Электротехническая часть

В электротехнической части определяются электрическая нагрузка осветительной установки, мощность осветительного трансформатора (пускового агрегата), параметры кабельной сети и максимальной токовой защиты.

При выполнении расчета предполагается, что осветительная нагрузка согласно требования ПТЭ [2] распределена равномерно между всеми фазами.

Расчетная мощность осветительного трансформатора для питания светильников с люминесцентными лампами

, (12.7)

где S_ТР – расчетная мощность осветительного трансформатора, кВА;

Р_Н – номинальная мощность одного светильника, Вт;

n – количество светильников;

h_С = 0,9…0,96 – КПД сети;

h_СВ = 0,83…0,87 – электрический КПД светильника;

cos j_СВ – коэффициент мощности светильников (с люминесцентными лампами принимается равным 0,5, с лампами накаливания принимается равным 1,0).

Если осветительная установка содержит светильники с люминесцентными лампами и лампами накаливания, то расчетная мощность осветительного трансформатора определяется согласно выражению, кВА

, (12.8)

где SР_Н и SР_Л – соответственно суммарные номинальные мощности светильников с лампами накаливания и люминесцентными лампами.

В качестве источника питания принимается пусковой агрегат, например, типа АПШ с номинальной мощностью трансформатора S_Н = 4 кВА.

Количество трансформаторов определяется выражением

n_Т = S_ТР/S_Н, шт (12.9)

Результат округляется до ближайшего большего целого числа.

Выбор кабелей, питающих осветительную установку.

Для передачи электроэнергии от пускового агрегата (трансформатора) к осветительной установке принимается кабель марки КРПСН.

Сечение жил кабеля определяется по допустимой потере напряжения DU%, которая согласно ПТЭ [2] принимается равной 4% от номинального.

По фактору длительно допустимого нагрева сечение токоведущих жил осветительных кабелей не выбирается, так как мощность пускового агрегата при напряжении 127 В (ПБ) обусловливает максимальный ток, которому соответствует сечение жилы менее 2,5 мм².

Выполнению расчета сечения жилы осветительного кабеля предшествует составление расчетной схемы осветительной сети (приводится в однолинейном исполнении на рисунке 12.3).

а)

б)

Рисунок 12.3 - Расчетная схема осветительной установки сети

а) – источник расположен в начале линии;

б) – источник расположен в центре нагрузки;

TV – трансформатор, питающий осветительную нагрузку;

Р1…Рn – номинальная мощность светильника;

К – расчетная точка для определения минимального тока короткого замыкания (I⁽²⁾_{КЗ МИН}).

Сечение жилы кабеля определяется по формуле

, (12.10)

где S_P – расчетное сечение жилы кабеля, мм²;

C = 8,5 – коэффициент материала жил;

М – момент нагрузки, Вт×м:

для схемы рисунка 12.3 а) ; (12.11)

для схемы рисунка 12.3 б) , (12.12)

где n – количество светильников, питающихся от трансформатора TV.

По расчетному сечению выбирается ближайшее большее стандартное сечение, но не более 10 мм². Ограничение последнего обусловлено максимально возможным диаметром штуцеров вводных устройств трансформатора, пускового агрегата и светильников.

Если S_Р > 10 мм², необходимо уменьшить количество светильников, питающихся от трансформатора, до величины, соответствующей сечению кабеля, равному 10 мм², или источник питания подключить к центру нагрузки (рисунок 12.3), что позволяет снизить расчетное значение сечения жилы кабеля.

Расчет тока короткого замыкания

Для проверки максимальной токовой защиты определяется минимальный ток двухфазного короткого замыкания для наиболее электрически удаленной точки, находящейся в конце осветительного кабеля (см. рисунок 12.3).

Ток короткого замыкания определяется по формуле

, (12.13)

где U_НС = 133 В – среднее номинальное напряжение питания [14] осветительной сети;

R_T, X_T – соответственно активное и индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке, Ом;

r_0К, х_0К – соответственно активное и индуктивное сопротивление 1 км жилы осветительного кабеля сечением 4 мм²;

L_ПР – приведенная к сечению 4 мм² длина кабеля на участке от трансформатора (пускового агрегата) до точки подключения последнего светильника.

Активное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

, (12.14)

где Р_К – потери короткого замыкания трансформатора Вт;

U_H – номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора (принимается равным 0,127 кВ)

S_TH – номинальная мощность осветительного трансформатора, кВА;

Индуктивное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

, (12.15)

где U_К – напряжение короткого замыкания осветительного трансформатора, %.

Приведенная длина кабеля, м:

, (12.16)

где L_ф – фактическая длина кабеля, м; L_Ф = l₁+L – по схеме а);

L_Ф = l₁+L/2 – по схеме б).

k_пр – коэффициент приведения, зависящий от фактического сечения токоведущей жилы осветительного кабеля, определяется согласно табл.12.1.

Таблица 12.1 - Значения коэффициента приведения k_пр

S, мм2	2,5	4,0	6,0	10,0
kпр	1,6	1,0	0,67	0,4

Определение чувствительности максимальной токовой защиты.

Пусковые агрегаты снабжаются максимальной токовой защитой, построенной на электромагнитных токовых реле. Уставка максимальной токовой защиты пускового агрегата не регулируется и равна 45А (50А).

Согласно (12.1) уставка максимальных токовых реле, защищающих ответвление, питающее осветительную нагрузку с люминесцентными лампами, определяется по формуле

I_у ³ 1,25×I_н.раб., (12.17)

где I_н.раб. – суммарный номинальный ток светильников, питающихся по кабелю, А.

Количественно чувствительность защиты оценивается коэффициентом

. (12.18)

Если К_ч < 1,5, необходимо принять меры по увеличению минимальных токов короткого замыкания до величины 70А.

Выполнению расчета предшествует составление таблиц входных и выходных данных (таблицы 12.4 и 12.5). Алгоритмы расчета электрического освещения приведены на рисунках 12.5 и 12.6.

Таблица 12.2 - Входные данные (светотехническая часть)

Наименование параметра	Условное обозначение	Общий диапазон изменения	Примечание
мин	макс
Место установки светильников	МУ
Нормируемая освещенность, лк	ЕГ	0,5
Коэффициент запаса	K	1,4	2,0
Высота подвеса светильника над освещаемой поверхностью, м	h	0,3
Длина освещаемой выработки, м	LB
Мощность одного светильника, Вт	РН
Коэффициент мощности светильника	cosj	0,5	1,0
Сила света светильника, кд	Ia
Световой поток светильника, лм	F0

Таблица 12.3 - Выходные данные (светотехническая часть)

Наименование параметра	Условное обозначение	Общий диапазон изменения	Примечание
мин	макс
Угол, образованный перпендикуляром, опущенным из центра светильника на освещаемую поверхность, и направлением луча света к расчетной точке	a
Расстояние между точками подвеса светильников, м	l
Количество светильников	n

МУ, ЕГ, K, h, LB, тип светильника, РН, cosj, Ia, F0 Таблица входных данных
C = F0/1000; m = 2
a = arccos(cosa)
l = INT(lP); n = LB/l
a, l, n, тип светильника, РН, cosj
Таблица выходных данных

Рисунок 12.4 - Алгоритм расчета электрического освещения участка. Светотехнический расчет.

Таблица 12.4 - Входные данные (светотехническая часть)

Наименование параметра	Условное обозначение	Общий диапазон изменения	Примечание
мин	макс
Количество светильников	n
Мощность одного светильника, кВт	РН	0,015	0,040
Коэффициент мощности светильника	cosj	0,5	0,6
Электрический КПД светильника	hСВ	0,83	0,87
КПД сети	hС	0,92	0,98
Номинальное напряжение осветительной установки, В	UH
Номинальная мощность осветительного трансформатора, кВА	STH	3,5	4,0
Номер схемы	Сх
Расстояние от трансформатора до осветительной сети, м	l 1
Расстояние между светильниками, м	l	1,5
Фактическая длина кабеля осветительной установки, м	L
Мощность короткого замыкания осветительного трансформатора, Вт	PK
Напряжение короткого замыкания осветительного трансформатора, %	UK
Ток уставки максимальной токовой защиты, А	IУ

Таблица 12.5 - Выходные данные (светотехническая часть)

Наименование параметра	Условное обозначение	Общий диапазон изменения	Примечание
мин	макс
Номер схемы	Сх
Количество светильников в одной осветительной установке	n
Фактическая длина кабеля осветительной установки, м	L
Сечение токоведущей жилы осветительного кабеля, мм2	SK	2,5
Коэффициент чувствительности максимальной токовой защиты МТЗ	КЧ	1,5

Рисунок 12.5 - Алгоритм определения сечения жилы кабеля осветительной установки, схемы включения и количества светильников в одной группе.

Рисунок 12.6 - Алгоритм проверки коэффициента чувствительности максимальной токовой защиты