — в
светодиодных и безэлектродных лампах.
Для электроснабжения осветительных установок должны приме-
няться рациональные схемы питания освещения, обеспечивающие
необходимую надежность, удобство монтажа и эксплуатации, эко-
номичность. Проектирование осветительных установок состоит из
двух стадий — светотехнического и электрического расчета. В свето-
техническом расчете выбираются: система освещения, источники
света и светильники, а также их размещение в освещаемом про-
странстве. Электрическая часть осветительной установки обеспечи-
вает спроектированную в светотехнической части систему освеще-
ния электроэнергией. Электрическая и светотехническая части
осветительных установок тесно связаны между собой. Многие из от-
дельных вопросов осветительных установок могут решаться только
3
комплексно для обеих частей. Нельзя приступить к светотехниче-
скому расчету, не выяснив напряжения сети и источников света, не
установив требуемых видов освещения. Конструкции осветитель-
ных приборов и род проводки должны находиться в соответствии
друг с другом и условиями среды помещений. Поэтому уже перед
началом светотехнического проекта должны быть принципиально
решены основные электротехнические вопросы осветительной
установки.
Осветительные установки принципиально отличаются от сило-
вых, что обусловлено использованием пониженных уровней напря-
жения, очень сильной разветвленностью и применением разного
числа фаз сети на отдельных участках от двух- до пятипроводных ли-
ний. Кроме того, источники света чрезвычайно чувствительны к амп-
литудным изменениям напряжения. В связи с этими обстоятельства-
ми проектирование осветительных сетей требует применения специ-
альных методик, отличающихся в ряде случаев от проектирования
силовых сетей. Данная брошюра посвящена проектированию элек-
трической части осветительных установок с учетом современных
тенденций в развитии искусственного освещения зданий.
Замечания и пожелания по брошюре
просьба направлять по адресу:
115280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23.
Редакция журнала “Энергетик”
Автор
4
Список сокращений
АО — аварийное освещение;
ВРУ — вводное распределительное устройство;
ГПП — главная понижающая подстанция;
ГРЩ — главный распределительный щит;
ДНаТ — дуговая натриевая трубчатая (лампа);
ДРИ — дуговая ртутная с исправленной цветностью (лампа);
ДРИЗ — дуговая ртутная с исправленной цветностью зеркалиро-
ванная (лампа);
ДРЛ — дуговая рту гная люминесцентная (лампа);
КТП — комплектная трансформаторная подстанция;
КЗ — короткое замыкание;
МГЛ — металлогалогенные лампы;
НО — наружное освещение;
ОП — осветительный прибор;
ОУ — осветительная установка;
ПРА — пускорегулирующая аппаратура;
ПУЭ — правила устройства электроустановок;
СП — силовой пункт;
ТП — трансформаторная подстанция;
ЭО — эвакуационное освещение;
ЭП — электроприемник;
ЭПРА — электронная и пускорегулирующая аппаратура.
5
ГЛАВА ПЕРВАЯ
Осветительные установки как элемент
системы электроснабжения
1.1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Аварийное освещение — освещение при аварийном отключении
рабочего освещения лля продолжения работы (освещение безопас-
ности) или эвакуации людей из помещения (эвакуационное
освещение).
Акцентирующее освещение—выделение светом отдельных деталей
на менее освещенном фоне.
Боковое естественное освещение — естественное освещение поме-
щения через световые проемы в наружных стенах.
Верхнее естественное освещение — естественное освещение поме-
щения через фонари, световые проемы в стенах в местах перепада
высот здания.
Геометрический коэффициент естественной освещенности со-
отношение естественной освещенности, создаваемой в рассматри-
ваемой точке заданной плоскости внутри помещения светом, про-
шедшим через незаполненный световой проем и исходящим непо-
средственно от равномерно яркого неба, к одновременной наруж-
ной горизонтальной освещенности под полностью открытым
небосводом. При этом участие прямого солнечного света в создании
той и другой освещенности исключается.
Дежурное освещение — освещение в нерабочее время.
Дополнительное искусственное освещение — освещение, которое
используется в течение рабочего дня в зонах с недостаточным есте-
ственным освещением.
Заливающее освещение — общее (равномерное или неравномер-
ное) освещение всего фасада здания или сооружения либо его суще-
ственной части световыми приборами.
6
Естественное освещение — освещение помещении светом неба
(прямым или отраженным), проникающим через световые проемы
в наружных ограждающих конструкциях.
Комбинированное искусственное освещение помещений — освеще-
ние, при котором к общему освещению добавляется местное.
Комбинированное естественное освещение помещений — сочетание
верхнего и бокового естественного освещения.
Контраст объекта различения с фоном К — отношение абсолютно-
го значения разности между яркостью объекта и фона к яркости
фона.
Контраст объекта различения с фоном считается:
• большим — при значении К более 0,5 (объект и фон резко раз-
личаются по яркости);
• средним — при значениях /Гот 0,2 до 0,5 (объект и фон заметно
различаются по яркости);
• малым — при значениях К менее 0,2 (объект и фон мало разли-
чаются по яркости).
Коэффициент естественной освещенности (КЕО), % — отношение
естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке задан-
ной плоскости внутри помещений светом неба (непосредственным
или после отражений), к одновременному значению наружной го-
ризонтальной освещенности, создаваемой светом полностью от-
крытого небосвода.
Коэффициент запаса к3 — расчетный коэффициент, учитываю-
щий снижение КЕО и освещенности в процессе эксплуатации
вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в
световых проемах, источников света (ламп) и светильников, а также
снижения отражающих свойств поверхностей помещения.
Коэффициент пульсации освещенности кП, % — критерий оценки
относительной глубины колебаний освещенности в результате из-
менения во времени светового потока газоразрядных ламп при пи-
тании их переменным током, выражающийся формулой
*п = 100(£^-Emi„)/(2ECP), (1.1)
где Етах и Emin — соответственно максимальное и минимальное зна-
чения освещенности за период ее колебания, лк; £ср — среднее зна-
чение освещенности за тот же период, лк.
Красное отношение гК — выраженное в процентах отношение
красного светового потока к общему световому потоку источника
света:
7
700 700
rK = Jtp(X)K(X)dX J<p(A.)K(A.)dA„ (1.2)
610 380
где cp(X) — спектральная плотность потока; И(Х) — относительная
спектральная световая эффективность монохроматического
излучения.
Локальное освещение — освещение части здания или сооружения,
а также отдельных архитектурных элементов при отсутствии залива-
ющего освещения.
Местное освещение — освещение, дополнительное к общему, со-
здаваемое светильниками, концентрирующими световой поток не-
посредственно на рабочих местах.
Наружное архитектурное освещение — искусственное освещение
фасадов зданий и сооружений, произведений монументального ис-
кусства и элементов городского ландшафта для обеспечения их ху-
дожественной выразительности, отвечающее требованиям эколо-
гии зрительного восприятия и социально-экономической
эффективности.
Неравномерность естественного освещения — отношение среднего
значения к наименьшему значению КЕО в пределах характерного
разреза помещения.
Облачное небо (по определению Международной комиссии по
освещению — МКО) — небо, полностью закрытое облаками и удов-
летворяющее условию, при котором отношение его яркости на вы-
соте 0 над горизонтом к яркости в зените равно (1 + 2sin 0)/3.
Объект различения — рассматриваемый предмет, отдельная его
часть или дефект, которые требуется различать в процессе работы.
Общее освещение — освещение, при котором светильники разме-
щаются в верхней зоне помещения равномерно (общее равномерное
освещение) или применительно к расположению оборудования (об-
щее локализованное освешение).
Относительная спектральная световая эффективность монохро-
матического излучения V (к) с длиной волны к — отношение двух пото-
ков излучения соответственно с длинами волн кт и к, вызывающих в
точно определенных фотометрических условиях зрительные ощу-
щения одинаковой силы; при этом длина волны кт выбрана таким
образом, что максимальное значение этого отношения равно
единице.
Отраженная блескость — характеристика отражения светового
потока от рабочей поверхности в направлении глаз работающего,
определяющая снижение видимости вследствие чрезмерного увели-
8
чения яркости рабочей поверхности и вуалирующего действия, сни-
жающего контраст между объектом и фоном.
Показатель дискомфорта М— критерий оценки дискомфортной
блескости, вызывающей неприятные ощущения при неравномер-
ном распределении яркостей в поле зрения, выражающийся
формулой
А/= £аа<»0’5/ф°’5,
(1.3)
где срс — индекс позиции блеского источника относительно линии
зрения; — яркость адаптации, кд/м2.
Показатель ослепленности Р — критерий оценки слепящего дей-
ствия осветительной установки, определяемый выражением
Р=(5- 1)1000,
(1.4)
где S — коэффициент ослепленности, равный отношению порого-
вых разностей яркости при наличии и отсутствии слепящих источ-
ников в поле зрения.
Полуцилиндрическая освещенность — характеристика насыщенно-
сти светом пространства и тенеобразующего эффекта освещения
для наблюдателя, движущегося по улице параллельно ее оси. Опре-
деляется как средняя плотность светового потока на поверхности
вертикально расположенного на продольной линии улицы на высо-
те 1,5 м полуцилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю.
Расчет полуцилиндрической освещенности производится инженер-
ным методом.
Помещения без естественного света — помещения, в которых ко-
эффициент естественной освещенности (КЕО) в точке нормирова-
ния ниже 0,1.
Помещения с недостаточным естественным светом — помещения,
в которых коэффициент естественной освещенности в точке нор-
мирования ниже нормированного значения для естественного
освещения.
Рабочая поверхность—поверхность, на которой производится ра-
бота и на которой нормируется или измеряется освещенность.
Селитебная территория — территория, предназначенная для раз-
мещения жилищного фонда, общественных зданий и сооружений, в
том числе научно-исследовательских институтов и их комплексов, а
также отдельных коммунальных и промышленных объектов, не тре-
бующих устройства санитарно-защитных зон; для устройства путей
9
внутригородского сообщения, улиц, площадей, парков, скверов, са-
дов, бульваров и других мест общего пользования.
Совмещенное освещение—освещение, при котором одновременно
применяется естественное и искусственное освещение.
Средневзвешенный коэффициент отражения — коэффициент от-
ражения, усредненный по площади (фасада, помещений, рабочей
поверхности и т.п.).
Средняя освещенность улиц, дорог и площадей — освещенность,
средневзвешенная по площади.
Средняя яркость дорожной поверхности — средневзвешенная по
площади яркость сухих дорожных покрытий в направлении глаз на-
блюдателя, находящегося на оси движения транспорта.
Стробоскопический эффект — явление искажения зрительного
восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объек-
тов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности
частотных характеристик движения объектов и изменения светово-
го потока по времени в осветительных установках, выполненных га-
зоразрядными источниками света, питаемыми переменным током.
Условная рабочая поверхность — условно принятая горизонталь-
ная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола.
Фон — прилегающая непосредственно к объекту различения по-
верхность, на которой этот объект рассматривается. Фон считается:
светлым — при коэффициенте отражения поверхности более 0,4;
средним — при коэффициенте отражения поверхности от 0,2 до
0,4;
темным — при коэффициенте отражения поверхности менее 0,2.
Характерный разрез помещения — поперечный разрез по середине
помещения, плоскость которого перпендикулярна к плоскости
остекления световых проемов (при боковом освещении) или к про-
дольной оси пролетов помещения. В характерный разрез помеще-
ния должны попадать участки с наибольшим количеством рабочих
мест, а также точки рабочей зоны, наиболее удаленные от световых
проемов.
Цветовая температура Тс — температура излучателя Планка
(черного тела), при которой его излучение имеет ту же цветность,
что и излучение рассматриваемого стимула, К.
Цветопередача — общее понятие, характеризующее влияние
спектрального состава источника света на зрительное восприятие
цветных объектов, сознательно или бессознательно сравниваемое с
восприятием тех же объектов, освещенных стандартным источни-
ком света.
10
Цилиндрическая освещенность £ц — характеристика насыщенно-
сти помещения светом. Определяется как средняя плотность свето-
вого потока на поверхности вертикально расположенного в поме-
щении цилиндра, радиус и высота которого стремятся к нулю. Рас-
чет цилиндрической освещенности производится инженерным
методом.
Эвакуационное освещение — освещение для эвакуации людей из
помещения при аварийном отключении рабочего освещения.
1.2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К ОСВЕТИТЕЛЬНЫМ УСТАНОВКАМ
Надежная работа осветительных установок имеет немаловажное
значение в общем балансе электропотребления. Для обеспечения
электроэнергией источников света из числа многих возможных ва-
риантов выполнения сетей должен быть выбран наиболее эконо-
мичный, который, кроме того, должен обеспечивать:
1) надежность действия осветительной установки;
2) постоянство напряжения у источников света;
3) индустриальность выполнения монтажа и удобства
эксплуатации;
4) пожарную безопасность;
5) защиту от поражения электрическим током.
Уровни освещения и требования к осветительным установкам
предприятий различных отраслей промышленности, общественных
и жилых помещений определяются рядом директивных документов,
отраслевыми нормами искусственного освещения и рекомендация-
ми по его устройству, а также рядом других ведомственных руково-
дящих нормативных документов.
Для большинства зрительных работ в соответствии с действую-
щими нормативными документами может быть использована как
система одного общего освещения, так и система комбинированно-
го освещения. Зрительные работы очень высокой точности по своей
психофизической специфике всегда требуют применения системы
комбинированного освещения.
Выбор наиболее подходящей и оправданной в каждом конкрет-
ном случае системы освещения для точных зрительных работ явля-
ется задачей отраслевого нормирования искусственного освещения.
Ясно, что при малом количестве рабочих мест в помещении приме-
нение системы комбинированного освещения экономично и энер-
гетически выгодно, так как высокие освещенности должны быть со-
зданы на малом количестве рабочих мест при сравнительно невысо-
11
кой освещенности от общего освещения по помещению в целом, в
то время как при системе общего освещения этого же помещения
значительно большая освещенность должна быть обеспечена на
всех рабочих местах.
Надежность действия осветительных установок — очень важная с
точки зрения как бесперебойности производства, так и борьбы с
травматизмом — обеспечивается надежными и одновременно про-
стыми схемами электроснабжения и управления, селективностью
действия защиты всех звеньев сети и правильными конструктивны-
ми решениями, учитывающими характер среды помещений и осо-
бенности производства.
Основным способом обеспечения надежности действия освеще-
ния является устройство двух его видов: рабочего и аварийного, пи-
таемых раздельными электрическими сетями.
Аварийное освещение для возможности продолжения работы
должно устраиваться во всех случаях, когда вызванные темнотой
прекращение работы или неправильные действия могут стать при-
чиной взрыва, пожара, отравления и т.п., привести к длительному
расстройству технологического процесса или нарушить работу та-
ких потребителей, как электрические станции и крупные подстан-
ции, узлы радиопередачи, водоснабжения, теплофикации и т.п.
Кроме того, аварийное освещение необходимо в хирургических
операционных кабинетах неотложной помощи и приемных покоях
лечебных учреждений.
Аварийное освещение для эвакуации должно устраиваться:
• в производственных помещениях с постоянно работающими в
них людьми, если вследствие погасания рабочего освещения и про-
должения при этом работы производственного оборудования может
возникнуть опасность травматизма;
• в любых производственных помещениях в местах, опасных для
прохода людей;
• в производственных помещениях с числом работающих более
50 человек, независимо от степени опасности травматизма в этих
помещениях;
• в основных проходных помещениях и на лестницах, служащих
для эвакуации людей из зданий, где находятся или работают более 50
человек;
• в местах работы на открытых пространствах, если эвакуация ра-
ботающих связана с повышенной опасностью травматизма;
• в отдельных помещениях, где одновременно могут находиться
более 100 человек;
12
• в детских домах, садах и яслях, независимо от числа лиц, пре-
бывающих в здании.
Аварийное освещение может выполняться лампами накаливания
или люминесцентными. Использование для аварийного освещения
ламп ДРЛ запрещается из-за их длительного разгорания при вклю-
чении, а особенно — после кратковременного перерыва питания.
Люминесцентные лампы, более требовательные к режиму питания
и, вообще говоря, менее надежные при включении, чем лампы нака-
ливания, могут применяться только при питании их во всех режимах
переменным током, при гарантированном уровне напряжения не
менее 90 % номинального, при установке в каждом светильнике
аварийного освещения не менее двух ламп и при температуре окру-
жающей среды не ниже + 10 °C.
1.3. ПОСТОЯНСТВО НАПРЯЖЕНИЯ
У ИСТОЧНИКОВ СВЕТА
Источники света предназначены для работы при указанном для
них номинальном напряжении. При напряжениях, отличающихся
от номинального, характеристики источников света и ПРА меняют-
ся. Особенно заметно влияет изменение напряжения на срок служ-
бы ламп и ПРА, а также на световой поток ламп накаливания.
ГОСТ 13109—97 нормирует отклонения напряжения на уровне
± 5 % номинального значения как нормально допустимые и ± 10 %
номинального значения напряжения как предельно допустимые.
При этом качество электроэнергии по отклонению напряжения в
точке общего присоединения к электрической сети считают соот-
ветствующим требованиям стандарта, если все измеренные за каж-
дую минуту в течение 24 ч значения отклонений напряжения нахо-
дятся в интервале, ограниченном предельно допустимыми значени-
ями, а не менее 95 % измеренных за тот же период времени значений
установившегося отклонения напряжения находятся в интервале,
ограниченном нормально допустимыми значениями. Под отклоне-
нием напряжения понимают изменение напряжения в течение дли-
тельного (более 1 мин) периода времени.
По стандартам напряжение холостого хода трансформаторов в
большинстве случаев составляет около 105 % номинального, поэто-
му при номинальном напряжении с высокой стороны ближайшие к
подстанции лампы при незагруженном трансформаторе получат на-
пряжение, на 5 % превышающее номинальное. Наоборот, при пол-
ностью нагруженных трансформаторе и звеньях сети и для наиболее
удаленных ламп произойдет другой крайний случай: к ним будет по-
13
дано напряжение меньшее, чем 105 %, на суммарное значение по-
терь напряжения в трансформаторе и сети. Эти обстоятельства учте-
ны ПУЭ [1] при установлении уровней напряжения у ламп.
Действительные уровни напряжения на лампах часто не уклады-
ваются в нормированные пределы, так как напряжение на высокой
стороне трансформаторов отличается от номинального из-за неиз-
бежного непостоянства нагрузок всех звеньев сети. Поддержание
постоянства напряжения в высоковольтной системе относится к об-
ласти электроснабжения и здесь не рассматривается.
Коснемся вопросов регулирования напряжения, начиная лишь
от главных понижающих подстанций (ГПП). Одним из наиболее
распространенных и рекомендуемых решений является примене-
ние встречного регулирования на ГПП, при котором напряжение на
низшей стороне поддерживается номинальным при холостом ходе и
автоматически повышается при увеличении загрузки; при максима-
льном значении последней напряжение на стороне 6 — 10 кВ ГПП
достигает 105 %. При этом на шинах 6 — 10 кВ наиболее удаленной
ТП сохраняется номинальное напряжение.
Другим весьма эффективным способом поддержания заданных
отклонений напряжения является местное регулирование напряже-
ния на ТП. Применяя на ТП регулируемые под нагрузкой трансфор-
маторы (или вольтодобавочные трансформаторы), можно автома-
тически поддерживать у ламп заданные уровни и отклонения
напряжения.
Самостоятельные осветительные трансформаторы малой мощ-
ности здесь имеют дополнительное преимущество, поскольку мень-
шие потери напряжения будут наблюдаться не только в трансфор-
маторах, но и в сетях, большинство сечений проводов которых при
меньшей протяженности будет определяться расчетом по току на-
грузки. В результате общее отклонение напряжения может быть
уменьшено с 7,5 % примерно до 5,5 — 6 %.
В отдельных случаях для одностороннего регулирования напря-
жения в зоне его максимальных уровней могут быть использованы
синхронные двигатели 6—10 кВ, нагружающие ГПП реактивной
мощностью при отстающем токе двигателя.
Там, где не предусмотрено встречного (на ГПП) или местного (на
ТП) регулирования, чтобы избежать повышенного напряжения
ламп, часто изменяют напряжение с помощью дополнительного вы-
вода трансформатора на ТП. Так как переключение не может произ-
водиться под нагрузкой, оно не в состоянии изменить общие грани-
цы отклонений напряжения и лишь смещает их на 5 %. Общая раз-
14
ница в уровнях напряжения при максимальной и минимальной
нагрузках в этом случае может доходить до 17,5 %.
При обследовании предприятий можно встретиться с таким спо-
собом “регулирования” напряжения, как постоянное включение
осветительных фидеров через сопротивление. По понятным причи-
нам такой способ должен быть решительно осужден, тем более что
при его осуществлении, в целях экономии ламп, уровень напряже-
ния у них принимают порой значительно ниже номинального.
Помимо длительных отклонений напряжения в осветительных
сетях могут возникать кратковременные быстрые отклонения — так
называемые колебания напряжения, чаще всего обусловленные пу-
ском или режимом работы достаточно мощных электросиловых по-
требителей, питаемых от общих с источниками света трансформато-
ров или сетей. Эти колебания вызывают колебания освещенности,
которые могут привести к утомлению зрения и организма в целом.
Отечественные исследования субъективной оценки влияния ко-
лебаний напряжения были проведены Г. М. Кноррингом на 11 ис-
пытуемых; результаты их представлены в табл. 1.1.
Более полные данные приведены в американской литературе, где
определены пороги видимости и раздражения при различной часто-
те колебаний напряжения. Данные Г. М. Кноррингаирис. 1.1 отно-
сятся к осветительным установкам лишь с лампами накаливания.
Чтобы устранить колебания освещенности вследствие случайно-
го раскачивания светильников, последние должны либо жестко за-
крепляться, либо устанавливаться с помощью шарнирных кронш-
тейнов, надежно фиксирующих заданное положение, либо крепить-
ся с применением амортизаторов (при вибрациях).
Таблица 1.1. Субъективная оценка колебаний напряжения в осветительных
установках с лампами накаливания
Вариант Колебания напряжения, %
порого- вые уверенно различимые мешаю- щие
Общее освещение 80 лк, колеблется напряжение у ламп общего освещения Общее освещение 80 лк плюс местное 500 лк: 1,0 1,5 3,9
колеблется напряжение у ламп местного освещения 1,1 1,2 3,7
колеблется напряжение у ламп общего освещения 6,2 8,4 20,0
15
Рис. 1.1. Влияние колебаний напряжения на пороги видимости и раздражения
ГОСТ 13109—97 предусматривает регламентацию колебаний на-
пряжения по двум показателям: размаху изменения напряжения и
дозе фликера. Под размахом изменения напряжения понимают бы-
стро протекающие изменения напряжения в диапазоне ± 10 % но-
минального значения (скорость изменения напряжения менее
1 мин). Под фликером понимают субъективное восприятие челове-
ком колебаний светового потока искусственных источников осве-
щения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети,
питающей эти источники.
Доза фликера — мера восприятия фликера — минимальное время
для субъективного восприятия человеком фликера за установлен-
ный промежуток времени.
Различают кратковременную (за 10 мин) и длительную (за 2 ч)
дозы фликера. Следует отметить, что в ГОСТ 13109—97 ограничения
по колебаниям напряжения учитывают их влияние только на источ-
ники света, поскольку этот электроприемник является одним из
наиболее чувствительных к уровню подводимого к нему напряже-
ния и малоинерционен. Естественно, что некоторые другие элект-
роприемники также чувствительны к колебаниям напряжения
(средства автоматики, электронные устройства и т.п.), однако огра-
16
Рис. 1.2. Предельно допустимые размахи изменения напряжения в зависимости
от частоты повторяющегося изменения напряжения за 1 мин для колебаний на-
пряжения, имеющих форму меандра
ничительные кривые (рис. 1.2) из стандарта приведены только для
освещения, поскольку этот случай наиболее исследован.
Для использования графиков необходимо предварительно найти
частоту повторения изменений напряжения FbU или время между
двумя ближайшими изменениями напряжения Д///+р Если эти
кривые совпадают с формой меандра, то проводится непосредствен-
ное определение допустимого значения изменения напряжения 8 Up
если не совпадают, то необходимо повторить расчет.
Существует диапазон частот (101 — 103 мин-!) особо неблаго-
приятных для глаз человека, которые генерируются мощными ЭП,
где надо быть особенно критичным к значению 8t/r Этот диапазон
соответствует работе дуговых сталеплавильных печей, дуговой свар-
ке, работе компрессоров.
Колебания напряжения у источников света возможны при пита-
нии их по совмещенным с силовой нагрузкой сетям, от совмещен-
ных трансформаторов или при совокупности обоих обстоятельств.
Частота колебаний зависит от числа пусков электродвигателей,
включений пиковых нагрузок (например, сварочных аппаратов),
сбросов нагрузки и определяется, таким образом, исключительно
технологическим режимом работы потребителей.
17
Таблица 1.2. Предельные мощности короткозамкнутых электродвигателей,
вызывающие при пуске на шинах трансформатора колебания напряжения
Мощность трансформатора, кВ А Предельная номинальная мощность электродвигателя, кВт, при допустимых колебаниях напряжения, %
до 1,5 до 4 до 15
10 — 4,5
20 — 10,0
50 4,5 14,0
100 4,5 10,0 28,0
180 7,0 14,0 55,0
320 14,0 28,0 125,0
560 20,0 55,0 —
750 28,0
1000 40,0 100,0 —
Колебания напряжения у источников света возможны при пита-
нии их по совмещенным с силовой нагрузкой сетям, от совмещен-
ных трансформаторов или при совокупности обоих обстоятельств.
Частота колебаний зависит от числа пусков электродвигателей,
включений пиковых нагрузок (например, сварочных аппаратов),
сбросов нагрузки и определяется, таким образом, исключительно
технологическим режимом работы потребителей.
Глубина колебания определяется как разность напряжения у по-
требителя в пусковом и рабочем режимах. Колебания напряжения
при раздельных сетях представляют собой разность потерь напряже-
ния в указанных режимах только в трансформаторе. При подсчете
следует помнить, что в пусковом режиме изменяется не только ток
(мощность) потребителя, но и коэффициент мощности нагрузки.
В табл. 1.2 указаны предельные мощности короткозамкнутых
электродвигателей, которые могут быть подключены к шинам со-
вмещенных трансформаторов, не вызывая на них колебаний напря-
жения более 1,5; 4 или 15 %.
Когда электродвигатели подключаются не к шинам трансформа-
тора непосредственно, а через сети, имеющие достаточно большое
сопротивление, колебания напряжения на шинах трансформатора
будут меньше указанных в табл. 1.2, поскольку значения пусковых
токов будут ограничиваться дополнительными сопротивлениями,
создаваемыми сетью питания электродвигателей.
При мощных электросиловых потребителях напряжением
6 — 10 кВ колебания напряжения, вызываемые пиками (толчками)
токов в сети 6—10 кВ, могут передаваться на шины низкого напря-
18
Отклонение
напряжения
Колебания
напряжения
Перенапряжение
Провал
напряжения
Рис. 1.3. Некоторые показатели качества электрической энергии:
а — отклонения напряжения; б — колебания напряжения; в — перенапряже-
ние; г — провал напряжения
жения трансформаторов в равной степени как при совмещенных
трансформаторах и сетях, так и при раздельных.
Колебания напряжения At/на стороне 6 — 10 кВ можно опреде-
лить по приближенной формуле, % пиковых нагрузок:
At/ = =-100,
к
(1.5)
где А/— пик нагрузки в сети 6—10 кВ, А; /к — ток короткого замы-
кания на рассматриваемом участке сети 6 — 10 кВ с учетом подпит-
ки от синхронных электродвигателей, А.
Если исходить из вероятного минимального значения /к = 15 кА
и At/=1,5%, то можно определить значение пика нагрузки
А/ = 225 А, при котором нагрузки на стороне 6 — 10 кВ могут, в со-
ответствии с требованиями ПУЭ, считаться спокойными.
Во всех случаях может быть рекомендовано присоединение
трансформаторов с осветительной нагрузкой и электроприемников
6 — 10 кВ с пиковой нагрузкой на разные секции 6—10 кВ.
На рис. 1.3 приведены показатели качества напряжения по амп-
литуде в соответствии с ГОСТ 13109—97.
1.4. ВЛИЯНИЕ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА НА ПОКАЗАТЕЛИ
КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Лампы накаливания, являясь чисто активным сопротивлением,
потребляют только активную электроэнергию, имеют cos ср = 1, но
могут вызывать колебания напряжения в сети за счет значительных
пусковых токов.
19
Сопротивление тела накала ламп накаливания в холодном состо-
янии во много раз меньше, чем в нагретом, что вызывает при вклю-
чении ламп пусковые токи кратностью до 12 — 14 по отношению к
номинальному току и длительностью 0,2 — 0,5 с. В цепи газоразряд-
ных ламп пусковые токи возникают вследствие уменьшения сопро-
тивления комплекта лампа — ПРА в неустановившемся режиме при
зажигании. По предварительным данным, пусковые токи люминес-
центных ламп и ламп Д РЛ и МГЛ имеют кратность около 2 при дли-
тельности 8 — 10 с для люминесцентных ламп и до 1 мин для ламп
ДРЛ.
Известны случаи, когда аппараты защиты, выбранные на основе
обычных требований, отключали питающие линии с мощными лам-
пами накаливания тотчас по их включении.
Во избежание ложных отключений при пуске аппараты защиты,
как указывалось выше, должны выбираться с некоторым запасом.
Практикой установлено приближенное правило, согласно которому
эксплуатация предохранителя без ложных отключений возможна,
когда кратковременные пусковые токи /п не превышают примерно
половины тока срабатывания вставки.
Ток срабатывания определяется по защитной характеристике. В
установках с лампами накаливания ток, способный расплавить
вставку предохранителей ПР-2 или ПН-2 за 0,5 с, приблизительно
равен (5,5 4- 6)/в, отсюда
/п = (2,75 3)/в,
или
в 2,75-3
(1.6)
(1.7)
Для автоматических выключателей, имеющих только мгновенно
действующий электромагнитный расцепитель, номинальная устав-
ка расцепителя (которую не следует путать с номинальным то-
ком расцепителя, указанным на заводской табличке) должна превы-
шать пусковой ток ламп накаливания не менее чем в 1,25 раза.
Для автоматических выключателей, имеющих только тепловые
или нерегулируемые комбинированные расцепители, номинальные
токи расцепителей /а должны определяться по соотношению
(1.8)
где /р — расчетный ток защищаемой цепи с округлением до ближай-
ших больших каталожных значений.
20
В установках с люминесцентными лампами нет необходимости
учитывать пусковые токи при выборе аппаратов защиты, поскольку
при длительности этих токов до 10 с наблюдается большая разно-
временность включения отдельных ламп в интервале времени, пре-
восходящем длительность пуска отдельных ламп. Отсутствуют так-
же сведения о зарегистрированных ложных отключениях при пуске
электрических сетей с люминесцентными лампами.
В установках с лампами Д РЛ мощностью 250 Вт и более аппараты
защиты могут также выбираться с учетом рабочего тока линии: для
предохранителей ток плавкой вставки должен превышать рабочий
ток линии в 1,1 раза (/в = 1,1/р), а для автоматов токи тепловых или
нерегулируемых комбинированных расцепителей должны превы-
шать рабочий ток линии в 1,25 раза (/а = 1,25/р).
Необходимо иметь в виду, что значения пусковых токов источни-
ков света заметно уменьшаются при питании их от протяженных ли-
ний, поскольку сопротивления линий сопоставимы с сопротивле-
ниями источников света в пусковом режиме и оказывают в момент
пуска токоограничивающее действие.
Если пренебречь реактивным сопротивлением линий, что мало
скажется на пусковых токах, то их значение может быть связано с
потерей напряжения в линии.
С. А. Клюевым предложены следующие упрощенные формулы
д ля определения кратности пусковых токов с учетом сопротивления
линий:
• д ля однофазной и трехфазной сетей
Таблица 1.3. Действительные кратности пускового тока кл для ламп накали-
вания и ДРЛ в зависимости от допущенной потери напряжения в линии A U
дц% Лампы накаливания 500 — 1000 Вт Двухэлектродные лампы ДРЛ1
линии три фазы и нуль, фаза и нуль линии две фазы и нуль линии три фазы и нуль, фаза и нуль ЛИНИИ две фазы и нуль
1 12,3 12,8 2,4 2,6
2 10,9 11,8 2,1 2,3
3 9,8 10,9 1,9 2,1
4 9,0 10,2 1,7 2,0
5 8,2 9,5 1,6 1,8
6 7,4 9,0 1,5 1,7
7 7,1 8,5 1,4 1,6
8 6,6 8,0 1,3 1,5
1 Значения кл свыше 2,0 указывают на неточность формул в этих условиях.
21
100А
д kAU + 100 ’
(1.9)
• для двухфазной сети
150А
fl"AAt/ + 150’
(1.Ю)
где Ад — действительная кратность пускового тока источника света с
учетом токоограничивающего влияния сопротивления линий; А —
кратность пускового тока источника света; At/— потеря напряже-
ния в линии, %.
Для большей точности следует принимать значение потери на-
пряжения до средних ламп. По (1.5) для ламп накаливания (А = 14) и
для ДРЛ (А = 2) подсчитаны действительные кратности пускового
тока, сведенные в табл. 1.3.
Учет пусковых токов может привести к увеличению сечений про-
водов линий даже в сетях, не защищаемых от перегрузки. Поэтому к
приведенным выше соображениям надо пока относиться с некото-
рой осторожностью и не рассматривать их как обязательные норма-
тивные указания.
1.5. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ТОКОВ ВЫСШИХ ГАРМОНИК
В СЕТЯХ, ПИТАЮЩИХ РАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ
В трехфазньгх симметрично нагруженных сетях с люминесцент-
ными лампами и лампами ДРЛ ток в нулевом проводе не равен
нулю, как в сетях с лампами накаливания, а достигает весьма боль-
ших значений. Это объясняется протеканием по нулевому проводу
высших нечетных гармонических составляющих тока, кратных
трем, обусловленных несинусоидальностью кривой тока источни-
ков света, вследствие нелинейности их вольт-амперных характери-
стик. Ток в нулевом проводе можно определить при этом по следую-
щей формуле:
/ - 1 //2. /2. /2*.
у0“ +у9 +у15+-
(1.11)
Преимущественная часть нагрузки в нулевом проводе создается
при этом токами третьей гармоники.
Измерение тока высших гармоник в сетях с люминесцентными
лампами и лампами ДРЛ показало, что при симметричной нагрузке
22
токи третьей гармоники в нулевом проводе трехфазной сети нахо-
дятся в пределах от 56 до 85 % фазного тока.
Поскольку любая асимметрия нагрузки повлечет за собой даль-
нейшее увеличение тока нейтрали, сечение нулевого провода в трех-
фазных симметрично нагруженных сетях с разрядными лампами
следует выбирать по расчетному току, одинаковому с токами фазных
проводов. Следовательно, в необходимых случаях, когда сечение
сети определяется расчетом по току нагрузки (а не по потере напря-
жения), сечение нулевого провода должно быть равно сечению фаз-
ных проводов.
Интересно, что токи высших гармоник, протекающие по нулево-
му проводу, не увеличивают потерю напряжения в трехфазной сети,
а создают лишь пульсации напряжения с трехкратной частотой сети,
что легко уяснить из следующего.
В сетях с лампами накаливания и несимметричной нагрузкой фаз
если частичная потеря напряжения в нулевом проводе для двух фаз
положительна, то д ля третьей фазы она отрицательна, и наоборот.
Это означает, что ток в нулевом проводе вызывает увеличение поте-
ри напряжения в двух фазах и уменьшение в третьей или уменьше-
ние потери напряжения в двух фазах и увеличение ее в третьей.
Для каждого момента времени аналогичная диаграмма может
быть построена и для сетей с газоразрядными лампами. Однако век-
тор тока в нулевом проводе здесь будет иметь угловую скорость вра-
щения в 3 раза большую, чем скорость вращения фазных векторов, и
будет 3 раза в течение одного периода вызывать поочередно в каж-
дой фазе то увеличение, то уменьшение потери напряжения, поско-
льку частичные потери напряжения будут то прибавляться, то вычи-
таться. Таким образом, будет происходить не постоянное изменение
потери напряжения, а пульсация напряжения. Поскольку частота
этой пульсации равна тройной частоте сети, а глубина не слишком
велика, ее, по-видимому, можно вообще не учитывать.
23
ГЛАВА ВТОРАЯ
Схемы распределения электроэнергии
в осветительных установках
2.1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ
УСТАНОВОК
В электрической сети осветительных установок рассматриваются
вопросы построения и эксплуатации осветительных сетей. Рассмот-
рение ограничивается главным образом сетями низкого напряже-
ния, так как сети высокого напряжения (6 — 10 кВ) только в редких
случаях предназначаются для снабжения электроэнергией чисто
осветительных потребителей. При расчете сетей производится рас-
чет сетей, решаются вопросы распределения энергии, конструктив-
ного выполнения сетей и их монтажа.
Примерная схема распределения электроэнергии для осветитель-
ных сетей представлена на рис. 2.1. Трансформаторы КТП понижа-
ют высокое напряжение 6 — 10 кВ до требуемого уровня 0,4/0,23 кВ.
Рис. 2.1. Основные звенья сети освещения:
1 — понижающий трансформатор КТП; 2— щит низкого напряжения КТП; ‘3
— линии питающей сети, т.е. все линии от щита низкого напряжения КТП до
групповых щитков; 4 — вводной щит здания (цеха); 5— магистральный щи-
ток; 6 — групповой щиток, на котором установлены аппараты защиты или
управления для групповых линий; 7 — линии групповой сети от групповых
щитков до источников света
24
Для распределительных пунктов питание электроэнергией произво-
дится неразветвленными или малоразветвленными линиями — пи-
тающей (распределительной) сетью низкого напряжения. Те или
иные звенья могут отсутствовать, и в простейшем случае групповые
щитки могут питаться линиями, отходящими непосредственно от
щита низкого напряжения КТП.
В большинстве случаев осветительная нагрузка на промышлен-
ных предприятиях, а также в некоторых общественных зданиях со-
ставляет относительно небольшую часть всей электрической на-
грузки, и вопрос ее питания решается в комплексе с другими вопро-
сами электроснабжения.
Освещение, как правило, должно получать питание по самостоя-
тельным линиям от щитов низкого напряжения трансформаторов.
При решении вопроса о распределении всей осветительной нагруз-
ки между линиями учитывается ряд соображений. Так, следует избе-
гать, с одной стороны, излишнего дробления, с другой — чрезмер-
ного укрупнения фидеров (линий). В первом случае увеличивается
протяженность и стоимость сетей, во втором — чрезмерно возраста-
ют сечения проводов и кабелей. Нередко на отдельные линии выде-
ляются крупные цеха, а также отдельные здания или группы зданий,
расположенные по одну сторону от источника питания.
С учетом сказанного, а также в связи с необходимостью выделе-
ния отдельных линий аварийного освещения число осветительных
фидеров на подстанции оказывается иногда значительным, а щиты
низкого напряжения на КТП имеют ограниченное число линейных
автоматических выключателей. В этих случаях на КТП или вблизи
нее широко применяется установка “щитов размножения”, называ-
емых магистральными щитами, которые получают питание по од-
ной мощной линии от щита подстанции и от которых отходит необ-
ходимое число более мелких линий (рис. 2.1).
Схемы питания разделяются на радиальные и магистральные. Ра-
диальная линия на всем протяжении — от точки ее питания до при-
ложенной в конце нагрузки — не имеет ответвлений. Если линия
имеет на своем протяжении ответвления для питания нагрузок, она
называется магистральной.
Радиальные сети по сравнению с магистральными имеют мень-
шие сечения проводников, но большую общую протяженность. В
радиальной сети увеличивается количество аппаратуры на щите
низкого напряжения подстанций, возрастают размеры щита и
усложняется возможность одновременного управления освещени-
ем. Преимуществом системы радиального питания является умень-
шение зоны аварийного режима при неисправностях в питающей
25
сети. Как показывает практика эксплуатации, неисправности в пи-
тающих сетях при их правильном выполнении возникают весьма
редко, поэтому указанные выше преимущества имеют только теоре-
тическое значение.
Радиальные сети в осветительных установках в большинстве слу-
чаев требуют больших затрат для их осуществления, чем магистраль-
ные. Радиальное питание может оказаться целесообразным лишь
для групповых щитков с значительной нагрузкой (более 100 А), ког-
да применение магистрального питания требует чрезмерного укруп-
нения питающих линий (токи более 200 А).
Применение магистральной сети также не всегда целесообразно.
При общей трассе для двух и более магистральных линий в целях со-
кращения общей протяженности сети эти линии могут совмещаться
и заменяться одной радиальной линией.
В месте дальнейшего разветвления линии устанавливается распре-
делительный пункт, от которого в зависимости от размещения груп-
повых щитков могут отходить не только магистральные, но и радиа-
льные линии. Такая сеть называется радиально-магистральной и яв-
ляется наиболее распространенной в осветительных установках.
2.2. ГРУППОВЫЕ СЕТИ
Групповые щитки, от которых начинаются групповые освети-
тельные сети, должны располагаться в помещениях, удобных для
обслуживания и, по возможности, с благоприятными условиями
среды.
Если управление освещением производится от щитков, то их ре-
комендуется размещать так, чтобы с места их установки были видны
управляемые светильники, что, однако, не является обязательным.
ПУЭ ограничивает предельный ток аппаратов, защищающих
групповые линии, значением 25 А, а число светильников с лампами
накаливания, ДРЛ, ДРИ, ДНаТ, обслуживаемых группой, — 20 шт.
на фазу. При питании группой газоразрядных ламп мощностью
125 Вт и более или ламп накаливания мощностью 500 Вт и более ток
аппаратов защиты может быть увеличен до 63 А.
Групповые линии могут быть одно-, двух- или трехфазными. По-
следние обязательны, когда чередование фаз в линии используется
для уменьшения пульсации освещенности, в частности при исполь-
зовании ламп ДРЛ, ДРИ, ДНаТ. Трехфазные группы могут принять
втрое большую нагрузку и обслуживать в 3 раза больше светильни-
ков, чем однофазные. Они приводят к существенному сокращению
как протяженности сети (четыре провода трехфазной группы заме-
26
Рис. 2.2. Распределение ламп по фазам:
ОЩ— осветительный щиток
няют шесть проводов трех однофазных групп), так и массы провод-
никового металла (при выборе сечения проводов по потере напря-
жения теоретическая масса последнего в трехфазной группе в
3,4 раза меньше, чем в однофазной).
Предпосылкой для применения трехфазных (реже двухфазных)
групп являются большая нагрузка и длина линий при единстве тех-
нологического процесса на их протяжении, позволяющем включать
освещение крупными частями.
На рис. 2.2 показано три варианта распределения ламп между фа-
зами в трехфазной группе. Верхний вариант оптимален с точки зре-
ния потерь напряжения в линии, так как “центры тяжести” нагрузок
всех фаз в этом случае совпадают, но этот вариант не является луч-
шим в отношении ослабления пульсации освещенности, кроме
того, при нем в случае отключения одной-двух фаз создается случай-
ное распределение освещенности вдоль линии. Средний вариант
применяется наиболее часто. Он лучше остальных обеспечивает
снижение пульсации и при отключении части фаз дает относитель-
но равномерное распределение освещенности.
Нижний вариант применяется редко, лишь в тех случаях, когда
освещение цеха должно включаться по участкам, и, строго говоря,
представляет собой не трехфазную группу, а три однофазные с об-
щим нулевым проводом. В связи с этим если несколько однофазных
групп прокладываются по общей трассе, то почти всегда целесооб-
разно совмещение их нулевых проводов, причем эти группы (их мо-
жет быть и больше трех) должны принадлежать разным фазам сети.
При этом сечение объединенного нулевого провода необходимо
проверять на суммарный ток групп, подключенных к той из фаз, для
которой этот ток оказывается большим. Такой ток будет протекать
по нулевому проводу при отключении светильников, питаемых дву-
мя другими фазами.
27
2.3. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
В соответствии с ПУЭ питание силовых и осветительных элект-
роприемников при напряжении 380/220 В рекомендуется произво-
дить от общих трансформаторов при условии соблюдения требова-
ния: допустимые отклонения и колебания напряжения у осветите-
льных приборов не должны превышать указанных в ГОСТ 13109—97
“Электрическая энергия. Требования к качеству электрической
энергии в электрических сетях общего назначения”.
Люминесцентные лампы (кроме ламп мощностью до 20 Вт) и
лампы ДРЛ и МГЛ, совместно со стандартными типами ПРА, пред-
назначены только для включения на 220 В и при напряжении
220/127 В могут включаться только на линейное напряжение, что в
ряде случаев нежелательно.
Преимущества применения самостоятельных осветительных
трансформаторов сводятся в основном к их менее связанной эксп-
луатации, позволяющей лучше загружать трансформаторы, к воз-
можности лучше обеспечивать заданный уровень и постоянство на-
пряжения и к некоторому облегчению сети освещения за счет уме-
ньшения потерь напряжения в трансформаторах. Кроме того, в
установках с лампами накаливания имеется возможность приме-
нить напряжение 127 В.
Выделение самостоятельных осветительных трансформаторов
является безусловно необходимым лишь в случаях, когда силовая
нагрузка по своему характеру вызывает недопустимые колебания
напряжения или когда напряжения 380/220 В или 220/127 В не мо-
гут быть приняты по условиям безопасности (например, некоторые
подземные выработки, где нельзя применять напряжение больше
3 х 127 В).
Совмещение трансформаторов для силовой и осветительной
нагрузок уменьшает их общее число и суммарную установлен-
ную мощность, сокращает количество аппаратуры и объемы по-
мещений подстанций, а также позволяет упростить общую схему
электроснабжения.
На основе сопоставления показателей конкурирующих вариан-
тов в 1938 г. было вынесено обязательное решение, регламентиро-
вавшее как напряжение осветительной сети (380/220 В), так и со-
вмещение трансформаторов. Это решение действительно до сих пор
для большинства случаев, а широкое применение газоразрядных
ламп еще больше подкрепляет его целесообразность.
Часто жалобы на скорое перегорание ламп накаливания связыва-
лись с применением совмещенных трансформаторов. Произведен-
28
ный в связи с этим в 1961 г. анализ уровней и отклонений напряже-
ния показал, что применение самостоятельных осветительных
трансформаторов лишь в очень малой степени улучшает возможно-
сти регулирования напряжения, и отклонения по сравнению с вари-
антом совмещенных трансформаторов вряд ли могут быть уменьше-
ны больше чем на 1,5 — 2 %. Что касается указанных жалоб, то их
возникновение связано не с фактом совмещения трансформаторов,
а с неправильным регулированием напряжения в пределах данной
системы.
Основным критерием при решении вопроса о совмещении
трансформаторов должна служить экономичность вариантов, схемы
же совместного питания по годовым затратам экономичнее анало-
гичных схем раздельного питания на 20 — 40 %.
Внедрение современных технологий приводит к использованию,
кроме освещения, другого электрооборудования на основе микро-
процессорной техники, компьютеров и прочих особо чувствитель-
ных к качеству электроэнергии электроприемников. Это требует до-
полнительного исследования вопроса совместного и раздельного
питания силового и чувствительного к качеству электроэнергии
электрооборудования.
При совмещении питающих сетей уменьшается их протяжен-
ность, но недопустимо понижается уровень напряжения у ламп и
усложняются обслуживание и ремонт сетей. Экономический анализ
показал отсутствие каких-либо преимуществ совмещенных сетей
даже при снижении напряжения у удаленных ламп до 94 %, не учи-
тываемом в светотехническом расчете.
Недостатки совмещенных сетей привели к регламентации само-
стоятельных питающих сетей для рабочего освещения начиная от
шин подстанций или от головного участка магистрали системы бло-
ка “трансформатор — магистраль”. Совмещенные сети допускаются
и признаются целесообразными лишь для небольших зданий, уда-
ленных от источника питания, особенно при выполнении питаю-
щей сети воздушными линиями, а также для сельских электроуста-
новок с обязательной оценкой ожидаемых колебаний напряжения.
Присоединение рабочего освещения к распределительной сило-
вой сети снижает надежность питания и поэтому запрещается.
Питание аварийного освещения от силовых пунктов и питающих
линий, когда это освещение не играет большой роли в создании
освещенности при нормальной работе, часто целесообразно и мо-
жет применяться, если, конечно, соблюдаются требования к уров-
ням и колебаниям напряжения. ПУЭ предъявляет следующие тре-
29
бования к электроснабжению аварийного освещения, которое по-
дразделяется на освещение безопасности и эвакуационное.
Освещение безопасности предназначено для продолжения рабо-
ты при аварийном отключении рабочего освещения. Светильники
рабочего освещения и освещения безопасности в производственных
и общественных зданиях и на открытых пространствах должны по-
лучать питание от независимых источников. Светильники и свето-
вые указатели эвакуационного освещения в производственных зда-
ниях с естественным освещением и в общественных и жилых здани-
ях должны быть присоединены к сети, не связанной с сетью
рабочего освещения, начиная от щита подстанции (распределитель-
ного пункта освещения) или, при наличии только одного ввода, от
вводного распределительного устройства. Питание светильников и
световых указателей эвакуационного освещения в производствен-
ных зданиях без естественного освещения следует выполнять анало-
гично питанию светильников освещения безопасности.
В производственных зданиях без естественного света в помеще-
ниях, где может одновременно находиться 20 человек и более, неза-
висимо от наличия освещения безопасности должны предусматри-
ваться эвакуационное освещение по основным проходам и световые
указатели “Выход”, автоматически переключаемые при прекраще-
нии их питания на третий независимый внешний или местный ис-
точник (аккумуляторную батарею, дизель-генераторную установку
и т.п.), не используемый в нормальном режиме для питания рабоче-
го освещения. Освещение безопасности и эвакуационного освеще-
ния или светильники эвакуационного освещения и указатели “Вы-
ход” должны иметь автономный источник питания.
При отнесении всех или части светильников к особой группе пер-
вой категории необходимо предусматривать дополнительное пита-
ние этих светильников от третьего независимого источника.
Светильники эвакуационного освещения, световые указатели
эвакуационных и запасных выходов в зданиях любого назначения,
снабженные автономными источниками питания, в нормальном
режиме могут получать питание от сетей любого вида освещения, не
отключаемых во время функционирования зданий. Для помеще-
ний, в которых постоянно находятся люди или которые предназна-
чены для постоянного прохода персонала либо посторонних лиц и в
которых требуется освещение безопасности или эвакуационное
освещение, должна быть обеспечена возможность включения ука-
занных вадов освещения в течение всего времени, когда включено
рабочее освещение, или освещение безопасности и эвакуационное
30
освещение должны включаться автоматически при аварийном пога-
сании рабочего освещения.
Применение для рабочего освещения, освещения безопасности и
(или) эвакуационного освещения общих групповых щитков, а также
установка аппаратов управления рабочим освещением, освещением
безопасности и (или) эвакуационным освещением, за исключением
аппаратов вспомогательных цепей (например, сигнальных ламп,
ключей управления), в общих шкафах не допускается.
Разрешается питание освещения безопасности и эвакуационного
освещения от общих щитков. Использование сетей, питающих си-
ловые электроприемники, для питания освещения безопасности и
эвакуационного освещения не допускается.
Для аварийного освещения рекомендуется применять светиль-
ники с лампами накаливания или люминесцентными. Разрядные
лампы высокого давления допускается использовать при обеспече-
нии их мгновенного зажигания или перезажигания.
Для питания аварийного освещения в первую очередь должны
быть использованы трансформаторы или аккумуляторные бата-
реи, предназначенные для технологических нужд, а при их отсутст-
вии установлены специальные батареи, по возможности 12 — 36 В.
В зависимости от согласования напряжений сети рабочего и ава-
рийного освещения последнее может предусматриваться автомати-
чески включаемым или переключаемым на аккумуляторную бата-
рею. Возможен вариант с постоянным присоединением части ава-
рийного освещения к аккумуляторной батарее.
В сельских установках независимое питание аварийного освеще-
ния для продолжения работы необязательно. Аварийное освещение
может присоединяться даже к общему с рабочим освещением вводу
в здание.
Светильники аварийного эвакуационного освещения в случаях,
не оговоренных выше, должны быть присоединены лишь к сети, не
зависящей от сети рабочего освещения. Желательно, по возможно-
сти, чтобы рабочее и аварийное освещение получало питание от раз-
ных трансформаторов одной подстанции или от разных подстан-
ций. При питании объекта от одной однотрансформаторной под-
станции для рабочего и аварийного освещения следует иметь
раздельные сети, начиная от сети низкого напряжения подстанции.
Для небольших и неответственных объектов при одном вводе в
здание можно допустить разделение сетей рабочего и аварийного
освещения, начиная от этого ввода. Такое разделение может дости-
гаться как прокладкой самостоятельных линий, так и присоедине-
нием щитков аварийного освещения к питающей силовой сети.
31
Аварийное освещение любого назначения должно быть, как пра-
вило, включено в течение всего времени, когда включено рабочее
освещение.
Допускается автоматическое переключение аварийного освеще-
ния на независимые или резервные источники питания только при
аварийных режимах. Когда аварийное освещение получает питание
от аккумуляторной батареи, разрешается его автоматическое вклю-
чение лишь при аварийном погасании рабочего освещения.
Для небольших зданий и сельскохозяйственных установок в ка-
честве источников аварийного освещения могут быть допущены пе-
реносные электрические фонари с аккумуляторами или сухими
элементами.
2.4. ПОСТРОЕНИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
Непосредственное присоединение осветительных питающих ли-
ний, обычно сравнительно маломощных, к щиту подстанции часто
оказывается неэкономичным, а также затруднительным в силу того,
что аппараты управления этими линиями недостаточно устойчивы к
токам короткого замыкания. Поэтому часто практикуется установка
отдельных шкафов или магистральных щитков, которые получают
питание по одной мощной линии от щита подстанции и распределя-
ют его по необходимому числу осветительных питающих линий. Та-
кое решение позволяет уменьшить щит подстанции, а в ряде случаев
разместить осветительный щит в более удобном для обслуживания
месте.
Групповые щитки размещают с учетом удобства обслуживания и
расположения источника питания. При распределении источников
света между группами учитываются условия управления освещени-
ем и нормативные ограничения размеров групп:
1) групповые линии должны быть защищены плавкими вставка-
ми или автоматическими выключателями на ток более 20 А, а при
питании ими ламп ДРЛ или ламп накаливания мощностью 500 Вт и
выше —- не более 50 А. Большие токи не допускаются в основном
из-за трудности обеспечения в этом случае равномерной загрузки
фаз;
2) число светильников (или штепсельных розеток) на фазу, как
правило, не должно быть более 20. Для линий, питающих люминес-
центные светильники с двумя лампами и более в каждом, а также
световые карнизы, панели и тому подобные устройства, допускается
до 60 ламп на фазу. При трехфазных группах, выполненных по схеме
'треугольника, отключение одной фазы вызывает погасание двух
32
третей ламп, в связи с чем в таких группах правильнее допускать
полуторное число ламп по сравнению с допустимым для однофаз-
ных линий. Приведенные ограничения числа ламп на фазу имеют
целью ограничить зону возможных аварий и облегчить нахождение
повреждений.
При распределении между фазами однофазных нагрузок реко-
мендуется ограничивать разницу в токах наиболее и наименее на-
груженных фаз значением 30 % в пределах одного щитка и 10 % — в
начале питающих линий.
Большое значение имеет выбор трассы сети, которая должна быть
не только кратчайшей, но и наиболее удобной для монтажа и обслу-
живания. Так, в зданиях с гладкими потолками предпочтительно
прокладывать линии по стенам, а не по потолкам, в цехах с фермами
— поперек последних в виде перекидок.
Требования к надежности питания, качеству напряжения, удоб-
ству и безопасности эксплуатации, а также к экономичности осве-
тительных установок в большей или меньшей степени могут быть
удовлетворены разными вариантами схем питания. Оценка и вы-
бор схемы могут производиться только по совокупности всех пока-
зателей, применительно к конкретным условиям осветительной
установки.
Производственные объекты должны обеспечиваться системой
аварийного освещения, для которого необходимо предусмотреть
независимый источник электроснабжения. Аккумуляторные бата-
реи применяются, когда для аварийного освещения требуется неза-
висимый источник питания, в качестве которого при данной схеме
электроснабжения не могут быть использованы трансформаторы.
При использовании аккумуляторной батареи 220 — 110 В часто при-
меняется схема, приведенная на рис. 2.3. Рабочее и аварийное осве-
щение нормально получают питание от трансформатора. При ис-
чезновении напряжения на зажимах трансформатора специально
выделенные шины аварийного освещения автоматики переключа-
ются на питание от аккумуляторной батареи.
При малой мощности аварийного освещения применение акку-
муляторных батарей 220 — 110 В становится нецелесообразным. В
таком случае находят применение стартерные аккумуляторные ба-
тареи или батареи с сухими элементами на 12 — 36 В. Аварийное
освещение нормально получает питание от сети переменного тока
через понижающий трансформатор и автоматически переключается
на питание от аккумуляторной батареи при исчезновении напряже-
ния в этой сети.
33
Рис. 2.3. Схема питания аварийного освещения от стационарной аккумулятор-
ной батареи
Рис. 2.4. Принципиальная схема присоединения светильников:
ГОЩ — главный осветительный щит (допускается 12 присоединений до
20 ламп на группу: 5 присоединений до 60 ламп на группу); ОЩ— осветитель-
ный щит
34
Зарядка батареи может производиться либо на месте установки,
либо на зарядной станции. В обоих случаях должна предусматрива-
ться вторая батарея, замещающая первую с момента ее разряжения.
Может быть применена схема питания аварийного освещения
непосредственно от твердых выпрямителей (например, селеновых)
с одновременным подзарядом аккумуляторной батареи. При пре-
кращении подачи энергии со стороны переменного тока аварийное
освещение будет продолжать получать питание от аккумуляторной
батареи.
Для глубокой зарядки батареи может быть предусмотрен выпря-
митель с регулированием напряжения или же батарея должна пери-
одически отправляться на зарядную станцию. Так же как в предыду-
щем варианте, должна предусматриваться вторая аккумуляторная
батарея, заменяющая первую. На рис. 2.4 представлена схема пита-
ния источников света, структура которой и диапазон токов опреде-
ляются требования ПУЭ.
35
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
Расчет осветительных сетей
3.1. ТРЕБОВАНИЯ К ОСВЕТИТЕЛЬНЫМ СЕТЯМ
Требования, предъявляемые ПУЭ к осветительным сетям, приве-
дены ниже.
Сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и
групповых линий с лампами люминесцентными, ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ,
ДНаТ при одновременном отключении всех фазных проводов ли-
нии необходимо выбирать:
1) для участков сети, по которым протекает ток от ламп с ком-
пенсированными пускорегулирующими аппаратами, равным фаз-
ному независимо от сечения;
2) для участков сети, по которым протекает ток от ламп с неком-
пенсированными пускорегулирующими аппаратами, равным фаз-
ному при сечении фазных проводников менее или равным 16 мм2
для медных и 25 мм2 для алюминиевых проводов и не менее 50 % се-
чения фазных проводников при больших сечениях, но не менее
16 мм2 для медных и 25 мм2 для алюминиевых проводов.
При защите трехфазных осветительных питающих и групповых
линий предохранителями или однополюсными автоматическими
выключателями при любых источниках света сечение нулевых рабо-
чих проводников следует принимать равным сечению фазных
проводников.
При выборе токов аппаратов защиты необходимо учитывать пус-
ковые токи при включении мощных ламп накаливания и ламп ДРЛ,
ДРИ, ДРИЗ, ДНаТ.
Аппараты защиты следует располагать по возможности группами
в доступных для обслуживания местах. Рассредоточенная установка
аппаратов защиты допускается при питании освещения от шиноп-
роводов. Аппараты защиты обязательно следует устанавливать на
вводах в здание.
36
Трансформаторы, используемые для питания светильников до
50 В, должны быть защищены со стороны высшего напряжения. За-
щита должна быть предусмотрена также на отходящих линиях низ-
шего напряжения. Если трансформаторы питаются отдельными
группами от щитков и аппарат защиты на щитке обслуживает не бо-
лее трех трансформаторов, то установка дополнительных аппаратов
защиты со стороны высшего напряжения каждого трансформатора
необязательна. Установка предохранителей, автоматических и неав-
томатических однополюсных выключателей в нулевых рабочих про-
водах в сетях с заземленной нейтралью запрещается.
Активное сопротивление провода зависит от длины, сечения и
материала провода и определяется по формуле
ys
(3.1)
где I — длина провода, м; 5 — поперечное сечение провода, мм2; у —
удельная проводимость материала провода при данной температу-
ре, м/(Ом • мм2). Средние значения проводимостей: при медных
проводах ум = 53 м/(Ом • мм2); при алюминиевых проводах
уа = 32 м/(Ом • мм2).
Зависимость удельной проводимости от температуры
То
1+а(/ + 20)’
(3.2)
где yt — удельная проводимость при температуре Г, у0 — удельная
проводимость при температуре + 20 °C; t — температура провода,
°C; а — температурный коэффициент электрического сопротивле-
ния, принимаемый для меди и алюминия равным 0,004.
Для осветительных сетей с чисто активной нагрузкой лампы на-
каливания (cos ср = 1) влияние индуктивности на потерю напряже-
ния чрезвычайно мало даже в наружных воздушных линиях. Поэто-
му индуктивное сопротивление учитывается при расчете сетей, пи-
тающих разрядные лампы (cos ср < 1), а также при расчете всех
осветительных сетей наружного освещения и внутрицеховых от-
крыто прокладываемых питающих сетей и шинопроводов, когда по
ним проводится совместное питание силовых и осветительных
нагрузок.
Индуктивное сопротивление одной фазы на 1 км трехфазной ли-
нии для любого расположения проводов, Ом/км,
37
о
= со 4,61g
+ О,5ц IO"4,
(3.3)
г
где о — угловая скорость, равная 314 рад/с при 50 Гц; /)ср — среднее
геометрическое расстояние между осями проводов; г — внешний
радиус провода; ц — относительная магнитная проницаемость
провода.
Для проводов из цветных металлов, для которых ц = 1, формула
(3.3) приобретет вид, Ом/км,
Х0=со 4,61g
(3.4)
Таблица 3.1. Наименьшие сечения токопроводящих жил
Наименьшее сечение
жил, мм2
Наименование проводников медных алюми- ниевых
Скрученные двухжильные провода с многопроволочны- ми жилами для стационарной прокладки на роликах 1 —
Незащищенные изолированные провода для стационар- ной прокладки внутри помещений:
на роликах и клипах 1 2,5
на изоляторах 1,5 4
Незащищенные изолированные провода в наружных электропроводах:
по стенам, конструкциям или опорам на изоляторах 2,5 4
под навесами на роликах 1,5 2,5
Незащищенные изолированные провода и кабели в трубах и металлических рукавах 1 2,5
Кабели и защищенные изолированные провода для стационарной прокладки 1 2,5
Кабели шланговые для передвижных электроприемни- ков 2,5 —
Кабели и провода шланговые для переносных электро- приемников в промышленных установках 1,5 —
Шнуры в общей оболочке и провода шланговые для при- соединения переносных бытовых электроприемников 0,75 —
38
Среднее геометрическое расстояние между осями проводов трех-
фазной линии равно:
рср=з/ад^,
(3.5)
где Z?i, D2, — расстояния между осями проводов.
Сечения проводов должны обладать достаточной механической
прочностью, чтобы не допускать обрывов во время монтажа при
протаскивании через трубы, при натяжении и креплении на опорах
и чтобы не создавать чрезмерных стрел провиса.
Выполнение этих требований не связано с производством ка-
ких-либо расчетов при проектировании. Достаточно, чтобы соблю-
дались установленные ПУЭ расстояния между точками крепления
проводов различных сечений и чтобы сечения токопроводящих жил
были не менее приведенных в табл. 3.1.
Для зарядки осветительных арматур должны применяться про-
водники с медными жилами.
3.2. СПЕЦИФИКА ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Осветительные сети в отличие от силовых выполняются на пони-
женные напряжения, сети сильно разветвлены, число проводов на
разных участках сети колеблется от пяти до трех (в пятипроводных
сетях). Принципиальная схема присоединения светильников при-
ведена на рис. 2.4.
Предпосылки для построения этой схемы следуют из ПУЭ. Суть
их следующая. Групповые линии сетей внутреннего освещения дол-
жно быть защищены предохранителями или автоматическими вы-
ключателями на рабочий ток не более 25 А. Групповые линии, по
которым получают питание разрядные лампы единичной мощно-
стью 125 Вт и более, допускается защищать плавкими вставками
предохранителей или расцепителями автоматических выключате-
лей на ток до 63 А.
Каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазе
не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ, натриевых: в это число
включаются даже розетки. Для групповых линий, питающих свето-
вые карнизы, панели и т.п., а также светильники с люминесцентны-
ми лампами, допускается присоединять до 50 ламп на фазу.
В жилых и общественных зданиях на однофазные группы осве-
щения лестниц, этажных коридоров, холлов, технических подполий
и чердаков допускается присоединять до 60 ламп накаливания, каж-
39
дая мощностью до 60 Вт. В групповых линиях, питающих лампы
мощностью 10 кВт и больше, на каждую фазу должно присоединя-
ться не более одной лампы.
Выбор сечений силовых сетей на напряжении ниже 1 кВ выпол-
няют в следующем порядке: выбирают сечение по расчетному току
нагрузки /р на основе неравенства
- /доп’ (3-6)
где /доп — предельно допустимый ток для проводника по условиям
длительного нагрева.
Выбранное сечение проводника проверяют по потере напряже-
ния (при длине линий более 1 км), термической стойкости к токам
короткого замыкания (в случаях, оговоренных в ПУЭ). Сечения
должны быть механически прочными.
Как правило, из всех перечисленных сечений для силовой сети
наибольшим получается сечение, выбранное по расчетному току на-
грузки, а вблизи трансформаторной подстанции — по термической
стойкости к токам короткого замыкания. Вследствие особенностей
осветительных сетей наибольшим, как правило, получается сечение,
выбранное по потере напряжения. Поэтому выбор сечения для осве-
тительных сетей целесообразно начинать именно с этого показателя.
Расчет начинают с головного участка, при этом вся допустимая
потеря напряжения закладывается на этом участке. После определе-
ния расчетного сечения этого участка принимается ближайшее бо-
льшее стандартное. Затем определяется разность между располагае-
мой потерей напряжения и получившейся для стандартного сечения
проводника. Эта разность закладывается в расчет последующих уча-
стков осветительной сети.
Сечения проводов должны обеспечивать подведение к источни-
кам света заданного напряжения, гарантировать пожарную безопас-
ность и долговечность работы сети и быть достаточными по механи-
ческой прочности. По ряду причин расчет осветительных сетей по
экономической плотности тока не получил применения.
3.3. РАСЧЕТ ДВУХПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Как известно, активное сопротивление провода при переменном
токе больше его сопротивления при постоянном токе, что обуслов-
лено возникновением поверхностного эффекта и эффекта близости.
40
Влияние этих двух факторов на сопротивление провода в осветите-
льных сетях ничтожно, что позволяет при расчетах осветительных
сетей принимать активное сопротивление проводов равным их со-
противлению при постоянном токе.
Известно также, что всякая линия переменного тока обладает ин-
дуктивным (реактивным) сопротивлением, возникающим в резуль-
тате воздействия магнитных полей, образующихся вокруг проводов
при протекании по ним переменного тока. Значение индуктивного
сопротивления растет с увеличением расстояния между проводами
(воздушные линии).
В осветительных сетях, прокладываемых в помещениях, а также
кабельных сетях индуктивное сопротивление мало и не дает практи-
чески заметного увеличения потери напряжения в линии, что по-
зволяет не учитывать его при расчете сетей, прокладываемых в по-
мещениях, а также наружных кабельных сетей.
Рассмотрим однородную двухпроводную сеть переменного тока
(рис. 3.1). Нагрузка вдоль линии задана нагрузочными токами / (в
амперах) и коэффициентами мощности cos ф; длины отдельных уча-
стков / (в метрах) и их сопротивления г (в омах) имеют индексы, со-
ответствующие номеру участка; длины отрезков линии и их сопро-
тивления, считая от источника питания до точки приложения на-
грузок, обозначены соответственно через Р и Л
Рис. 3.1. Схема двухпроводной сети переменного тока
41
Обозначив токи, протекающие по участкам линии, через I, на-
пряжения в начале и конце линии Ц и U2 (в вольтах) и считая коэф-
фициенты мощности нагрузок одинаковыми, выразим потерю на-
пряжения в обоих проводах рассматриваемой линии:
AС/= Ux - U2 = 2(1 хгх + 12г2 + /3г3 + /4г4) cos ф. (3.7)
Для линии с п нагрузками, очевидно, будем иметь:
A U = 2cos ф Е/г.
(3.8)
Как следует из рис. 3.1, токи на участках линии и нагрузочные
токи, а также сопротивления связаны между собой соотношениями
(3.9)
(3.10)
Заменяя токи, протекающие через отдельные участки сети, через
нагрузочные токи, а сопротивления участков — через сопротивле-
ния отрезков линии от источника питания до места приложения со-
ответствующей нагрузки, получаем фазное напряжение
А 1/ф = 2cos ф Е/Л
(З.Н)
Для линий, однородных по всей длине, уравнение можно перепи-
сать в виде
д^ф = 2сО8фЕ.л
(3.12)
В практических условиях нагрузка потребителей обычно задается
не токами, а мощностями, выраженными в киловаттах. При этом в
уравнении удобнее нагрузочные токи заменить мощностями под-
ключенных к данной точке источников света.
Считая с некоторым приближением напряжения в точках прило-
жения нагрузок равными номинальному напряжению сети U, урав-
нение (3.12) можно переписать в виде
42
ф
-7FZPZ)’
(3.13)
где Р— мощности потребителей, Вт.
Фактическое напряжение в точках приложения нагрузок будет
отличаться на значение потери напряжения на участках линии меж-
ду нагрузками, которая не превышает обычно 5 %.
Выражая нагрузку в киловаттах и потерю напряжения в процен-
тах номинального напряжения, получаем:
ДС7 =
2 105
Г^ф
T.PD.
(3.14)
Произведение PD принято называть моментом нагрузки и обо-
значать буквой М.
Учитывая, что для определенных условий расчета напряжение
сети и материал провода являются заданными, уравнение можно
окончательно записать в виде, %:
Д(/= —, (3.15)
CS
гдес = у(/2/(2-105).
Из этого уравнения следует, что при нагрузках, выраженных в ки-
ловаттах, потери напряжения не зависят от коэффициента мощно-
сти сети. Однако при низких значениях коэффициента мощности
резко возрастает рабочий ток при той же мощности нагрузки, что
необходимо иметь в виду при проверке сети на допустимую плот-
ность тока.
Пример 3.1. Определить потерю напряжения в групповой одно-
фазной линии переменного тока напряжением 220 В, питающей
светильники с лампами ДРЛ мощностью 500 Вт. Сеть однородна и
выполнена по всей длине медными проводами марки ПР сечением
2,5 мм2, проложенными открыто на изоляторах.
Нагрузки и их распределение вдоль линии указаны на рис. 3.2.
Длины отдельных участков линии обозначены подчеркнутыми
цифрами. Коэффициент мощности нагрузки cos <р = 0,55. Потери в
балластах составляют 20 % мощности линии.
43
Рис. 3.2. Схема к примеру 3.1
Таблица 3.2. Значения коэффициента с
Номинальное напряжение сети, В Система сети и род тока Значение коэффициента с для проводов
медных алюминиевых
Трехфазная с нулевым проводом 77 46
380/220 Двухфазная с нулевым проводом 34 20
Двухпроводная переменного или постоянного тока 12,8 7,7
220 Трехфазная с нулевым проводом 25,6 15,5
Двухфазная с нулевым проводов
220/127 Двухпроводная переменного или постоянного тока 11,4 6,9
Трехфазная
127 Двухпроводная переменного или постоянного тока 4,3 2,6
Тоже 8,6 5,2
ПО 99 3,2 1,9
36 п 0,34 0,21
24 99 0,153 0,092
12 ft 0,038 0,023
Пользуясь уравнением (3.15) и выбирая значение постоянной из
табл. 3.2, равное 12,8, получаем:
А1/=— ЪМ =
CS
= —(0,5 •10 + °’5 •16 + °’5 •22 + °’5 • 28>= 1’43 %-
44
3.4. РАСЧЕТ ЧЕТЫРЕХПРОВОДНЫХ (ТРЕХФАЗНЫХ)
РАВНОМЕРНО НАГРУЖЕННЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
Трехфазные сети переменного тока имеют широкое распростра-
нение, так как позволяют передать необходимую мощность при бо-
лее высоком линейном напряжении.
В трехфазных сетях переменного тока необходимо стремиться к
равномерной загрузке фаз, определяемой равенством моментов на-
грузки по фазам, так как в противном случае в нулевом проводе по-
являются уравнительные токи и в разных фазах сети возникают раз-
личные потери напряжения.
Рассмотрим трехфазную сеть переменного тока, представленную
на рис. 3.3. Для того чтобы убедиться, что сеть нагружена равномер-
но, подсчитаем моменты нагрузки каждой фазы:
EA/1=P/ + P6/ = 7PZ; '
ЕЛ/2 = P2/ + P5/ = 7PZ; ►
ЪМ3=Р11 + Р41 = 1Р1.
(3.16)
Отсюда ЕЛ/| = ЕЛ/2 = SA/3, что является непременным и доста-
точным условием равномерности нагрузки фаз.
В трехфазной сети при равномерной нагрузке фаз токи в фазных
проводах равны между собой и имеют одинаковый сдвиг фаз по от-
ношению к фазным напряжениям, что позволяет определить поте-
рю напряжения в одной фазе, а затем перейти к полной потере на-
пряжения во всех трех фазах. Учитывая, что в равномерно нагружен-
Рис. 3.3. Схема четырехпроводной (трехфазиой) сети переменного тока
45
ной трехфазной сети по нулевому проводу ток не протекает и
обратным проводом в каждой из фаз является один из проводов двух
других фаз, потерю напряжения в фазе на основании уравнения
(3.12) можно определить как
ф ys
(3.17)
Выражая ток через суммарную мощность нагрузки всех трех фаз
i =---—---, можно вычислить полную потерю напряжения в трех-
347ф cos <р
фазной линии:
д1/=
(3.18)
Выражая нагрузку в киловаттах и потерю напряжения в процен-
тах номинального напряжения, окончательно получаем:
,, 033105 „„
&U = ' 1.PD,
(3.19)
или
ли =
ЕЛ/
cs
(3.20)
5
где с = yU^/(0,33 • 105).
Пример 3.2. Определить наибольшую потерю напряжения в сети,
изображенной на рис. 3.4. Питающая сеть выполнена четырехпро-
водной, групповые линии двухпроводные. Все линии выполнены
проводом с медными жилами марки ПР, проложенным на изолято-
рах, сечение питающей сети 4 мм2, групповых линий 2,5 мм2. На-
грузка чисто активная — светильники с лампами накаливания мощ-
ностью 750 Вт. Напряжение сети 380/220 В.
46
Рис. 3.4. К примеру 3.2 расчета четырехпроводной сети переменного тока
Потерю напряжения в четырехпроводной питающей линии (на
участке АБ) определим из уравнения (3.20), принимая постоянную с
равной 77 из табл. 3.2:
^АБ----
CS
= 14 • 0,75 • 20 = 0,68 %.
Примем с = 12,8 из табл. 3.2длядвухпроводныхлиний220 В, тог-
да потери напряжения в групповых линиях будут равны:
hUEB=рпкт (°’75 • 10 + °’75 • 16 + °’75 • 22 +
12 ,о • 2 р
+ 0,75 • 28 + 0,75 • 34) = 2,58 %.
Момент нагрузок для равномерно распределенной нагрузки
можно подсчитать упрощенно. Для этого в центре расположения
нагрузок приложим нагрузку, равную сумме всех нагрузок линии.
Произведение этой нагрузки на плечо, равное расстоянию от щита
до точки приложения суммарной нагрузки, будет равно сумме мо-
ментов всех нагрузок:
5 • °’75<10 + 12> = 2’58 %’
Аналогично для двух других групп:
47
Как следует из результатов расчета, наибольшая потеря напряже-
ния будет на участке АД\
“Ь &Uщ — 0,68 + 2,82 — 3,5 %.
3.5. РАСЧЕТ ТРЕХПРОВОДНЫХ (ДВУХФАЗНЫХ) СЕТЕЙ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Необходимость в двухфазных сетях переменного тока возникает в
тех случаях, когда сечения проводов трехфазных сетей, рассчитан-
ные по потере напряжения, не отвечают требованиям механической
прочности, а сечения двухпроводных сетей, обеспечивающие необ-
ходимое напряжение на источниках счета, получаются чрезмерно
большими.
Рассмотрим двухфазную сеть, представляющую собой ответвле-
ние от трехфазной сети, чисто активная нагрузка которого распреде-
лена равномерно между обеими фазами (рис. 3.5). Для определения
потери напряжения обратимся к векторной диаграмме, приведен-
ной на рис. 3.6. Векторы 01. ОН и 0///выражают фазные напряжения
в начале ответвления. Ток /0, протекающий по нулевому проводу,
вызывает в нем падение напряжения A t/0 = /ого, смещающее нуле-
вую точку диаграммы в новое положение (О).
Так как падение напряжения в нулевом проводе значительно ме-
ньше фазного, то можно приближенно считать угол между направ-
лениями токов /0 и /] (12) равным 60°, откуда очевидно для двухфаз-
ной равномерно нагруженной сети соотношение
А) = А = А>-
(3.21)
Приведенное соотношение говорит о равенстве токов в нулевом и
фазных проводах двухфазной сети, что предопределяет необходи-
мость в одинаковых сечениях всех проводов такой сети.
Потеря напряжения в первой фазе согласно векторной диаграмме
48
Рис. 3.5. Схема трехпроводной (двух-
фазной) сети переменного тока
щ =
= At4)i + ДЦ)СО8Ф ~
= ЛИ + О,5/ого, (3.22)
где А 1/ф1 — потери напряжения в
фазном проводе; At/Ocos<p — по-
теря напряжения в нулевом про-
воде, вызываемая током первой
фазы.
Переходя к п нагрузкам и учи-
тывая, что сечения фазного и ну-
левого проводов равны между собой, а также равны токи в фазном и
нулевом проводах, уравнение (3.22) можно переписать в виде
АЦ = 1,5Е/г.
(3.23)
Считая линию однородной по всей длине и выражая ток через
суммарную мощность нагрузок обеих фаз (Р = 2/1/ф), получаем пол-
ную потерю напряжения в линии:
075
Аб/=-^-ЕР1).
(3.24)
Выражая нагрузку в киловаттах и потерю напряжения в процен-
тах номинального напряжения, окончательно получаем:
дг/= 07540^ e/>d
ysul
(3.25)
или
УЛ/
&[/= — , (3.26)
CS
где с = у[/ф/(0,75 • 105).
Анализ уравнений (3.24) — (3.26)
показывает, что потеря напряже-
ния в сетях различных систем при
активной, равномерно распреде-
ленной нагрузке определяется сум-
мой моментов нагрузок ЕЛ/, сече-
трехпроводного ответвления от че-
тырехпроводной сети
49
нием проводов сети 5 и постоянным для данной сети с. Значения ко-
эффициента с, зависящего от материала провода, напряжения сети
и числа проводов, приведены в табл. 3.2.
В практических условиях для упрощения расчетов широко испо-
льзуются таблицы моментов нагрузок, в которых для существующих
сечений проводов и различных значений потери напряжения
(обычно от 0,2 до 5 %) рассчитаны предельные значения момента
нагрузки. Такие таблицы составляют для определенного напряже-
ния, системы сети и материала проводов.
3.6. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
НА МИНИМУМ ПРОВОДНИКОВОГО МАТЕРИАЛА
Рассмотренные методы расчета, являясь техническим средством
определения потери напряжения в сетях различной конфигурации,
не позволяют однозначно решать обратную задачу — определения
сечения участков разветвленной сети по заданным потере напряже-
ния, значениям и распределению нагрузок.
Сложность расчета сечений проводов по участкам разветвленной
сети (рис. 3.7) заключается в том, что неизвестно, как следует рас-
пределять между этими участками расчетные потери напряжения,
чтобы в результате получить сеть, оптимальную по технико-эконо-
мическим показателям.
Анализ вопроса об экономичности осветительных сетей показы-
вает, что оптимальная по экономическим показателям сеть — это
сеть, расход проводникового материала в которой минимален.
Для практических расчетов разветвленных сетей на минимум
проводникового материала обычно пользуются уравнением (3.20),
решая его относительно сечения проводов рассчитываемого участка
электрической сети, мм2:
ЕЛ/ + Еати
5 =----------
сДС/
(3.27)
где ЕЛ/ — сумма моментов рассчитываемого и всех последующих
участков с тем же числом проводов, как у рассчитываемого, кВт • м;
Еати — сумма моментов всех ответвлений рассчитываемого участка,
но с числом проводов, отличным от числа проводов на рассчитывае-
мом участке, кВт • м; a — коэффициент приведения моментов,
определяемый по табл. 3.3; с — коэффициент, зависящий от системы
50
Рис. 3.7. К расчету электрической осветительной сети на минимум проводнике
вого материала
сети, напряжения сети и материала проводов (см. табл. 3.2); bJJ —
располагаемые потери напряжения, % номинального напряжения.
Пользуясь уравнением (3.27), вначале определяют сечение голов-
ного участка. Округляя рассчитанное сечение до ближайшего боль-
шего по стандарту, находят фактическую потерю напряжения на го-
ловном участке по значению момента нагрузки для головного участ-
ка, т.е. произведение суммарной нагрузки на длину головного
участка. Сечения последующих участков и всех ответвлений опреде-
ляют в той же последовательности, но в каждом случае расчет ведут
по значению располагаемой потери напряжения за вычетом потери
напряжения на всех участках сети, предшествующих рассчитывае-
мому, что обеспечивает такое распределение потерь напряжения по
отдельным участкам, при котором суммарный расход проводнико-
вого материала во всей сети становится минимальным.
Таблица 3.3. Коэффициент приведения моментов
Линия Ответвление Значение коэффициента а
Трехфазная с нулем Однофазное 1,83
Двухфазное с нулем 1,37
Двухфазная с нулем Однофазное 1,33
Трехфазная Двухфазное 1,15
51
Для иллюстрации изложенного метода рассмотрим схему расчета
осветительной сети, приведенной на рис. 3.7. Число проводов на
каждом участке обозначено черточками. Располагаемая потеря на-
пряжения для всей сети равна At/.
Определим сечение на участке А — 1:
5л-1 =
МА-\ + Мх_2 + Л/,-3 + a4_3ffll_4 + а4_2(/»2_а + т2_б+...+т4_е)
c4^U
По рассчитанному сечению, округляя его до ближайшего боль-
шего по стандарту, находим фактическую потерю напряжения на
участке А — 1:
Д^л-i
М<-1
с45Л-1
Сечение на участке 1 — 2
Мх_2 + о.4_2(т2_а + ь
с4(Д11 -Д(1/_))
Соответственно сечение на участке 1 — 3
s = М-3 + а4-2<"Ь-в +
1-3 с4(ди-диА_х)
Сечение на участке 1 — 4
М-4 + <*3_2(т4_д + /и4_е)
с3(ди - ДУ/_])
Сечение групповых линий определяется по располагаемой поте-
ре напряжения за вычетом потерь напряжения на предшествующих
участках питающей сети:
=________"Ъ-а______
а с2(ди -диА_х-дщ_2)
52
или
- в_________т4-д
4~д c2(bU-MJA_x-bUx_4Y
3.7. РАСЧЕТ ПРОВОДОВ ПО УСЛОВИЯМ НАГРЕВАНИЯ
И ПРОВЕРКА НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ
Ток нагрузки, протекая по проводнику, нагревает его. Нормами
установлены наибольшие допустимые температуры нагрева жил
проводов и, исходя из этого, определены длительно допустимые то-
ковые нагрузки для проводов и кабелей в зависимости от материала
их изоляции и оболочки и условий прокладки. Значения токов при-
няты для температуры окружающего воздуха +25 °C и земли +15 °C.
В случае, если предусматривается длительная эксплуатация провода
в среде с температурой, отличной от нормативной, допустимая то-
ковая нагрузка, А, определяется по формуле
(3.28)
где /н — нормативная токовая нагрузка, А; Тф и тн - допустимое
превышение температуры провода, соответственно над фактиче-
ской и нормативной температурой среды, °C.
Задачей расчета проводов по условиям нагревания является опре-
деление значения тока, не вызывающего при длительном протека-
нии превышения температуры жил провода сверх предела, устанав-
ливаемого ПУЭ, для определенной конструкции провода. Так, для
проводов с резиновой изоляцией предельно допустимая температу-
ра токоведущих жил составляет 65 °C, для неизолированных прово-
дов 70 °C, для кабелей с бумажной изоляцией (до 3 кВ) 80 °C.
Установившаяся температура жил провода зависит от плотности
тока, конструкции провода (характера изоляции) и условий про-
кладки. Для данной марки провода и определенных условий про-
кладки установившаяся температура жил провода зависит лишь от
плотности тока, что позволяет расчетным путем определить для
каждого сечения предельное значение тока, длительное протекание
которого не вызывает перегрева провода сверх допустимого значе-
ния превышения температуры.
53
В практических условиях пользуются таблицами значений длите-
льно допустимых нагрузок, рассчитанных для определенного типа
проводов (кабелей) и определенных условий прокладки.
Для вычисления расчетной электрической нагрузки освещения
используют метод коэффициента спроса. Расчетная электрическая
нагрузка Рр определяется в соответствии с этим методом по формуле
р.о
НОМ.ОС’
(3.29)
где Рр о и Рном о — расчетная и номинальная мощность освещения;
кс — коэффициент спроса, определяемый статистикой.
По допустимому нагреву должны быть проверены все участки
электрической осветительной сети. При этом должно соблюдаться
следующее соотношение:
н - р’
(3.30)
где /р — рабочий ток на участке, А.
Значения рабочего тока для каждого из участков сети в зависимо-
сти от расчетной нагрузки и конфигурации рассматриваемого участ-
ка сети определяются по формулам:
для однофазной сети
Р103
р ^фСОва’
(3.31)
для двухфазной сети
РЮ3
р 2(7фСО$а’
(3.32)
для трехфазной сети
Р-103 Р-103
р 3(/фСО8а >/3(/лсо8а’
(3.33)
где Р — расчетная нагрузка, кВт.
54
Условие (3.30) гарантирует пожарную безопасность и нормаль-
ный срок амортизации проводок. Однако в аварийных режимах воз-
можны значительные перегрузки и короткие замыкания, которые
могут явиться причиной возникновения пожара.
Для защиты электрических осветительных сетей от перегрузок и
коротких замыканий служат предохранители или автоматические
выключатели (автоматы), мгновенно отключающие поврежденный
участок сети.
Установленная мощность определяется суммированием мощно-
сти источников света стационарных осветительных приборов на-
пряжением выше 42 В и номинальной мощности стационарных по-
нижающих трансформаторов напряжением 12 — 42 В. В осветитель-
ных установках с разрядными лампами в установленную мощность
включают потери мощности в ПРА.
В случаях, когда расчетную осветительную нагрузку на ТП бывает
необходимо выявить до выполнения светотехнических расчетов,
установленную мощность ОУ вычисляют по средним значениям
удельной мощности освещения, Вт/м2, выявленным ранее для ана-
логичных объектов, и размерам освещаемой площади.
Коэффициент спроса. Для групповой сети рабочего освещения
производственных и общественных зданий, всех звеньев сетей ава-
рийного освещения любых объектов и наружного освещения пред-
приятий, уличного освещения и открытых спортивных сооружений
Лс=1,0.
Для производственных зданий кс равно:
1,0 — для мелких производственных зданий и линий, питающих
отдельные групповые щитки;
0,95 — д ля зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов;
0,85 — д ля зданий, состоящих из многих отдельных помещений;
0,8 — для административно-бытовых и лабораторных зданий
промышленных предприятий;
0,6 — для складских зданий, состоящих из многих отдельных по-
мещений, электрических подстанций.
Расчетная нагрузка трансформаторов с вторичным напряжением
12 — 42 В складывается из установленной мощности стационарных
осветительных приборов (ОП) общего и местного освещения и на-
грузки переносного освещения исходя из мощности одного ручного
ОП, равной 40 Вт при 12 В и 50 Вт при 40 В, с кс, принимаемым в за-
висимости от степени использования переносного освещения. При
55.
отсутствии более точных данных значение кс для ручных ОП прини-
мается равным 0,5.
Токи короткого замыкания в осветительной сети, как правило, не
велики, поскольку суммарное сопротивление цепи от источника до
точки короткого замыкания достаточно большое. В связи с этим
проверку сечений сетей проводят только при прокладке проводни-
ков в трубах и для опасных по взрыву и пожару помещений.
ВРУ, ГРЩ должны проверяться по режиму короткого замыкания
в соответствии с требованиями ПУЭ.
В линиях питания электроприемников I категории по надежности
электроснабжения по режиму короткого замыкания должны также
проверяться аппараты защиты. При этом автоматические выключа-
тели должны быть устойчивыми к токам короткого замыкания.
Расчет токов короткого замыкания должен производиться из
условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизмен-
но и равно номинальному значению.
Расчет токов короткого замыкания следует вести с учетом актив-
ных и индуктивных сопротивлений всех элементов короткозамкну-
той цепи, а также всех переходных сопротивлений, включая сопро-
тивление дуги в месте короткого замыкания.
Значение ударного коэффициента к? для определения ударного
тока короткого замыкания следует принимать:
• на шинах РУ-0,4 кВ трансформаторных подстанций — 1,1;
• в остальных точках сети — 1.
Сечение рабочего проводника принимается наибольшим из всех
полученных по приведенной выше методике.
Сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и
групповых линий с лампами люминесцентными, ДРЛ, ДРИ, ДРИЗ,
ДНаТ при одновременном отключении всех фазных проводов ли-
нии должно выбираться:
• для участков сети, по которым протекает ток от ламп с компен-
сированными пускорегулирующими аппаратами — равным фазно-
му независимо от сечения;
• для участков сети, по которым протекает ток от ламп с неком-
пенсированными пускорегулирующими аппаратами—равным фаз-
ному при сечении фазных проводников менее или равным 16 мм2
для медных и 25 мм2 для алюминиевых проводов и не менее 50 % се-
чения фазных проводников при больших сечениях, но не менее
16 мм2 для медных и 25 мм2 для алюминиевых проводов.
56
3.8. ТИПЫ СИСТЕМ ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Существует пять типов систем заземления: TN — С, TN — S,
TN - С- S, ТТ, IT (рис. 3.8 - 3.10).
При системе заземления типа ТТ (рис. 3.11) источник питания
имеет одну точку, непосредственно связанную с землей. Открытые
проводящие части электроустановки здания соединяют с заземлите-
лем, который должен быть электрически независимым от заземли-
теля источника питания.
При системе заземления типа IT (рис. 3.12) токоведущая часть
источника питания не имеет непосредственной связи с землей или
заземляется через сопротивление. Открытые проводящие части
электроустановки здания заземлены.
Осветительные сети в части, отходящей от цеховой ТП или пита-
ющего СП, должны выполняться пятипроводными по системе
77V—5или TN- C — S.
Групповые линии освещения могут быть одно-, двух- и трехфаз-
ными в зависимости °т их протяженности и числа присоединенных
светильников. При этом в двух- и трехфазных групповых линиях за-
прещается использование предохранителей и однополюсных авто-
матических выключателей. Однофазные групповые линии следует
Рис. 3.8. Системы заземления типа TN — С (нулевой защитный и нулевой рабо
чий проводники объединены во всей системе):
/ — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
57
Рис. 3.9. Система заземления типа TN — S (нулевой защитный и нулевой рабо-
чий проводники работают раздельно во всей системе):
7 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
Рис. 3.10. Системы заземления типа TN — С — S (нулевой защитный и нулевой
рабочий проводники объединены в части системы):
1 — заземление источника питания; 2 — открытые проводящие части
выполнять трехпроводными, двухфазные — четырехпроводными и
трехфазные — пятипроводными с отдельными N- и /^-проводника-
ми. При использовании шинопроводов в системе TN— С допуска-
ется объединять N- и РЕ-проводники, сечение PETV-проводника
58
Рис. 3.11. Система заземления типа ТР.
/—заземлитель нейтрали источника питания; 2—открытые проводящие час-
ти; 3 — заземление корпусов
Рис. 3.12. Система заземления типа IP.
7 — сопротивление заземления нейтрали источника питания (если имеется); 2
— заземление источника питания; 3 — открытые проводящие части; 4 — за-
земление корпусов электрооборудования
должно быть не менее 10 мм2 по меди. Запрещается объединять N- и
Р£-проводники разных групповых линий.
Все токоведущие части должны быть либо изолированы, либо
снабжены закрытиями, либо расположены на недоступной высоте в
59
электропомещениях, если нормальное обслуживание не связано с
опасностью прикосновения к ним. Неизолированные (или неизо-
лированные защищенные) провода могут прокладываться в произ-
водственных и лабораторных помещениях на высоте не менее 3,5 м
от пола и 2,5 м — от настила мостовых кранов при соблюдении опре-
деленных расстояний до оборудования и частей здания, а также в
наружных установках.
Поскольку опасным может быть и прикосновение к изолирован-
ным незащищенным проводам, тем более что этот вид проводки об-
ладает незначительной механической прочностью, ПУЭ разрешают
прокладку проводов на роликах или изоляторах на высоте не менее
2 м в помещениях без повышенной опасности и при напряжении не
выше 40 В, и не менее 2,5 м при напряжении 127 В и больше в поме-
щениях с повышенной опасностью и особо опасных. Высота про-
кладки таких проводов по мосткам и другим устройствам, куда име-
ет доступ только квалифицированный персонал, не нормируется.
Большую роль с точки зрения безопасности играет продуманная
система управления освещением, которая должна обеспечить воз-
можность обслуживания светильников в отключенном состоянии.
Зануление металлических корпусов светильников общего освеще-
ния с лампами накаливания и с лампами люминесцентными, ДРЛ,
ДРИ, Д РИЗ, натриевыми со встроенными внутрь светильника пуско-
регулирующими аппаратами следует осуществлять присоединением
к заземляющему винту корпуса светильника РЕ-проводника.
Зануление корпуса светильника ответвлением от нулевого рабо-
чего проводника внутри светильника запрещается. При вводе в све-
тильник проводов, не имеющих механической защиты, защитный
проводник должен быть гибким.
Штепсельные розетки с частями, подлежащими защитному за-
землению, должны быть снабжены защитным контактом для присо-
единения Р£-проводника. При этом конструкция розетки должна
исключать возможность использования токоведущих контактов в
качестве контактов, предназначенных для защитного заземления.
Соединение между заземляющими контактами вилки и розетки
должно устанавливаться до того, как войдут в соприкосновение то-
коведущие контакты; порядок отключения должен быть обратным.
Заземляющие контакты штепсельных розеток и вилок должны быть
электрически соединены с их корпусами, если они выполнены из
токопроводящих материалов.
60
Список литературы
1. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. Разд 6. М.: издате-
льство НТЦ ЭНАС, 1999. С. 5 - 19.
2. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю. Б. Айзенберга.
М.: Энергоатомиздат, 1995.
3. Справочная книга электрика. М.: Колос, 2004.
4. Мешков В. В., Епанешников М. М. Осветительные установки. М.:
Энергия, 1982.
5. Естественное, искусственное и совмещенное освещение / МГСН
2.06-99. М.: ГУП НИАЦ, 1999.
6. Гжонковский Я. Возможности экономии электрической энергии
на освещение в Польше // Светотехника. 2002. № 2. С. 14 — 17.
7. DALI Technical Guide. OSRAM, 2003.
61
Содержание
Часть 1
Предисловие.................................................3
Список сокращений...........................................5
ГЛАВА ПЕРВАЯ. Осветительные установки
как элемент системы электроснабжения.....................6
1.1. Термины и определения...............................6
1.2. Общие требования к осветительным установкам.........11
1.3. Постоянство напряжения у источников света...........13
1.4. Влияние источников света на показатели качества
электроэнергии.........................................19
1.5. Учет влияния токов высших гармоник в сетях,
питающих разрядные лампы...............................22
ГЛАВА ВТОРАЯ. Схемы распределения электроэнергии
в осветительных установках..............................24
2.1. Принципы построения схем электроснабжения
осветительных установок................................24
2.2. Групповые сети.....................................26
2.3. Источники питания осветительных сетей..............28
2.4. Построение осветительной сети......................32
ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Расчет осветительных сетей...................36
3.1. Требования к осветительным сетям...................36
3.2. Специфика осветительных сетей......................39
3.3. Расчет двухпроводных сетей переменного тока........40
3.4. Расчет четырехпроводных (трехфазных)
равномерно нагруженных сетей переменного тока..........45
3.5. Расчет трехпроводных (двухфазных) сетей
переменного тока.......................................48
3.6. Расчет электрических осветительных сетей
на минимум проводникового материала....................50
62
3.7. Расчет проводов по условиям нагревания
и проверка на механическую прочность.....................53
3.8. Типы систем заземления и защитные меры
при выполнении осветительных сетей.......................57
Список литературы.........................................61
Часть 2
Предисловие
Список сокращений
ГЛАВА Ч ЕТВ ЕРТАЯ. Устройство и эксплуатация
осветительных сетей
4.1. Выполнение осветительных сетей
4.2. Управление освещением
4.3. Защита от поражения электрическим током
ГЛАВА ПЯТАЯ. Защита осветительных сетей
5.1. Выбор коммутационно-защитной аппаратуры
5.2. Компенсация реактивной мощности в установках
с разрядными лампами
5.3. Применение повышенной частоты для осветительных
установок с люминесцентными лампами
5.4. Выполнение осветительных сетей
Список литературы
63
Библиотечка электротехника
Приложение к производственно-массовому журналу “Энергетик”
АНЧАРОВА ТАТЬЯНА ВАЛЕНТИНОВНА
Осветительные сети производственных зданий
(Часть 1)
АДРЕС РЕДАКЦИИ:
115280, Москва, ул. Автозаводская, 14/23
Телефоны: (495) 675-19-06, тел. 675-00-23 доб. 22-47; факс: 234-74-21
Научный редактор А М. Александров
Редакторы: Л. Л. Жданова, Н. В. Ольшанская
Худож.-техн. редактор Т. Ю. Андреева
Корректор Е. П. Севостьянова
Сдано в набор 20.01.08. Подписано в печать 10.03.08.
Формат 60x84 У16. Печать офсетная.
Печ.л.4,0. Заказ БЭТ/02(110)-2008
Макет выполнен издательством “Фолиум”: 127238, Москва, Дмитровское ш., 58.
Отпечатано типографией издательства “Фолиум”: 127238, Москва, Дмитровское ш., 58.