Основные критерии и основные показатели выбора сечения проводников по потере напряжения. Расчёт сети. Условия выбора сечения нулевого провода.

Величина располагаемых (допустимых) потерь напряжения в сети определяется из выражения:

          (1)

где - располагаемая потеря напряжения в сети;  -номинальное на­пряжение при холостом ходе трансформатора; - допустимое напряжение у наиболее удаленных ламп; - потеря напряжения в транс­форматоре, приведенная ко вторичному напряжению. Все значения в формуле (1) указаны в процентах. Потеря напряжения  зависит от мощности трансформатора, его загрузки, коэффициента мощности питаемых электроприемников и определяется с достаточ­ным приближением по формуле:

       (2)

где - коэффициент загрузки трансформатора; и - активная и ре­активная составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора;  - коэффициент мощности на зажимах вторичной обмотки трансформатора. Значения и определяются следующими выражениями:

(3);                        (4);

где - потери короткого замыкания, кВт; - номинальная мощность тран­сформатора, кВА; - напряжение короткого замыкания, %.

В общем виде потеря напряжения в сети определяется по формулам:

в сетях без индуктивности:                                    (5);

в сетях с индуктивностью:         (6);

где - расчетный ток линии, А; - активное сопротивление линии, Ом; - индуктивное сопротивление линии, Ом; - коэффициент мощности нагрузки.

Активное сопротивление  (в Омах) проводов и кабелей из цветных металлов (меди, алюминия) определяется по одной из следующих формул:

  (7);                                       (8);

где - удельное сопротивление проводника, Омм; - удельная проводимость проводника, См/м;    - сечение проводника, ; - длина линии, м.

Значения  и  с учетом средней эксплуатационной температуры осветитель­ных проводников 35° С могут быть приняты:  

Для алюминиевых проводников: (); ()

Для медных проводников: (); ()

Если выразить  в процентах от номинального напряжения , а ток на­грузки через мощность в киловаттах, то формула (5) примет вид:

для двухпроводной сети (однофазной, двухфазной без нуля или постоянного тока):

      (9); 

для четырехпроводной трехфазной с нулем и трехфазной трехпроводной без нуля сети:

         (10);

для трёхпроводной трёхфазной с нулём сети:

(11);

где - удельная проводимость проводника, См/м; - сечение проводника, ; - номинальное напряжение сети (для трех- и двухфазных сетей - линейное напряжение), В; - момент нагрузки, равный произведению нагрузки Р, кВт, на длину линии , м, и определяемый по схемам рис. 41.

 

                             

 

                            

                                 

                         ; где - приведённая длинна до центра нагрузки

   

                                                      

Рис. 41. Определение моментов нагрузки

 

При заданных номинальном напряжении сети и материале проводника:

    (12);                 (13);

где  - коэффициент, значение которого при различных напряжениях и материале проводника приведено в справочных таблицах.

При расчете разветвленной питающей сети и при одновременном расчете пита­ющей и групповой сетей распределение  между участками сети следует произ­водить по условиям общего минимума расхода проводникового металла (что в большинстве случаев достаточно близко совпадает и с минимумом затрат на осветительную сеть).

Сечение каждого участка сети определяется по , располагаемой от начала данного участка до конца сети, и приведенному моменту , определяемому по формуле: ;                           где  сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов в линии, что и на данном участке; - сумма моментов питаемых через данный участок линий с иным числом проводов, чем на данном участке; - коэффициент приведения моментов (табличные данные). 

Определив по  и  сечение  данного участка (сечения начальных участ­ков предпочтительно округлять до стандартного в большую сторону), по  и фак­тическому моменту участка находим его действительное . Последующие участки рассчитываем аналогично на остающуюся потерю напряжения.

В установках с заземленной нейтралью проводимость нулевых провод­ников должна быть не менее 50% проводимости фазовых проводников, но при этом в трехфазных линиях с симметричной нагрузкой фаз, управляемых трехполюсными аппаратами, необязательны сечения проводников выше 50 мм2 - медных и 70 мм2 - алюминиевых.

- В однофазных и симметрично нагруженных двухфазных линиях сечения нулевых и фазовых  

проводников должны быть одинаковы.

- В трехфазных линиях с пофазным отключением нулевые проводники должны обеспечивать  

прохождение по ним тока, равного фазному.

- Для двух- и трехфазных линий, питающих газоразрядные лампы пропускная способность нулевых 

проводов (но не обязательно сечение) должна быть не менее фазного тока — на участках с  

компенсированной реактивной мощностью и не менее 0,5 того же тока — на остальных участках.

- В двух- и трехфазных линиях с неравномерной нагрузкой фаз, а также при объединении нулей

нескольких линий сечение нулевого проводника определя­ется расчетом.

 

Вопросы для самоконтроля.

1. Как в общем, виде определить потери напряжения в сетях без индуктивности?
2. Как в общем, виде определить потери напряжения в сетях с индуктивностью?
3. Как определить потерю напряжения трансформатора?
4. По какой формуле определяется величина допустимых потерь напряжения в сети?

 

Тема 4.9. Защита осветительных сетей и заземление светильников.

Осветительные сети во всех случаях должны быть защищены от токов короткого замыкания.

Защита от перегрузки требуется:

а) для сетей, выполненных открыто проложенными незащищенными изоли­рованными проводами с  

горючей изоляцией;

б) для сетей жилых и общественных зданий, торговых помещений, служебно-бытовых помещений  

промышленных предприятий, пожароопасных помещений и взрывоопасных установок (включая  

наружные).

Номинальные токи аппаратов защиты должны быть не менее расчетных токов защищаемых участков, по возможности близкими к ним и не должны отключать электроустановку при включении ламп.

В таблице 3 приведены ориентировочные данные по выбору плавких вставок предохранителей и уставок автоматов с учетом пусковых токов мощных ламп накаливания и ламп ДРЛ.

Таблица 3 – Выбор токов аппаратов защиты с учётом пусковых токов источников света

Тип аппаратов защиты	Отношение номинального тока плавкой вставки или уставки теплового расцепителя автомата к рабочему току линии не менее
	Для ЛН	Для ламп ДРЛ	Для ЛЛ
Плавкие предохранители…………………..................... Автоматические выключатели с тепловыми расцепителями: с уставками менее 50 А………………                        с уставками 50 А и выше……………. Автоматические выключатели с комбинированными расцепителями: с уставками менее 50 А………………                        с уставками 50 А и выше…………….	1,0   1,0 1,0   1,4 1,4	1,2   1,4 1,0   1,4 1,0	1,0   1,0 1,0   1,0 1,0

В целях обеспечения селективности защиты и если это не приводит к завы­шению сечения проводников, токи каждого высшего (по направлению к источнику питания) аппарата защиты рекомендуется принимать не менее чем на 2 ступени большими тока последующего аппарата. Разница не менее чем на одну ступень обязательна при всех условиях, однако если вводные автоматы осветительных щитков приняты с расцепителями только в целях большей устойчивости этих автоматов к токам короткого замыкания, то вышеуказанное требование (селектив­ности защиты) на них не распространяется.

При защите автоматами, имеющими только электромагнитный расцепитель, ток короткого замыкания должен быть не меньше тока уставки, умноженного на коэффициент 1.4 — для автоматов до 100 А и 1,25 — для прочих автоматов.

Допускается не выполнять расчетной проверки кратности токов короткого замыкания, если обеспечено соотношение между длительно допустимым током проводника и номинальным током защитного аппарата, приведенное в таблице 4.

В этой же таблице приведены аналогичные соотношения при защите сетей от перегрузки.

Таблица 4 – Нормируемые соотношения между длительно допустимым током проводников и номинальным током аппаратов защиты

 

Аппараты защиты устанавливаются:

а) На линиях, отходящих от щитов, щитков и других РУ;

б) На вводах в здания при питании от отдельно стоящих подстанций и подстанций, не обслуживаемых персоналом потребителя;

в) Со стороны высшего и низшего напряжения трансформаторов 12—36 В;

г) В местах, где происходит уменьшение сечения линии.

Аппараты защиты должны устанавливаться непосредственно в местах при­соединения защищаемых проводников к питающей линии.

В сетях с заземленной нейтралью до 1000 В заземление  осуществляется соединением металлических частей электроустановки с нулевым проводом, что при замыкании на эти части фазного провода создает короткое замыкание и ведет к отключению аварийного участка аппаратами защиты (защитное отключение).

В сетях с изолированной нейтралью и в сетях постоянного тока заземление осуществляется соединением металлических частей электроустановки с заземлителями с помощью заземляющих проводников, что ведет к снижению до безо­пасных значений величины тока, проходящего через тело человека при прикосно­вении его к этим частям, оказавшимся под напряжением.

Заземление необходимо во всех помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках при номинальных напряжениях сети выше 42 В переменного и выше 110 В постоянного тока.

Во взрывоопасных установках заземление выполняется при любом напря­жении, в том числе и при напряжении 12—36 В.

Заземлению подлежат металлические корпуса электроприемников, стальные трубы электропроводки, металлические оболочки силовых и контрольных кабе­лей и проводов, железобетонные и металлические опоры электрической сети и др.

           

 

Рис. 42. Заземление светиль­ников при заземлении нейтра­ли (зануление): (а) — при от­ветвлении к светильнику кабе­лем, защищенным проводом или проводами в трубе; (б) — то же при светильниках со встроенным штепсельным разъемом; (в) — при ответвлении к светильнику открытыми незащищёнными проводами и во всех случаях во взрывоопасных установках;

1 - штепсельный разъем:  2 - перемычка, выполняемая при мон­таже светильника

 

Не подлежат заземлению - металлические отражатели светильников, укрепляемые на корпусах из изолирующих материалов (светильники ППД500, УПД, «Астра» и т. п.);

 

Вопросы для самоконтроля.

1. В каких случаях требуется защита от перегрузки?
2. Где можно не устанавливать аппараты защиты?
3. Как в сетях с заземлённой нейтралью до 100 В осуществляется заземление?
4. Как в сетях с изолированной нейтралью осуществляется заземление?
5. Как в сетях постоянного тока осуществляется заземление?
6. При каком напряжении во взрывоопасных установках необходимо выполнять заземление?

 

Тема 4.10. Электрооборудование и электроустановочные изделия.