Учебное пособие: Проектирование внутрицехового электроснабжения

Учебное пособие: Проектирование внутрицехового электроснабжения

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий

Проектирование внутрицехового электроснабжения

Часть I. Проектирование осветительных установок

Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Системы электроснабжения» для студентов всех форм обучения специальности «Электроснабжение»

Составитель Т.Л. Долгопол

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 1 от 01.09.2008

Рекомендованы к печати

Учебно-методической комиссией

по специальности 140211

Протокол № 36 от 01.01.2008

Электронная копия находится

В библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2008

Содержание

1. Объем и требования к оформлению курсового проекта

2. Исходные данные для проектирования

3. Методические указания по выполнению курсового проекта

3.1 Проектирование светотехнической части ОУ

3.1.1 Выбор источников света

3.1.2 Выбор системы освещения

3.1.3 Выбор светильников

3.1.4 Выбор нормы освещенности и коэффициента запаса

3.1.5 Расчет освещения

3.1.6 Проектирование аварийного освещения

3.2 Проектирование электрической части ОУ

3.2.1 Выбор напряжения и источника питания ОУ

3.2.2 Выбор схемы питания ОУ

3.2.3 Выбор магистральных и групповых щитков

3.2.4 Выбор способов прокладки и марок проводников осветительных линий

3.2.5 Выбор сечений линий осветительной сети

3.2.5.1 Выбор сечений по допустимому нагреву

3.2.5.2 Проверка сечений по потере напряжения

3.2.5.3 Проверка сечений на соответствие выбранному аппарату защиты

3.2.6 Защита осветительных линий

4. Методические указания по выполнению графической части проекта ОУ

Приложение 1. План и сведения об электрических нагрузках механического цеха

Приложение 2. Рекомендуемые источники света для производственных помещений при системе общего освещения

Приложение 3. Рекомендуемые источники света для производственных помещений при системе комбинированного освещения

Приложение 4. Рекомендуемые источники света для общего освещения жилых и общественных зданий

Приложение 5. Основные характеристики ламп накаливания общего назначения

Приложение 6. Основные характеристики линейных люминесцентных ламп серии Т8 (диаметр 26 мм)

Приложение 7. Основные характеристики люминесцентных трубчатых ламп серии Т5

Приложение 8. Характеристики компактных люминесцентных ламп со встроенными аппаратами включения

Приложение 9. Характеристики светодиодных ламп

Приложение 10. Основные характеристики газоразрядных ламп высокого давления (ГЛВД)

Приложение 11. Основные характеристики светильников для производственных помещений

Приложение 12. Характеристики светильников для общественных помещений

Приложение 13. Нормы освещенности и качественные показатели освещения для производственных помещений

Приложение 14. Нормы освещенности и качественные показатели для общественных и административно-бытовых помещений

Приложение 15. Значения коэффициента запаса по СНиП 23-05-95

Приложение 16. Коэффициент использования ОУ для светильников с типовыми КСС

Приложение 17. Основные характеристики щитков освещения

Приложение 18. Порядок записи условных обозначений на планах электрического оборудования внутреннего освещения

Приложение 19. Условные графические изображения на планах расположения электрического оборудования внутреннего освещения в дополнение к ГОСТ 21.614

Приложение 20. Пример оформления принципиальной схемы питающей сети

1. Объем и требования к оформлению курсового проекта

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

В расчетно-пояснительной записке необходимо привести обоснование принятых решений, расчетные формулы с пояснением величин, входящих в них с указанием их размерности. Результаты однотипных расчетов следует свести в таблицы.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

1. Задание на курсовое проектирование

2. Оглавление с указанием страниц каждого раздела

3. Проектирование внутрицехового электроснабжения

4. Список используемой литературы (автор, название, место издания, издательство, год издания, количество страниц)

Раздел 3 расчетно-пояснительной записки следует выполнить в следующем объеме:

3.1. Характеристика окружающей среды в цехе

3.2. Проектирование светотехнической части осветительных установок цеха

3.3. Расчет электрических нагрузок

3.4. Выбор числа и мощности цеховых трансформаторов

3.5. Выбор схемы и компоновки цеховой комплектной трансформаторной подстанции (КТП)

3.6. Выбор схемы осветительной и силовой сети цеха

3.7. Выбор способов прокладки линий осветительной и силовой сети цеха

3.8. Выбор электрооборудования напряжением до 1000 В (шинопроводов, щитков освещения, распределительных силовых пунктов)

3.9. Выбор сечений линий осветительной сети

3.10. Выбор сечений линий силовой сети

3.11. Выбор защитной аппаратуры

3.12. Расчет токов короткого замыкания

3.13. Проверка правильности выбора защитной аппаратуры

Графическая часть состоит из двух листов чертежей:

План осветительных установок цеха

2. План размещения электрооборудования цеха. Схема цеховой электрической сети

Расчетно-пояснительная записка и графическая часть проекта должны оформляться в соответствии с ЕСКД.

2. Исходные данные для проектирования

Исходные данные для проектирования представлены в табл. 1 и прил. 1.

В табл. 1 приведены строительные габариты цехов по вариантам и перечень производственных участков в каждом цехе, размеры которых (длину и ширину), студенты выбирают самостоятельно.

Кроме производственных участков в цехе необходимо предусмотреть вспомогательные помещения (кабинеты; кладовые заготовок, сырья, инструмента; комнаты отдыха; гардеробы, душевые, преддушевые и т. п.), высота которых не должна превышать 3 метров.

В зависимости от строительной высоты цеха вспомогательные помещения можно располагать на двух, трех и более строительных отметках. В табл. 1 приведены значения коэффициентов отражения для производственных участков, для вспомогательных помещений – ;  = 50 %;  = 30 %.

В приложении 1 приведены планы расположения технологического оборудования в цехах и спецификация оборудования по вариантам.

Объектом проектирования может быть любой реально существующий цех, входящий в структуру промышленного или горного предприятия, данные по которому необходимо собрать при прохождении производственных практик.

Таблица 1

Исходные данные для проектирования

3. Методические указания по выполнению курсового проекта

Методические указания по выполнению курсового проекта разделены на две части:

I часть – проектирование осветительных установок

II часть – проектирование электроснабжения силовых электроприемников цеха.

Для выполнения обеих частей проекта необходимо дать характеристику окружающей среды на производственных участках цеха и во вспомогательных помещениях. Если в цехе имеются пожаро- и взрывоопасные зоны, то необходимо указать и охарактеризовать классы этих зон. Характеристика окружающей среды влияет на выбор степени защиты электрооборудования (светильников, осветительных щитков, распределительных пунктов); на выбор марок проводников для цеховой электрической сети и способы прокладки линий в помещениях цеха.

Проектирование осветительных установок состоит из двух частей:

Проектирование светотехнической части ОУ.

Проектирование электрической части ОУ.

3.1 Проектирование светотехнической части ОУ

Целью проектирования является определение осветительной нагрузки цеха.

Этапы проектирования светотехнической части ОУ:

Выбор источников света

Выбор системы освещения

Выбор светильников

Выбор нормы освещенности и коэффициента запаса

Расчет освещения

Проектирование аварийного освещения

3.1.1 Выбор источников света

Одним из наиболее эффективных способов уменьшения установленной мощности и снижения затрат на освещение является использование экономичных источников света с наибольшей световой отдачей. Поэтому для обеспечения рационального использования электроэнергии, расходуемой на освещение, во всех случаях, где не имеется специфических противопоказаний, в качестве источников света целесообразно применять газоразрядные лампы.

Лампы накаливания (ЛН) имеют низкую световую отдачу (Н = 7 ÷ 18 лм / Вт) и малый срок службы (Т = 1000 часов), поэтому их можно использовать только в следующих случаях:

– для общего освещения помещений повышенной опасности и особо опасных по поражению электрическим током при условии необходимости использования пониженных уровней напряжений (не выше 50 В) для питания осветительной установки;

– в помещениях, в которых по условиям технологического процесса недопустимы радиопомехи;

– для аварийного освещения, если рабочее освещение выполнено газоразрядными лампами высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ).

Для освещения помещений с низкими уровнями нормируемой освещенности, с временным пребыванием людей, а также для местного освещения следует вместо ламп накаливания использовать компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) или светодиодные.

Выполняемые зрительные работы могут иметь разные требования к цветоразличению: очень высокие, высокие, невысокие, либо не иметь. Рекомендуемые источники света для производственных помещений, в зависимости от требований к цветоразличению для системы общего освещения приведены в прил. 2, для комбинированного – в прил. 3. В прил. 4 приведены рекомендуемые источники света для общего освещения жилых и общественных зданий.

Восприятие света зависит от цветности излучения ИС. Согласно ГОСТа 6825-91 (МЭК 81-84) для люминесцентных ламп (ЛЛ) установлено пять цветностей излучения: тепло-белый (ТБ), белый (Б), естественный (Е), холодно-белый (ХБ) и дневной (Д). Люминесцентные лампы с улучшенной цветностью излучения имеют в маркировке букву Ц, с очень улучшенной – ЦЦ.

Цветность излучения ламп может быть охарактеризована цветовой температурой (Тц) и индексом цветопередачи (Rа).

Тепло-белой цветности соответствует Тц = 2700 – 3000 К, белой – Тц = 3500 К, холодно-белой – Тц = 4200 К, естественной – Тц = 5000 К, дневной – Тц = 6000 – 6500 К. Значение общего индекса цветопередачи (Rа) характеризуют качество цветопередачи: Rа ≥ 90 – отличное; Rа ≥ 80 – очень хорошее; 80 > Rа ≥ 70 – хорошее; 70 > Rа ≥ 60 – удовлетворительное; 60 > Rа ≥ 40 – приемлемое; Rа < 40 – плохое.

При выборе люминесцентных ламп необходимо учесть, что чем лучше цветность излучения лампы, тем меньший световой поток она излучает при той же самой мощности. Наибольшую световую отдачу имеют лампы типа ЛБ.

При выборе ИС для помещений разной высоты необходимо учитывать следующее: в низких помещениях (не выше 6 м) наиболее экономичны ОУ с ЛЛ; в помещениях средней высоты (свыше 6 м до 10 м) и очень высоких (свыше 20 м) наиболее выгодны ОУ с лампами ДРИ; в высоких помещениях (от 10 до 20 м) наименьшие затраты имеют место для ОУ с лампами ДРЛ, хотя энергетически они менее выгодны, так как установленная мощность ОУ с лампами ДРЛ больше, чем ОУ с лампами ДРИ.

ОУ с натриевыми лампами (ДНаТ) в виду высокой пульсации освещенности следует применять при двух- трех- и четырехразрядных схемах расположения светильников только в помещениях высотой не менее 8 м и при условии выполнения зрительных работ не выше VI разряда.

Линейные люминесцентные лампы выпускаются в колбах диаметром 38, 26 и 16 мм (так называемые серии Т12, Т8 и Т5, то есть 12/8, 8/8 и 5/8 дюйма). ЛЛ серии Т12 морально устарели, поэтому при проектировании ОУ следует выбирать лампы серий Т8 и Т5.

Люминесцентные лампы серии Т8 могут работать как с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами (э/м ПРА), так и с электронными (ЭПРА), а серии Т5 – только с ЭПРА.

Перспективными являются ОУ смешанного освещения, в которых предусматривается сочетание различных типов ИС, например, ламп типа ДРИ и ДНаТ, ДРЛ и ДНаТ, ЛЛ типа ЛБ и ДНаТ. При этом не только уменьшаются пульсации освещенности и улучшается спектр излучения ОУ, но и достигается определенная экономия электроэнергии. Окончательный выбор типа ИС для общего освещения производственных помещений с учетом эксплуатационных и капитальных затрат производится одновременно с выбором типа светильника.

Основные характеристики ЛН приведены в прил. 5, люминесцентных ламп серии Т8 – в прил. 6, серии Т5 – в прил. 7, КЛЛ – в прил. 8, светодиодных ламп – в прил. 9, газоразрядных ламп высокого давления (ДРЛ, ДНаТ, МГЛ) – в прил. 10.

3.1.2 Выбор системы освещения

Искусственное освещение производственных помещений может быть выполнено системами общего равномерного, общего локализованного или комбинированного освещения.

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

Система комбинированного освещения рекомендуется в следующих случаях:

– в производственных помещениях, в которых выполняется зрительная работа I – III, IVa, IVб, IVв, Va разрядов. Предусматривать систему общего освещения допускается при технической невозможности или нецелесообразности устройства местного освещения, что конкретизируется в отраслевых нормах освещения;

– в производственных помещениях с оборудованием, создающим глубокие и резкие тени на рабочей поверхности в условиях общего освещения (прессы, штампы);

– на рабочих местах, где требуется изменение направления светового потока;

– в производственных помещениях, в которых рабочие поверхности расположены вертикально или наклонно и нуждаются в сравнительно высоких уровнях освещенности.

Систему общего равномерного освещения реализуют в следующих случаях:

– в производственных помещениях при высокой плотности расположения технологического оборудования (ткацкие цеха);

– в производственных помещениях, в которых выполняют однотипные работы (литейные цеха, крупносборочные);

– в производственных помещениях, в которых работа не требует большого и длительного напряжения зрения (разряд зрительной работы Vг и ниже).

Система общего локализованного освещения рекомендуется в следующих случаях:

– в производственных помещениях при расположении рабочих мест группами;

– в производственных помещениях, в которых на отдельных участках выполняют работы различной точности;

– в производственных помещениях с большими площадями рабочих поверхностей (разметочные плиты, раскройные столы) или громоздким оборудованием, создающим тени (химическая промышленность).

При наличии в одном помещении рабочих и вспомогательных зон следует предусматривать локализованное освещение (при любой системе освещения) рабочих зон и менее интенсивное освещение вспомогательных зон, относя их к разряду VIIIа.

Независимо от выбранной системы освещения расчеты производить только для общего освещения.

Во вспомогательных помещениях, как правило, следует применять систему общего освещения. Допускается применение системы комбинированного освещения в помещениях административных зданий, где выполняется зрительная работа А – В разрядов (например, кабинеты, рабочие комнаты, архивы и т. д.).

3.1.3 Выбор светильников

1. Выбор светильников по конструктивному исполнению (степени защиты)

Конструкция светильников должна обеспечивать надежную защиту всех его частей и ИС от вредных воздействий окружающей среды, электро, пожаро- и взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик во время эксплуатации. При выборе степени защиты светильников необходимо следовать следующим рекомендациям:

– для помещений с нормальными условиями среды и жарких применять светильники со степенью защиты IP20;

– для влажных - IP23;

– для сырых - IP51;

– для помещений с химически активной средой – IP53;

– для особо сырых – IP54;

– для пыльных – IP60 или IP50 в зависимости от характера и количества пыли

– для душевых и уличного освещения – IP43.

В пыльных помещениях с гидроудалением пыли следует использовать светильники струезащищенные – IP65; IP66.

При наличии в любой окружающей среде пожароопасных и взрывоопасных зон степень защиты светильников следует выбирать по табл. 2.

Таблица 2

Рекомендации по выбору светильников для пожароопасных и взрывоопасных зон

2. Выбор светильников по светораспределению

Светильники предназначены для рационального перераспределения в пространстве светового потока источников света. Характер распределения светового потока в пространстве (светораспределение) определяется кривой силы света (КСС) светильника. ГОСТом 17677 установлено семь типов КСС: концентрированная (К), глубокая (Г), косинусная или диффузная (Д), полуширокая (Л), широкая (Ш), синусная (С) и равномерная (М). Часть светового потока, вышедшего из светильника, непосредственно попадает на рабочую поверхность (прямой световой поток), а другая часть – после частичного отражения от поверхности интерьера (отраженный световой поток). КСС светильника показывает соотношение между прямыми и отраженными световыми

потоками. Для освещения производственных помещений рекомендуется использовать светильники с КСС типов К, Г, Д; для вспомогательных и общественных помещений – Д, М, С; для наружного освещения – Л и Ш.

В любом помещении на выбор типа КСС влияют высота помещения и отражающие свойства поверхностей. Чем выше помещение, тем более концентрированные КСС должны иметь светильники. Чем больше коэффициенты отражения потолка, стен и рабочей поверхности, тем менее концентрированным может быть светораспределение светильника.

Характеристики некоторых типов светильников для производственных помещений приведены в прил. 11, для общественных – в прил. 12.

3.1.4 Выбор нормы освещенности и коэффициента запаса

Под нормой освещенности (Ен) понимают минимальный уровень освещенности, необходимый для выполнения зрительной работы. В России основным документом, устанавливающим параметры освещения, являются Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». Кроме этих норм, имеются Санитарные правила и нормы СанПиН 2.21/2.1.1.1278-03, Московские городские строительные нормы МГСН 2.06-99 и множество отраслевых документов, в которых подробно расписаны требования к освещению различных рабочих мест.

Норма освещенности зависит от характеристики зрительной работы, определяемой разрядом и подразрядом зрительной работы. Разряд зрительной работы определяется размерами объекта различения, а подразряд зависит от условий видимости объекта: контраста объекта с фоном и яркости фона. Кроме этого, норма освещенности зависит от типа ИС, наличия естественного освещения и качества освещения. Качественными показателями освещения являются: коэффициент пульсаций освещенности (Кп, %), показатель ослепленности (Р) и показатель дискомфорта (М). Коэффициент пульсаций освещенности является критерием оценки относительной глубины колебаний освещенности в результате изменения во времени светового потока газоразрядных ламп при питании их переменным током.

Показатель дискомфорта нормируется для общественных помещений и является критерием оценки дискомфортной блескости, вызывающей неприятное ощущение при неравномерном распределении яркостей в поле зрения. Показатель ослепленности – критерий оценки слепящего действия осветительной установки, нормируемый для производственных помещений. Для некоторых общественных помещений нормируется цилиндрическая освещенность (Ец), являющаяся характеристикой насыщенности помещения светом. Определяется цилиндрическая освещенность как средняя плотность светового потока на поверхности вертикально расположенного в помещении цилиндра, высота и радиус которого стремятся к нулю.

Количественной оценкой уровня естественного освещения является коэффициент естественного освещения (КЕО, %).

Нормированные значения освещенности в люксах (лк), отличающиеся на одну ступень, следует принимать по шкале: 0,2; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 10; 15; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 1000; 1250; 1500; 2000; 2500; 3000; 3500; 4000; 4500; 5000.

Нормы освещенности по СНиП 23-05-95 для производственных помещений приведены в прил. 13 для условной рабочей поверхности (УРП), а для общественных и административно-бытовых помещений – в прил. 14. УРП – условно принятая горизонтальная поверхность, расположенная на высоте 0,8 м от пола.

При проектировании ОУ в производственных помещениях коэффициент пульсации не ограничивается:

– при частоте питания 300 Гц и более;

– для помещений с периодическим пребыванием людей, при отсутствии в них условий для возникновения стробоскопического эффекта.

Согласно СНиП 23-05-95 стробоскопический эффект – явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени в ОУ, выполненных газоразрядными лампами, питаемыми переменным током.

В помещениях, где возможно возникновение стробоскопического эффекта, необходимо включать соседние лампы в три фазы питающего напряжения или использовать электронные пускорегулирующие аппараты.

В процессе эксплуатации ОУ освещенность на рабочих поверхностях уменьшается вследствие уменьшения со временем светового потока из-за старения ламп, загрязнения светильников и отражающих поверхностей (стен и потолков).

Для компенсации спада освещенности при проектировании осветительной установки следует учитывать коэффициент запаса (Кз), который зависит от степени запыленности помещения, эксплуатационной группы светильника и типа источника света. Значение коэффициента запаса согласно СНиП 23-05-95 приведены в прил. 15. Коэффициент запаса предусматривается только для общего освещения независимо от выбранной системы освещения.

3.1.5 Расчет освещения

Целью расчета освещения является определение числа и мощности источников света, необходимых для обеспечения нормы освещенности в ОУ.

Существует несколько методов расчета освещения, но наиболее целесообразным при расчете освещения на горизонтальных рабочих поверхностях от системы общего равномерного освещения (одного или в составе комбинированного) является метод коэффициента использования ОУ (метод светового потока).

При использовании для освещения точечных источников света (ЛН, КЛЛ, светодиодных, ДРЛ, ДНаТ, МГЛ) определяют световой поток лампы по формуле:

Фл = , лм (1)

где Ен – норма освещенности, лк; Кз – коэффициент запаса; S – площадь помещения, м2; Z – коэффициент минимальной освещенности, значение которого для линейных ЛЛ принимается равным 1,1, а для всех остальных – 1,15; n – количество светильников; Кu – коэффициент использования осветительной установки.

Под коэффициентом использования ОУ понимают отношение светового потока, падающего на рабочую поверхность, к световому потоку всех источников света, используемых в осветительной установке. Кu зависит от светораспределения светильников (кривой силы света), высоты их расположения над расчетной поверхностью, от размеров освещаемого помещения и отражающих свойств поверхностей (потолка, стен, рабочей поверхности).

Соотношение размеров освещаемого помещения и высоты подвеса светильников характеризуются индексом помещения:

Iп = , (2)

где А – длина помещения; В – ширина помещения; Нр – расчетная высота подвеса светильников.

Расчетная высота подвеса определяется разностью строительной высоты помещения (Н) и высоты свеса светильников (hc) и высоты от пола до условной рабочей поверхности (hр), принимаемой согласно СНиП 23-05-95 равной 0,8 м. Для встроенных и потолочных светильников hc = 0, для подвесных hc обычно принимается от 0,5 до 0,7 м (в жилых и общественных помещениях пониженной высоты – от 0,3 до 0,4 м). На рис. 1 приведен пример определения расчетной высоты подвеса светильника.

Нр = Н – (hc + hр), м (3)

Значения коэффициента использования Кu в зависимости от индекса помещения, коэффициентов отражения и кривой силы света приведены в прил. 16. После определения Фл выбирается лампа с ближайшим по величине световым потоком.

Световой поток выбранной лампы не должен отличаться от расчетного значения светового потока больше чем на величину –10 ÷ +20%. При невозможности выбора ламп с таким приближением корректируется число светильников (n) при выбранном значении Фл по формуле (7).

При расчете освещения с использованием люминесцентных ламп определяется световой поток ряда светильников:

Фр = , лм (4)

где N – количество рядов светильника.

Затем задаются мощностью люминесцентной лампы, т. е. ее световым потоком Фл. Требуемое число светильников в ряду определяется по формуле:

Nсв = , (5)

где n – число ламп в светильнике.

Далее необходимо проверить, чтобы суммарная длина светильников одного ряда (Lсв) не превышала размеров помещения. В противном случае следует либо применять более мощные лампы, либо увеличивать число рядов, либо компоновать ряды из сдвоенных светильников.

Lсв = Nсв ℓсв (6)

где ℓсв – длина одного светильника, м.

Для определения Фл по формуле (1) или Фр по формуле (4) необходимо предварительно задаться количеством светильников или числом рядов светильников.

При этом используют оптимальные отношения расстояния между соседними светильниками или их рядами (ℓ) к высоте установки осветительных приборов над расчетной поверхностью (Нр) в зависимости от типа КСС светильника для обеспечения равномерного освещения в помещении (табл. 3).

Таблица 3

Рекомендуемые расстояния между светильниками в зависимости от типа КСС

Определив интервал рекомендуемых значений расстояния между рядами светильников, обеспечивающих равномерное освещение, задаются ℓ и выполняют эскиз помещения. Предварительно определяют число светильников (n) или число рядов светильников (N).

Если выбранный тип светильника при использовании для освещения точечных ИС выпускается на одну мощность лампы, то определяют число светильников по формуле:

n = , (7)

При расчете освещения следует учесть, что:

1) увеличение числа рядов светильников точечных ИС приводит к увеличению расходов на сети и монтажные работы, поэтому целесообразнее устанавливать в одной световой точке два или три светильника, а не увеличивать число их рядов;

2) расстояние до крайних рядов светильников от стен (колон) следует, как правило, принимать равным 0,3-0,5 от расстояния между рядами светильников независимо от принятой системы освещения; расстояние выбирают тем меньше, чем ближе к стенам размещено технологическое оборудование.

Затем определяют установленную мощность (Ру) ОУ как сумму мощностей всех ламп и расчетную (Рр). Расчетная мощность отличается от установленной на потери в ПРА (ΔРПРА):

Рр = Ру + ΔРПРА, кВт (8)

Потери в электромагнитных ПРА составляют для ЛЛ при стартерных схемах включения 20% от мощности ламп, при бесстартерных – 30 %, для разрядных ламп высокого давления (ДРЛ, МГЛ, ДНаТ) – 10 %; в электронных ПРА потери мощности в два раза меньше, чем в электромагнитных.

В пояснительной записке привести пример расчета освещения для одного из производственных участков. Результаты светотехнического расчета всех помещений должны быть сведены в табл. 4.

Осветительную нагрузку всего цеха определяют по коэффициенту спроса:

Рроу = Кс, кВт (9)

где  – суммарная расчетная мощность осветительных установок цеха, кВт; n – число помещений в цехе; Кс – коэффициент спроса, который принимают равным:

1,0 – для небольших производственных и общественных зданий, торговых помещений и линий наружного освещения; для линий, питающих отдельные групповые щитки независимо от нагрузки и назначения освещаемого помещения;

0,95 – для производственных зданий, состоящих из отдельных крупных пролетов;

0,85 – для производственных зданий, состоящих из многих отдельных помещений;

0,8 – для административно-бытовых, инженерно-лабораторных и других корпусов;

0,6 – для складских зданий, состоящих из отдельных помещений.

Таблица 4

Результаты светотехнического расчета

Для вспомогательных помещений цеха, кроме гардеробов и санузлов, светотехнический расчет может быть произведен по методу удельной мощности. Во вспомогательных помещениях следует предусмотреть розетки (одна розетка на 6 м2 площади). При расчете осветительной нагрузки расчетная мощность одной розетки принимается равной 100 Вт. При наличии розеток в помещениях цеха осветительная нагрузка определяется по формуле:

Рроу = Кс  + N Ррр, кВт (10)

где Ррр = 0,1 кВт – расчетная мощность одной розетки; N – число розеток.

3.1.6 Проектирование аварийного освещения

Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное.

Освещение безопасности предназначено для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения. Освещение безопасности следует предусматривать в случаях, если отключение рабочего освещения и связанное с этим нарушение обслуживания оборудования и механизмов может вызвать:

– взрыв, пожар, отравление людей;

– длительное нарушение технологического процесса;

– нарушение работы таких объектов, как электрические станции, узлы радио- и телевизионных передач и связи, диспетчерские пункты, насосные установки водоснабжения, канализации и теплофикации, установки вентиляции и кондиционирования воздуха для производственных помещений, в которых недопустимо прекращение работ и т. п.;

– нарушение режима детских учреждений независимо от числа находящихся в них детей.

Эвакуационное освещение в помещениях или в местах производства работ вне зданий следует предусматривать:

– в местах, опасных для прохода людей;

– в проходах и на лестницах, служащих для эвакуации людей, при числе эвакуирующихся более 50 чел.;

– по основным проходам производственных помещений, в которых работают более 50 чел.;

– в лестничных клетках жилых зданий высотой 6 этажей и более;

– в производственных помещениях с постоянно работающими в них людьми, где выход людей из помещения при аварийном отключении нормального освещения связан с опасностью травматизма из-за продолжения работы производственного оборудования;

– в помещениях общественных и вспомогательных зданий промышленных предприятий, если в помещениях могут одновременно находиться более 100 чел.;

– в производственных помещениях без естественного света.

Освещение безопасности должно создавать на рабочих поверхностях в производственных помещениях и на территориях предприятий, требующих обслуживания при отключении рабочего освещения, наименьшую освещенность в размере 5 % освещенности, нормируемой для рабочего освещения от общего освещения, но не менее 2 лк внутри зданий и не менее 1 лк для территорий предприятий. При этом создавать наименьшую освещенность внутри зданий более 30 лк при разрядных лампах и более 10 лк при лампах накаливания допускается только при наличии соответствующих обоснований.

Эвакуационное освещение должно обеспечивать наименьшую освещенность на полу основных проходов (или на земле) и на ступенях лестниц; в помещениях – 0,5 лк, на открытых территориях – 0,2 лк.

Светильники освещения безопасности в помещениях могут использоваться для эвакуационного освещения.

Для аварийного освещения (освещение безопасности и эвакуационного) следует применять:

а) лампы накаливания;

б) люминесцентные лампы – в помещениях с минимальной температурой воздуха не менее 5 °С и при условии питания ламп во всех режимах напряжением не ниже 90 % номинального;

в) разрядные лампы высокого давления при условии их мгновенного или быстрого повторного зажигания как в горячем состоянии после кратковременного отключения питающего напряжения, так и в холодном состоянии.

В общественных и вспомогательных зданиях предприятий выходы из помещений, где могут находиться одновременно более 100 чел., а также выходы из производственных помещений без естественного света, где могут находиться одновременно более 50 чел., или имеющих площадь более 1502, должны быть отмечены указателями.

Указатели выходов могут быть световыми со встроенными в них источниками света, присоединяемыми к сети аварийного освещения, и не световыми (без источников света) при условии, что обозначение выхода (надпись, знак и т. п.) освещается светильниками аварийного освещения.

При этом указатели должны устанавливаться на расстоянии не более 25 м друг от друга, а также в местах поворота коридора. Дополнительно должны быть отмечены указателями выходы из коридоров и рекреаций, примыкающих к помещениям, перечисленным выше.

Осветительные приборы аварийного освещения (освещения безопасности, эвакуационного) допускается предусматривать горящими, включаемыми одновременно с основными осветительными приборами рабочего освещения и не горящими, автоматически включаемыми при прекращении питания рабочего освещения.

Светильники аварийного освещения могут быть автономными, т. е. работающими от встроенных в них аккумуляторов, или централизованного питания, когда их питание осуществляется от щитков аварийного освещения, или от отдельных аккумуляторов.

Для реализации автономного питания некоторые типы светильников по желанию заказчика комплектуются блоками аварийного освещения. Такие светильники в нормальном режиме работают как обычные светильники общего освещения, а при авариях переключаются в режим аварийного освещения. Поскольку в аварийном режиме требуется значительно меньшие освещенности, чем при нормальной работе, то при переходе в такой режим многоламповых светильников, в них остается в работе только одна лампа. Если для рабочего освещения выбраны светильники, комплектуемые блоками аварийного освещения, то по формуле (7) необходимо рассчитать количество светильников аварийного освещения, обеспечивающих требуемые нормы освещения безопасности или эвакуационного.

Если для рабочего освещения выбраны светильники без блоков аварийного освещения, то проектирование аварийного освещения производится в следующей последовательности:

1) выбор ИС аварийного освещения;

2) выбор светильников аварийного освещения;

3) выбор нормы освещенности аварийного освещения;

4) определение числа светильников аварийного освещения и их размещение в осветительной установке;

5) определение установленной и расчетной мощности аварийного освещения.

В качестве ИС аварийного освещения могут быть выбраны ИС рабочего освещения, либо можно использовать специальные аварийные светильники автономные или с централизованным электропитанием.

Характеристики некоторых светильников аварийного освещения и световых указателей приведены в табл. 5.

Таблица 5

Светильники аварийного освещения и световые указатели

3.2 Проектирование электрической части ОУ

Питание ОУ от трансформаторных подстанций или от вводов в здание может осуществляться через магистральные щитки освещения и групповые щитки. Осветительные линии подразделяются на питающие, распределительные и групповые. Питающие линии – линии от источника питания (ИП) до магистрального щитка, а при его отсутствии – до группового. Распределительные осветительные линии – это линии от магистрального щитка освещения до групповых щитков. Групповые линии – это линии от групповых щитков до источников света. Питающие и распределительные линии имеют трехфазное 4-х или 5-ти проводное исполнение, а групповые линии могут иметь разную конфигурацию в зависимости от типа ламп, которые они питают. Для питания ЛН, трубчатых ЛЛ и КЛЛ используют однофазные трехпроводные групповые линии (фазный провод – L, нулевой рабочий – N, нулевой защитный – РЕ). Для питания газоразрядных ламп высокого давления (ГЛВД) с целью снижения коэффициента пульсации освещенности используют, как правило, трехфазные пятипроводные групповые линии.

При отсутствии требований к Кп, ГЛВД можно питать по однофазным групповым линиям.

Источники света, используемые для освещения помещений цеха, необходимо распределить по групповым линиям.

Согласно ПУЭ, каждая групповая линия, как правило, должна содержать на фазу не более 20 ламп накаливания, ДРЛ, ДРИ (МГЛ), ДНаТ, в это число включаются также штепсельные розетки. Для групповых линий, питающих ЛЛ мощностью до 80 Вт, рекомендуется присоединять до 60 ламп на фазу; для линий, питающих светильники с ЛЛ мощностью до 40 Вт включительно, может присоединяться до 75 ламп на фазу и мощностью до 20 Вт включительно – до 100 ламп на фазу.

Так как управление освещением производственных участков производится, как правило, автоматическими выключателями в групповом щитке, то необходимо питать ИС каждого участка по отдельным групповым линиям с учетом рекомендаций ПУЭ.

Этапы проектирования электрической части ОУ:

3.2.1 Выбор напряжения и источника питания ОУ

3.2.2 Выбор схемы питания ОУ

3.2.3 Выбор магистральных и групповых щитков

3.2.4 Выбор способов прокладки и марок проводников осветительных линий

3.2.5 Выбор сечений линий осветительной сети

3.2.6 Защита осветительных линий

При проектировании внутрицехового электроснабжения этапы проектирования электрической части ОУ производятся одновременно с выбором силового электрооборудования и сечений силовых линий.

3.2.1 Выбор напряжения и источника питания ОУ

На выбор уровня напряжения для питания осветительных приборов влияют:

а) класс помещения по опасности поражения электрическим током;

б) класс электротехнического оборудования по способу защиты от поражения электрическим током (класс 0 – защита обеспечивается только основной изоляцией; класс I – защита обеспечивается основной изоляцией с использованием защитного заземления; класс II – защита обеспечивается применением двойной или усиленной изоляции; класс III – использование безопасного сверхнизкого напряжения);

в) наличие устройства защитного отключения (УЗО);

г) высота установки светильников.

Согласно ПУЭ для питания осветительных приборов общего внутреннего освещения, как правило, должно применяться напряжение не выше 220 В переменного или постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В может применяться для всех стационарно установленных светильников вне зависимости от высоты их установки.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных при высоте установки светильников общего освещения над полом или площадкой обслуживания менее 2,5 м применение светильников класса защиты 0 запрещается, необходимо применять светильники класса защиты II или III. Допускается использование светильников класса защиты I, в этом случае цепь должна быть защищена УЗО с током срабатывания до 30 мА.

Для питания светильников общего освещения может использоваться напряжение 380 В при соблюдении определенных условий, но лампы, выпускаемые на Uн = 380 В имеют большую единичную мощность (более 2 кВт), поэтому для внутреннего освещения практически не используются.

Питание электрического освещения, как правило, производится от общих для осветительной и силовой нагрузки цеховых трансформаторов с напряжением на низкой стороне 400 / 230 В (напряжение сети 380 / 220 В).

При большой плотности осветительной нагрузки может быть экономически целесообразна установка самостоятельных осветительных трансформаторов. В некоторых случаях применение осветительных трансформаторов необходимо:

1) если в цехе не менее 30 % от установленной мощности составляют силовые электроприемники, работа которых вызывает резкие колебания напряжения в сети (сварочное оборудование, электродуговые печи), что не позволяет обеспечить требуемое качество напряжения у ламп;

2) если номинальное напряжение силовых электроприемников 660 В, следовательно, низкое напряжение цеховых трансформаторов 690 / 400 В, а для питания ИС внутреннего освещения требуется напряжение 220 В. В этом случае должен производиться технико-экономический обоснованный выбор осветительных трансформаторов от сети высокого напряжения 10 (6) кВ или от шин цеховых трансформаторов 0,69 кВ.

Мощность осветительного трансформатора выбирается по условию:

Sнт ≥ Sроу = , кВА (11)

где Sнт – номинальная мощность трансформатора (25, 40, 63, 100, 160, 250), кВА; Sроу – полная расчетная осветительная нагрузка цеха, кВА; Рроу – активная расчетная мощность ОУ цеха, определенная по формуле (10)

сosφср – средневзвешенный коэффициент мощности ИС

сosφср = ,(12)

где Рр1, Рр2… Ррi – расчетные нагрузки однотипных ламп, имеющих одинаковый Cosφ, кВт; сosφ1, сosφ2… сosφi – коэффициенты мощности ламп; сosφ для ЛН равен 1,0; для ЛЛ – 0,9; для разрядных ламп высокого давления (ДРЛ, ДРИ, ДНаТ) – без компенсации реактивной мощности – 0,5, с компенсацией – 0,9.

3.2.2 Выбор схемы питания ОУ

На выбор схемы питания осветительных установок влияют следующие факторы:

1) мощность осветительной нагрузки;

2) вид аварийного освещения;

3) наличие трансформаторной подстанции в здании цеха;

4) наличие естественного освещения в помещениях цеха

При выборе схемы необходимо учесть требования и рекомендации ПУЭ по раздельности питания светильников рабочего освещения и светильников аварийного освещения:

1) Светильники рабочего освещения и светильники освещения безопасности в производственных и общественных зданиях и на открытых пространствах должны питаться от независимых источников.

2) Светильники и световые указатели эвакуационного освещения в производственных зданиях с естественным освещением и в общественных и жилых зданиях должны быть присоединены к сети, не связанной с сетью рабочего освещения, начиная от щита подстанции (распределительного пункта освещения) или, при наличии только одного ввода, начиная от вводного распределительного устройства.

3) Питание светильников и световых указателей эвакуационного освещения в производственных зданиях без естественного освещения следует выполнять аналогично питанию светильников освещения безопасности (пункт 1).

В производственных зданиях без естественного света в помещениях, где может одновременно находиться 20 человек и более, независимо от наличия освещения безопасности должно предусматриваться эвакуационное освещение по основным проходам и световые указатели «выход», автоматически переключаемые при прекращении их питания на третий независимый внешний или местный источник (аккумуляторная батарея, дизель-генераторная установка и т. п.), не используемый в нормальном режиме для питания рабочего освещения, освещения безопасности и эвакуационного освещения, или светильники эвакуационного освещения и указатели «выход» должны иметь автономный источник питания.

4) Применение для рабочего освещения, освещения безопасности и эвакуационного освещения общих групповых щитков не допускается.

Разрешается питание освещения безопасности и эвакуационного освещения от общих щитков.

5) Рабочее освещение, освещение безопасности и эвакуационное освещение допускается питать от общих линий с электросиловыми установками или от силовых распределительных пунктов.

6) Использование сетей, питающих силовые электроприемники, для питания освещения безопасности и эвакуационного освещения в производственных зданиях без естественного освещения не допускается. На рис. 2-8 приведены наиболее характерные схемы питания освещения производственных зданий.

В схемах, приведенных на рис. 2-6, используются магистральные щитки с целью увеличения осветительной нагрузки и возможности ее питания от шин РУНН КТП, где установлены мощные автоматические выключатели (минимальное значение номинального тока теплового расцепителя, как правило, составляет 100 А). Возможно непосредственное подключение групповых щитков к шинам КТП, если использовать либо последовательное включение с АВ в КТП автоматических выключателей, характеристики которых соответствуют пропускной способности питающей осветительной линии, либо применять в КТП АВ серии ВА 88, выбирая для подключения осветительной нагрузки АВ типа ВА 88-32, имеющий Iнтр = 16 А и высокую отключающую способность (40 кА).

Рис. 2. Схемы питания рабочего и аварийного освещения безопасности и эвакуационного от КТП: а – от двух однотрансформаторных КТП; б – от одной двухтрансформаторной КТП; 1 – КТП; 2 – магистральный щиток (пункт); 3 – групповой щиток рабочего освещения; 4 – групповой щиток аварийного освещения; 5 – линия питающей сети рабочего освещения; 6 – линия питающей сети аварийного освещения; 7 – питание рабочего освещения других участков здания или силовых потребителей

Рис. 3. Схема питания рабочего и эвакуационного освещения от однотрансформаторной КТП: 1 – КТП; 2 – магистральный щиток (пункт); 3 – групповой щиток рабочего освещения; 4 – групповой щиток эвакуационного освещения; 5 – линия питающей сети рабочего освещения; 6 – линия питающей сети эвакуационного освещения

Рис. 4. Схема питания рабочего и аварийного (безопасности и эвакуационного) освещения от двух магистральных шинопроводов: 1 – КТП; 2 – магистральный шинопровод; 3 – автоматический выключатель, устойчивый к току короткого замыкания; 4 – магистральный щиток (пункт); 5 – групповой щиток рабочего освещения; 6 – групповой щиток аварийного освещения; 7 – линия питающей сети рабочего освещения; 8 – линия питающей сети аварийного освещения; 9 – питание рабочего освещения других участков здания или силовых потребителей

Рис. 5. Схема перекрестного питания рабочего и аварийного (безопасности и эвакуационного) освещения: 1 – КТП; 2 – магистральный щиток; 3 – групповой щиток рабочего освещения; 4 – групповой щиток аварийного освещения; 5 – линия питающей сети рабочего освещения; 6 – линия питающей сети аварийного освещения

Рис. 6. Схема питания рабочего и эвакуационного освещения от одного магистрального шинопровода: 1 – КТП; 2 – магистральный шинопровод; 3 – автоматический выключатель, устойчивый к току короткого замыкания; 4 – магистральный щиток (пункт); 5 – групповой щиток рабочего освещения; 6 – групповой щиток эвакуационного освещения; 7 – линия питающей сети рабочего освещения; 8 – линия питающей сети эвакуационного освещения

Рис. 7. Схемы питания освещения безопасности и эвакуационного от силовой сети: а и б – ответвления от силовой сети; в – от силового распределительного пункта; 1– линия силовой питающей сети; 2 – силовой распределительный пункт; 3 – автоматический выключатель; 4 – линия к светильникам аварийного освещения; 5 – групповой щиток аварийного освещения; 6 – линия питающей сети аварийного освещения

Рис. 8. Схемы питания освещения от вводов в здания: а – питание светильников непосредственно от вводного устройства; б – питание от вводного устройства одного щитка; в – то же нескольких щитков рабочего или аварийного освещения; г – питание от вводно-распределительного устройства щитков рабочего и эвакуационного освещения; 1 – ввод в здание кабельной или воздушной линии; 2 – вводное устройство; 3 – вводно-распределительное устройство; 4 – групповой щиток рабочего или аварийного освещения; 5 – групповой щиток рабочего освещения; 6 – групповой щиток эвакуационного освещения; 7 – светильник рабочего или аварийного освещения

При использовании схем БТМ (блок «трансформатор – магистраль») возможны два варианта питания осветительной нагрузки: отпайкой до вводного автоматического выключателя (рис. 4) или от начала магистрального шинопровода с целью уменьшения потерь напряжения (рис. 6). С учетом рекомендаций ПУЭ для питания рабочего освещения при незначительной осветительной нагрузке возможно использование схем, представленных на рис. 7.

При отсутствии собственных КТП в здании цеха используются схемы питания освещения от вводов в здание, представленные на рис. 8.

3.2.3 Выбор магистральных и групповых щитков

В качестве магистральных и групповых щитков можно выбирать типовые щитки, которые комплектуются некоторыми типами АВ в определенном количестве, или корпуса для электрощитового электрооборудования (щиты распределительные), имеющие DIN-рейки для установки соответствующего количества автоматических выключателей любого типа из серии ВА.

Щиты распределительные подразделяются на встраиваемые (в нишу) и навесные (настенные)и имеют степень защиты IP30. В щитах можно разместить 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 или 72 модуля (однополюсных АВ). Вместо трех однополюсных АВ можно разместить в щите один трехполюсный автоматический выключатель.

Пример маркировки распределительного щита:

ЩРН – 18 М (3)

Щ – щит

Р – распределительный

Н (В) – навесной (встраиваемый в нишу)

18 – максимальное количество модулей, которые может разместить в щите данного типа

М – модернизированный

З – с замком

Типовые щитки выбирают по следующим условиям:

1) по степени защиты от воздействия окружающей среды;

2) по количеству отходящих линий;

3) по типу АВ в отходящих линиях (одно, двух, трех или четырехполюсные);

4) по номинальному току ввода.

Типовые щитки имеют либо коммутационные аппараты на вводе (автоматические или пакетные выключатели), либо зажимы для подключения питающей линии (глухое присоединение). По желанию заказчика некоторые типовые щитки могут комплектоваться УЗО (противопожарного назначения или для защиты от поражения электрическим током). При использовании УЗО для отходящих линий следует выбирать двухполюсные АВ для однофазных линий и четырехполюсные – для трехфазных. Данные по некоторым типам щитков приведены в прил. 17.

С целью уменьшения длины осветительных линий и обеспечения у наиболее удаленных ИС требуемые уровни напряжения следует размещать щитки в центре электрических нагрузок, в местах, удобных и доступных для обслуживания.

3.2.4 Выбор способов прокладки и марок проводников осветительных линий

В производственных участках групповые линии следует прокладывать открыто по строительным конструкциям. Питающие и распределительные линии в случае совпадения трасс можно прокладывать совместно с силовыми линиями по специальным конструкциям (в кабельных каналах, на лотках, в коробах и т. д.) или открыто по строительным конструкциям. Во вспомогательных помещениях осветительные линии прокладывают скрыто (в каналах строительных конструкций, в трубах под слоем штукатурки) или открыто в мини-кабельных каналах (легранах). При этом совместная прокладка проводов и кабелей групповых линий рабочего освещения с групповыми линиями освещения безопасности и эвакуационного освещения не рекомендуется.

Для групповых линий следует применять кабели и провода с медными жилами. Питающие и распределительные линии, как правило, должны выполняться кабелями с алюминиевыми жилами, если их расчетное сечение равно 16 мм2 и более. Для осветительной сети следует выбирать небронированные кабели с пластмассовой изоляцией: поливинилхлоридной (ВВГ, АВВГ, ВВГнг-LS, АВВГнг-LS), из сшитого полиэтилена (АПвВГ, ПвВГ, АПвВГнг, ПвВГнг) или с резиновой изоляцией (ВРГ, АВРГ, НРГ, АНРГ). Для групповых линий вспомогательных помещений допускается использовать специальный плоский трехжильный провод с двойной изоляцией – ПУНП (жилы медные сечением 1,5 и 2,5 мм2).

Однофазные групповые линии должны быть трехпроводными, трехфазные – пятипроводными. Не допускается объединение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников различных групповых линий.

Питающие и распределительные линии могут иметь как четырех, так и пятипроводное исполнение.

3.2.5 Выбор сечений линий осветительной сети

Сечения линий выбираются по допустимому нагреву от длительно протекающего тока нагрузки и проверяются по потере напряжения и на соответствие выбранному аппарату защиты.

3.2.5.1 Выбор сечений по допустимому нагреву

Условие выбора:

Iр ≤ Iq (13)

где Iр – рабочий (расчетный) ток линии, А; Iq – длительно допустимый ток для выбранной марки проводника, А.

Расчетный ток для однофазной групповой линии определяется по формуле:

Iр = , А (14)

где Рр – расчетная мощность групповой линии, кВт, определяемая по формуле (8); cosφср – средневзвешенный коэффициент мощности, определяемый по формуле (12).

В трехфазных групповых линиях ИС распределяются по фазам согласно следующим рекомендациям:

1) при однорядном расположении светильников

– для одиночных светильников: А – В – С – А – В – С

– для сдвоенных светильников: АВ – СА – ВС – АВ – СА – ВС

2) при двух и более рядах светильников:

– для одиночных светильников:

первый ряд (и все нечетные) А – В С – А – В – С

второй ряд (и все четные) В – С – А – В – С – А

– для сдвоенных светильников:

первый ряд (и все нечетные) АВ – СА – ВС – АВ – СА – ВС

второй ряд (и все четные) ВС – АВ – СА – ВС – АВ – СА

При выборе рекомендуемого способа фазировки не нужно рассчитывать коэффициент пульсаций освещенности (Кп). При выборе любого другого способа фазировки такой расчет необходим.

Затем определяется расчетная мощность каждой фазы по формуле (8).

Расчетный ток определяется по формулам:

– для линий с одинаковой нагрузкой фаз по формуле (14), в которой Рр – расчетная мощность одной фазы групповой линии, кВт;

– для линии с различной нагрузкой фаз

Iр = , А (15)

где Рр max – расчетная мощность максимально загруженной фазы, кВт.

При использовании однофазных групповых линий для выбора сечения питающей (распределительной) линии по допустимому нагреву необходимо:

а) распределить однофазные групповые линии по фазам питающей, обеспечивая минимальную неравномерность загрузки фаз (нагрузку фаз определить суммированием расчетных мощностей групповых линий, запитанных от фазы);

б) определить расчетный ток самой загруженной фазы питающей линии по формуле (15);

в) выбрать сечение питающей (распределительной) линии по условию (13).

При трехфазных групповых линиях для выбора сечения питающей линии определить нагрузку фаз по формулам:

РРА = Ргр.1А + Ргр.2А + … + Ргр.nА, кВт

РРВ = Ргр.1В + Ргр.2В + … + Ргр.nВ, кВт (16)

РРС = Ргр.1С + Ргр.2С + … + Ргр.nС, кВт

где Ргр.1А, Ргр.2А, Ргр.nА и т. д. – расчетные мощности соответствующих фаз групповых линий.

Далее выполнить пункты б) и в).

Для распределительных и питающих линий расчетную мощность необходимо определять с учетом коэффициента спроса:

Рр = Кс (Ру + Δ РПРА), кВт (17)

где Кс принимается равным 1 при питании по линии одного щитка; при большем числе щитков Кс = 0,9 ÷ 0,95.

По условию (13) выбираются сечения фазных проводников. Сечения нулевых проводников выбираются согласно ПУЭ.

Сечение нулевых рабочих проводников (N) трехфазных питающих, распределительных и групповых линий с газоразрядными лампами при одновременном отключении всех фазных проводов линии должно выбираться:

– для участков сети, по которым протекает ток от ламп с компенсированными пускорегулирующими аппаратами, равный фазному независимо от сечения;

– для участков сети, по которым протекает ток от ламп с некомпенсированными ПРА, равным фазному при сечении фазных проводников менее или равному 16 мм2 для медных и 25 мм2 для алюминиевых проводников, и не менее 50 % сечения фазных проводников при больших сечениях, но не менее 16 мм2 для медных и 25 мм2 для алюминиевых проводников.

Сечение нулевых защитных проводников (РЕ) должно равняться сечению фазных при сечении последних до 16 мм2, 16 мм2 при сечении фазных проводников от 16 до 35 мм2 и 50 % сечения фазных проводников при больших сечениях. Сечение РЕ проводников, не входящих в состав кабеля, должно быть не мене 2,5 мм2 – при наличии механической защиты и 4 мм2 – при ее отсутствии.

Сечение PEN-проводников (совмещены функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводника) должно быть не менее сечения N-проводников и не менее 10 мм2 по меди и 16 мм2 по алюминию независимо от сечения фазных проводников.

Значения Iq приведены в части II методических указаний «Проектирование электроснабжения силовых электроприемников цеха».

3.2.5.2 Проверка сечений по потере напряжения

Напряжение, подводимое к лампе, значительно влияет на ее световой поток, поэтому в ПУЭ регламентируется максимально допустимое снижение напряжения на источниках света.

В осветительных сетях рабочего освещения производственных и общественных зданий на наиболее электрически удаленных от источника питания лампах должно быть напряжение не ниже 97,5 % от номинального, для аварийного освещения – не ниже 95 % от Uн. Под наиболее электрически удаленной лампой понимается ИС, для которого потери напряжения окажутся максимальными. Потери напряжения зависят не только от удаленности ИС, но и от единичной мощности лампы. Для люминесцентных трубчатых ламп потери напряжения определяются не для самой удаленной лампы, а для точки, находящейся в середине самого удаленного от источника питания ряда светильников с ЛЛ при условии, что к этой точке подключена нагрузка всех ламп этого ряда с учетом потерь в ПРА.

Для проверки сечений по потере напряжения необходимо привести схему группового щитка с указанием конфигурации только одной групповой линии (количество, тип и мощность ИС, расстояния между точками их подключения к линии), для остальных групповых линий указать их расчетные нагрузки (для трехфазных – пофазно), для питающей – длину.

Условие проверки сечений по потере напряжения:

ΔUΣ = ΔUтр + Δ Uпл + ΔUрл + ΔUгр.л ≤ Δ Uдоп, (18)

где ΔUтр – потери напряжения во вторичной обмотке цехового трансформатора, от которого запитан групповой щиток; ΔUпл – потери напряжения в питающей линии, %; ΔUрл– потери напряжения в распределительной линии, % ; ΔUгр.л – потери напряжения в групповой линии, %; ΔUдоп – допустимые потери напряжения, равные 7,5%.

ΔUтр зависит от типа трансформатора и коэффициента его загрузки, и определяются по формулам, приведенным во II части методических указаний, так как, как правило, осветительная и силовая нагрузка цеха запитываются от общего трансформатора.

Для однофазных групповых линий потери напряжения для самой удаленной лампы или середины самого удаленного ряда ЛЛ определяют по формуле:

ΔUгр.л = , % (19)

где М – момент нагрузки, кВт·м; S – выбранное сечение линии, мм2; С – коэффициент, зависящий от напряжения сети, материала проводника и конфигурации линии.

Для однофазных линий с медными жилами С = 12, с алюминиевыми – С = 7,4. Для трехфазных линий с равномерной нагрузкой фаз с медными жилами С = 72, с алюминиевыми – С = 44. Для трехфазных неравномерно нагруженных линий коэффициент С выбирается как для однофазных линий.

Момент нагрузки определяется по формуле:

М = ΣРРili, кВт ·м, (20)

где Ррi – расчетная мощность линии в i-ой точке, кВт; li – длина линии от щитка до точки приложения электрической нагрузки, м.

В трехфазных групповых линиях моменты нагрузки определяются пофазно для самых удаленных ламп каждой фазы по формуле (19): МА – момент нагрузки фазы А, МВ – фазы В, Мс – фазы С. Если моменты нагрузки фаз одинаковы, то такая линия считается равномерно нагруженной. Если моменты нагрузки различны, то определяется неравномерность нагрузки фаз (ΔМ):

ΔМ = 100, %(21)

Если ΔМ ≤ 15 %, то линия считается условно равномерно нагруженной, если ΔМ > 15 % – неравномерно нагруженной. Степень неравномерности загрузки фаз определяет величину уравнительных токов, которые протекают по фазным проводникам наряду с токами нагрузки, создавая в линии дополнительные потери напряжения. Для равномерно и условно равномерно нагруженных линий потери напряжения для всех фаз одинаковы и определяются по формуле:

ΔUгр.л =  = , %.(22)

Для неравномерно нагруженных линий потери напряжения определяются пофазно с учетом потерь напряжения от уравнительных токов по формулам:

ΔUА = ΔUФА + ΔUОА – 0,5 (ΔUОВ + Δ UОС), %

ΔUВ = ΔUФВ + ΔUОВ – 0,5 (ΔUОА + Δ UОС), % (23)

ΔUС = ΔUФС + ΔUОС – 0,5 (ΔUОА + Δ UОВ), %

где ΔUФА, ΔUФВ, ΔUФС – потери напряжения в фазах от токов нагрузки; ΔUОА, ΔUОВ, ΔUОС – потери напряжения в фазах от уравнительных токов.

ΔUФА = ; ΔUФВ = ; ΔUФС = ,(24)

ΔUОА = ; ΔUОВ = ; ΔUОС = , (25)

где S0 – сечение нулевого рабочего проводника.

Для питающей (распределительной) линии момент нагрузки определяют пофазно:

МА = РРАLПЛ, кВт ·м

МВ = РРВLПЛ, кВт ·м (26)

МС = РРСLПЛ, кВт ·м

Затем определяют неравномерность нагрузки фаз по формуле (20) и потери напряжения, ΔUПЛ (ΔUРЛ), либо по формуле (21), либо – (22) в зависимости от значения ΔМ.

Если условие (17) не выполняется, то необходимо увеличить сечения групповой и питающей (распределительной) линии и пересчитать потери напряжения. При этом следует учесть, что сечение групповой линии не следует увеличивать более 6 мм2 из-за ее разветвленности и большого числа соединений.

3.2.5.3 Проверка сечений на соответствие выбранному аппарату защиты

Т. к. для защиты осветительных линий используются АВ с комбинированными расцепителями, то проверка сечений производится по условию: Iq / Iнтр ≥ 1, (27)где Iнтр – номинальный ток теплового расцепителя АВ. Если условие (27) не выполняется, необходимо увеличить сечение линии.

Выбор сечений осветительных линий привести на примере одной групповой и одной питающей линий. Данные по выбору сечений остальных линий свести в табл. 6.

Таблица 6

Результаты выбора сечений осветительных линий

3.2.6 Защита осветительных линий

Согласно ПУЭ осветительные сети в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий требуют защиты не только от токов КЗ, но и от токов перегрузки. Длительная перегрузка наиболее вероятна в осветительных линиях, по которым запитываются ИС и розеточная нагрузка. В связи с этим осветительные щитки комплектуются АВ с комбинированными расцепителями, имеющими обратно зависимую от тока характеристику срабатывания (с возрастанием тока время отключения уменьшается). Наличие розеток обуславливает возможность прямого прикосновения к токоведущим частям, поэтому осветительные линии, питающие розеточную нагрузку, должны иметь блоки УЗО, отдельно устанавливаемые или встроенные в автоматические выключатели. При использовании блоков УЗО однофазные групповые линии защищаются двухполюсными АВ, а трехфазные – четырехполюсными.

В целях обеспечения селективности защиты и если это не приводит к завышению сечения проводников, ток каждого аппарата защиты рекомендуется принимать не менее чем на две ступени большим тока предыдущего аппарата. Разница не менее чем на одну ступень обязательна при всех условиях, однако, если водные АВ осветительных щитков приняты с расцепителями только в целях большей устойчивости этих автоматов к токам КЗ, то требование к селективности защиты на них не распространяется. Номинальные токи тепловых расцепителей следует выбирать по расчетным токам защищаемых участков сети с учетом пусковых токов ламп накаливания и газоразрядных ламп высокого давления (ГЛВД). В табл. 7 приведены рекомендации по выбору Iнтр с учетом пусковых токов ИС. Выбор АВ по остальным параметрам аналогичен автоматическим выключателям в силовых линиях и приведен в части II методических указаний. Расцепители АВ в осветительных линиях допускается не проверять по чувствительности их действия, если обеспечено соотношение между длительно допустимым током проводника и номинальным током теплового расцепителя по условию (26).

Таблица 7

Выбор Iнтр автоматических выключателей с учетом пусковых токов источников света

4. Методические указания по выполнению графической части проекта ОУ

Согласно ГОСТ 21.608-84 «Внутреннее электрическое освещение (переиздан в октябре 2002 г.) на планах осветительных установок» наносят и указывают:

– строительные конструкции и строительные оси;

– наименования помещений, кроме помещений жилых домов. Допускается наименования помещений приводить в экспликации помещений по форме 1 (табл. 8) в соответствии с нумерацией и наименованием, указанным на чертеже.

Таблица 8

Экспликация помещений

– классы взрывоопасных и пожароопасных зон, категорию и группу взрывоопасных смесей для взрывоопасных зон;

– нормируемую освещенность от общего освещения (за исключением жилых помещений);

– светильники (в жилых домах – места их установки), их количество и типы;

– количество и мощность ламп в светильниках;

– высоту установки светильников (кроме потолочных);

– привязочные размеры для светильников или рядов светильников к элементам строительных конструкций или координационным осям здания (сооружения). Привязочные размеры допускается не проставлять, если места установки светильников ясны без указания привязочных размеров или если привязочные размеры приведены на чертежах интерьеров. В этом случае должна быть дана ссылка на соответствующие чертежи;

– комплектные распределительные устройства на напряжение до 1000 В, относящиеся к питающей сети (распределительные щиты, щиты станций управления, распределительные пункты, ящики и шкафы управления, вводно-распределительные устройства) и их обозначения;

– групповые щитки и их обозначения;

– понижающие трансформаторы;

– выключатели, штепсельные розетки;

– линии питающей, групповой сети и сети управления освещением, их обозначения, сечение и, при необходимости, марку и способ прокладки;

– другое электрическое оборудование, относящееся к внутреннему освещению.

Пример оформления плана ОУ для производственного здания приведен на рис. 9.

Порядок записи условных обозначений на планах ОУ приведен в прил. 18, условные графические изображения – в прил. 19.

Кроме этого на планах ОУ приводят данные о групповых щитках по форме 3а (табл. 9) и принципиальные схемы питающей сети.

Рис. 9. План ОУ производственного помещения

Принципиальные схемы питающей сети выполняют в однолинейном изображении согласно требованиям стандартов Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) на правила выполнения электротехнических схем и в соответствиис требованиями ГОСТ 21.608-84.

Пример оформления принципиальной схемы питающей сети приведен в прил. 20.

Допускается не выполнять принципиальные схемы питающей сети при количестве групповых щитков не более четырех и при условии, что все сведения о питающей сети приведены на плане.

Таблица 9

Данные о групповых щитках с автоматическими выключателями

Приложение 1

План механического цеха

Сведения об электрических нагрузках

Рис. План ремонтно-механического цеха

Сведения об электрических нагрузках

Рис. План инструментального цеха

Сведения об электрических нагрузках

Рис. План кузнечного цеха

Сведения об электрических нагрузках

Рис. План деревообрабатывающего цеха

Сведения об электрических нагрузках

Рис. План литейного цеха

Сведения об электрических нагрузках

Приложение 2

Рекомендуемые источники света для производственных помещений при системе общего освещения

Приложение 3

Рекомендуемые источники света для производственных помещений при системе комбинированного освещения

Примечания к табл. Приложений 2 и 3

1. Применение ламп НЛВД допускается для работ разрядов VI-VIII

2. Для помещений без естественного света при работе с невысокими требованиями к цветоразличению указанный в таблицах диапазон цветовых температур следует ограничить пределами 3500-5000 К при уровнях освещенности более 300 лк.

3. Люминесцентные лампы ЛДЦ УФ имеют в ультрафиолетовой области спектра состав излучения, близкий к естественному, что важно при контроле тканей и бумаги, изготовленных с оптическим отбеливателем.

4. В скобках в таблицах указаны энергетически менее эффективные источники света.

Приложение 4

Рекомендуемые источники света для общего освещения жилых и общественных зданий

Примечание – В таблице в скобках указаны энергетически менее эффективные источники света.

* Рекомендуются трубчатые маломощные, фигурные (U-образные и кольцевые) и компактные люминесцентные лампы.

** Лампы ДРЛ с высоким красным отношением (Фк > 10 %).

Приложение 5

Основные характеристики ламп накаливания общего назначения

Приложение 6

Основные характеристики линейных люминесцентных ламп серии Т8 (диаметр 26 мм)

Примечание:

1. Класс качества цветопередачи 9 – 1 А (Rа= 90-100); 8 – 1 В (Rа=80-89); 7 – 2 А (Rа=70-79); 6 – 2 В (Rа=60-69); 5 – 3 (Rа=50-59). 2. Цветовая температура: 27 – 2700 К, 30 – 3000 К; 40 – 4000 К; 50 – 5000 К; 60 – 6000 К; 65 – 6500 К. 3. Пример маркировки лампы: LT 18W/960 – люминесцентная трубчатая лампа, мощность 18 Вт, класс цветопередачи- 1 А; цветовая температура – 6000 К. 4. Цоколь приведенных в табл. ИС-G13.

Приложение 7

Основные характеристики люминесцентных трубчатых ламп серии Т5

Примечание:

1. В табл. приведены характеристики ламп фирмы Narva. 2. Срок службы ламп – 20000 часов. 3. Лампы серии Т5 выпускают фирмы Osram (обозначение FН и FQ), Philips (обозначение НЕ и НQ) c цветовой температурой 2700, 3000, 4000 и 6000 К и индексом цветопередачи Rа = 85.

Приложение 8

Характеристики компактных люминесцентных ламп со встроенными аппаратами включения

Приложение 9

Характеристики светодиодных ламп

Приложение 10

Основные характеристики газоразрядных ламп высокого давления (ГЛВД)

Приложение 11

Основные характеристики светильников для производственных помещений

Примечания:

1. Светильники со степенью защиты IP20 могут использоваться для освещения общественных помещений

2. При наличии необходимых сведений можно производить выбор светильников по каталогам заводов-изготовителей.

Приложение 12

Характеристики светильников для общественных помещений

Приложение 13

Нормы освещенности и качественные показатели освещения для производственных помещений

Примечания:

1. Для освещения помещений следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы. Использование ламп накаливания для общего освещения допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования разрядных ламп.

2. Освещенность при использовании ламп накаливания следует снижать по шкале освещенности:

а) на одну ступень при системе комбинированного освещения, если нормируемая освещенность составляет 750 лк и более;

б) то же, общего освещения для разрядов I-V, VI;

в) на две ступени при системе общего освещения для разрядов VI и VIII.

3. Показатель ослепленности регламентируется только для общего освещения (при любой системе освещения)

4. Нормы освещенности, приведенные в табл., следует повышать на одну ступень шкалы освещенности в следующих случаях:

а) при работах I-IV разрядов, если зрительная работа выполняется более половины рабочего дня;

б) при повышенной опасности травматизма, если освещенность от системы общего освещения составляет 150 лк и менее (работа на дисковых пилах, гильотинных ножницах и т. п.);

в) при специальных повышенных санитарных требованиях (на предприятиях пищевой и химико-фармацевтической промышленности), если освещенность от системы общего освещения – 500 лк и менее;

г) при работе или производственном обучении подростков, если освещенность от системы общего освещения – 300 лк и менее;

д) при отсутствии в помещении естественного света и при постоянном пребывании работающих, если освещеннось от системы общего освещения составляет 750 лк и менее.

5. Коэффициент пульсации Кп указан для системы общего освещения или для светильников местного освещения при системе комбинированного освещения. Кп от общего освещения в системе комбинированного не должен превышать 20% при питании источников света переменным током частотой менее 300 Гц.

Приложение 14

Нормы освещенности и качественные показатели для общественных и административно-бытовых помещений

Примечания:

1. Наименьшие размеры объекта различения и соответствующие им разряды зрительной работы устанавливаются при расположении объектов различения не более 0,5 м от работающего при среднем контрасте объекта различения с фоном и светлым фоном. При уменьшении (увеличении) контраста допускается увеличения (уменьшение) освещенности на 1 ступень по шкале освещенности.

2. Нормы освещенности следует повышать на одну ступень шкалы освещенности в следующих случаях:

а) при работе А-В разрядов при специальных повышенных санитарных требованиях (например, в некоторых помещениях общественного питания и торговли);

б) при отсутствии в помещениях с постоянным пребыванием людей естественного освещения;

в) при повышенных требованиях к насыщенности помещения светом для зрительных работ Г-Е (зрительные и концертные залы и т. п.);

г) при применении системы комбинированного освещения административных зданий (кабинеты, рабочие комнаты, читальные залы библиотек); при этом освещенность от общего освещения должна составлять не менее 70 % значений, указанных в прил.14.

3. Нормы освещенности следует снижать по шкале освещенности в следующих случаях:

а) на одну ступень для разрядов Г-Е при использовании люминесцентных ламп улучшенной цветопередачи при условии сохранения нормы по Кп.

б) на две ступени для всех разрядов при использовании ламп накаливания, в том числе галогенных.

Приложение 15

Значения коэффициента запаса по СНиП 23-05-95

Примечания:

1. Значения К3 приведены для разрядных ИС. При использовании ЛН их следует снижать, умножая на поправочный коэффициент 0,85. 2. При отсутствии данных об эксплуатационной группе светильника принимать значение Кз по графе 3 таблицы.

Приложение 16

Коэффициент использования ОУ для светильников с типовыми КСС