9. Выбор марки, сечений проводов и кабелей и способов их прокладки

9.1. Выбор способов прокладки проводов и кабелей

В настоящее время на промышленных предприятиях осветительную проводку выполняют кабелями и проводами с алюминиевыми и медными жилами. Выполнение проводки осветительной сети должно обеспечивать экономичность монтажа, долговечность, надежность, пожарную безопасность, взаимозаменяемость кабелей при скрытой проводке [7].

Способы прокладки проводки осветительных сетей бывают:

1. открытая прокладка на изолирующих опорах, в коробах, лотках, трубах и на кронштейнах;

1. скрытая прокладка под штукатуркой, в каналах и трубах;

2. открытая прокладка по стене.

Результаты выбора способов прокладки электрической проводки приведены в таблице 9.1.

Таблица 9.1 - Способы прокладки электрической проводки транспортного цеха

Участок	Способ прокладки
КТП – ЩО1	скрыто под слоем штукатурки
ЩО1 – ЩО2	скрыто под слоем штукатурки
ЩО1 – Гр. 1-6	на тросе
ЩО2 – Гр. 14-17	скрыто под слоем штукатурки
ЩО1а – Гр. 7-13	скрыто под слоем штукатурки

9.2. Расчет сечений жил и выбор проводников

Рассчитанное сечение жил проводов и кабелей должно удовлетворять условиям механической прочности, допустимому нагреву, обуславливать потерю напряжения не превышающую допустимых значений.

По механической прочности расчет проводов и кабелей внутренних электрических сетей не производится. В практике проектирования электрических сетей соблюдают, установленные в [6], минимальные сечения жил проводов по механической прочности:

- для алюминиевых жил - 2,5 мм²;

- для медных жил – 1,5 мм².

Сечения жил проводов и кабелей для сети освещения можно определить в зависимости от расчетного значения токовой нагрузки по условию:

,

(9.1)

где Iдоп - допустимый ток стандартного сечения провода, А (длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели приведены в [1].

Iр - расчетное значение длительного тока нагрузки, А.

Расчетные максимальные токовые нагрузки:

-для трехфазной сети определяют по формулам:

(9.2)

-для однофазной сети:

(9.3)

где cos - коэффициент мощности;

- номинальное напряжение сети.

Коэффициент мощности следует принимать:

1,0 - для ламп накаливания; 0,85 - для люминесцентных ламп и разрядных ламп высокого давления при наличии ПРА с конденсатором.

Определим расчетный ток на участке КТП – ЩО1:

(А).

Предварительно выбираем кабель АВВГ 5х25 мм², Iдоп = 40 А.

40 (А) > 36,4 (А).

Условие выполняется.

Для остальных участков расчет аналогичен. Результаты расчета приведены в таблице 9.2.

Таблица 9.2 - Результаты выбора сечений по условию допустимого нагрева

Группа (участок)	cosφ	Ip, А	Iдоп, А	Принятое сечение, мм^2	Марка кабеля
КТП – ЩО1	-	36,4	40	5х25	АВВГ
ЩО1 – ЩО2		4,914	20	5х6
1	0,85	4,799	20	5х2,5	АНРГ
2
3
4
5
6		2,894	20	5х2,5	АНРГ
7		1,152			АВВГ
8		1,352
9		1,728
10		1,152

Продолжение таблицы 9.2

11		1,152
12		1,536
13	0,85	1,536	20	3х1,5	АВВГ
14		2,304
15	1,0	2,636
16		2,636
17	0,85	1,176
18	1,0	1,818

Располагаемая (допустимая) потеря напряжения в осветительной сети, т.е. потеря напряжения в линии от источника питания до самой удаленной лампы в ряду, определяется по формуле:

U_р= 105  U_min  U_т, (9.4)

где 105 - напряжение холостого хода на вторичной стороне трансформатора, %; U_min - наименьшее напряжение, допускаемое на зажимах источника света, % (принимается равным 95 %); U_т - потери напряжения в силовом трансформаторе, приведенные к вторичному номинальному напряжению и зависящие от мощности трансформатора, его загрузки  и коэффициента мощности нагрузки, %.

Потери напряжения в трансформаторе определим по [1] в зависимости от его мощности (2хSт=630 кВА) и коэффициента мощности(), полученное значение умножим на фактическое значение загрузки (β=0,65):

U_т = 5,1·β=5,1·0,65=3,315 %.

Тогда:

U_р = 105  U_min  U_т = 105  95  3,315= 6,685 %.

Для определения моментов нагрузки составим расчетную схему конфигурации сети освещения.

Расчетная схема приведена на рисунке 9.1.

Определим моменты нагрузки в группах сети по выражению:

, (9.5)

где L - длина участка от группового щитка до первого светильника в ряду, м;

l - длина участка сети между светильниками, м.

Группа 1:

Для остальных групп расчет аналогичен.

Моменты нагрузок на остальных участках определяются аналогично.

Для сети сложной конфигурации, когда участки сети имеют разное количество фазных проводов, определяется приведенный момент по выражению:

М_пр = М + m, (9.6)

где М - сумма моментов данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом проводов в линии, что и на данном участке;

m - сумма моментов питаемых через данный участок линии с иным числом проводов, чем на данном рассчитываемом участке;

 - коэффициент приведения моментов (принимается равным 1,85 [1]).

Приведенный момент на участке трансформатор – ЩО1:

Мпр₀ = М0+ М01+ М02+ М03+ +·+М15+М16+·(m17+ m18) =

=2435+206,49+100,55+32,87+(80,2+65,24+50,27+35,31+47,28+62,24)+

+1,85·(7,54+0,53+4,36+3,67+2,37+1,87+1,87+17,5)+12+17,7+1,85·(0,54+3,7)=

=3226 (кВт·м).

Определим сечение жил кабеля на данном участке по формуле:

S = Мпр/(C·Uр), (9.7)

где С - коэффициент, зависящий от материала провода и напряжения сети.

Принимаем С=44 для алюминиевых проводов и номинального напряжения сети 380/220 В [1].

S0= Мпр/(C·Uр) = 3561/(44·7,426) = 9,87(мм²).

Принимаем на участке трансформатор - ЩО1 кабель АВВГ сечением 5х25 мм².

Фактическая потеря напряжения на участке КТП –ЩО1 определяется по выражению:

Uф = М0/(S·C), (9.8)

где М - момент нагрузки на данном участке, кВт·м;

S - принятое сечение жил кабеля на данном участке, мм².

Uф == 3561/(44·25) = 3,54%.

Располагаемая потеря напряжения на участке ЩО1 – ЩО2:

Uр01 = Uр01-Uф=6,685 -3,54=3,145 %.

Сечение жил кабеля на данном участке:

S01= Мпр01/(C·Uр01) = 570/(44·5,212) = 2,49 мм²..

Фактическая потеря напряжения на данном участке составит:

Uф01 = M01/(S·C) = 206,49/(44·16) = 0,293 %.

Располагаемая потеря напряжения на участке ЩО1 – Гр.1 - 6:

Uргр01 = Uр01 – Uф01= 5,212-0,293 = 4,919 %.

Сечение жил кабеля для гуппы 1:

S1= М1/(C·Uргр01) = 162,54/(72,4·4,919) = 0,46 (мм²).

Принимаем для группы 1 кабель АВВГ сечением 5х2,5 мм², который проходит по допустимому нагреву.

Фактическая потеря напряжения на данном участке составит:

Uф1 = M1/(C·S) = 162,54/(72,4·1,5) = 1,497 %.

Далее расчет выбора сечений проводов выполняется аналогично. Результаты расчета приведены в таблице 9.1.

Аппараты, установленные для защиты от токов коротких замыканий и перегрузки, должны быть выбраны так, чтобы номинальный ток каждого из них I_з. (ток плавкой вставки или расцепителя автоматического выключателя) был не менее расчетного тока I_р, рассматриваемого участка сети:

I_з. ≥ I_р . (10.1)

Для защиты осветительных сетей промышленных, общественных, жилых этажных зданий наибольшее распространение получили однополюсные и трехполюсные автоматические выключатели с расцепителями.

Аппараты защиты, защищающие электрическую сеть от токов КЗ должны обеспечивать отключение аварийного участка с наименьшим временем с соблюдением требований селективности.

Номинальные токи уставок автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам защищаемых участков сети, при этом должно соблюдаться соотношение между наибольшими допустимыми токами проводов I_доп и номинальными токами аппаратов защиты I_з:

, (10.2)

где К_з – коэффициент защиты; К_п – поправочный коэффициент, зависит от условий прокладки провода.

Исходя из условий выбора, принимаем аппараты защиты для групповых линий:

Группа 1.

Принимаем выключатель AE2046Б :

- выключатель 12 А >4,91А;

Условие (10.1) выполняется. Так как осветительную сеть не требуется защищать от перегрузки, и провод проложен в нормальных условиях, принимаем К_з=1 и К_п=1.

Тогда по условию (9.2):

20 А > А.

Расчет для остальных групп аналогичен.