Задание на самостоятельную подготовку Расчет электрических осветительных сетей

Решить следующие задачи (для четного варианта по учебному журналу - № П.1, для нечетного - № П.2). Для каждой задачи привести схему, ход решения и выводы, с указанием источников использованной литературы.

Задача П.1. Определить соответствие сечения и марки проводов осветительной сети покрасочного цеха предусмотренной нагрузке и соответствие номинальных параметров аппаратов защиты условиям надежности защиты. Для покраски в цехе применяется нитрокраска. В качестве источника питания используется отдельный осветительный трансформатор мощностью 40 кВА. Проводка запроектирована кабелем СРГ на скобах, защита предохранителями типа ПР-2. В цехе установлено 18 светильников на действующее напряжение 220 В мощностью по 150 Вт каждый. Электрическая схема осветительной сети представлена на рис. П.1.

Рис. П.1 Схема к задаче П.1.

Задача П.2. Определить соответствие сечения и марки кабеля осветительной сети столярного цеха предусмотренной нагрузке и соответствие номинальных параметров аппаратов защиты условиям надежности защиты. В качестве источника питания используется отдельный осветительный трансформатор мощностью 25 кВА. Проводка запроектирована проводом АПРТО в трубах, защита автоматическими выключателями типа АЕ-1031. В цехе установлено 16 светильников на действующее напряжение 220 В мощностью по 200 Вт каждый. Электрическая схема осветительной сети представлена на рис. П.2.

Рис. П.2 Схема к задаче П.2.

Примеры решения задач

Задача 1. Определить соответствие сечения и марки проводов осветительной сети торгового зала универсама предусмотренной нагрузке и соответствие номинальных параметров аппаратов защиты условиям надежности защиты. В качестве источника питания используется отдельный осветительный трансформатор мощностью 25 кВА. Проводка запроектирована в трубах проводом АПРТО, защита предохранителями типа ПР-2. В универсаме установлено20 светильников на действующее напряжение 220 В мощностью по 200 Вт каждый. Электрическая схема осветительной сети представлена на рис. П.3.

Рис. П.3 Схема к задаче 1

Решение:

1) Определяем класс помещений по условиям окружающей среды.

Согласно п. 1.1.6 ПУЭ помещение является сухим, нормальным.

2) Согласно п. 3.1.8 и п. 3.1.10 ПУЭ осветительные сети в торговых помещениях должны быть защищены от токов короткого замыкания и перегрузки.

3) Определяем установленную мощность всего электрооборудования:

P_у = 20020 = 4000 (Вт).

4) По таблице 1 находим коэффициент спроса:

k_c = 1.

5) Вычисляем расчетную мощность всего электрооборудования:

P_р = 14000 = 4000 (Вт).

6) Находим рабочий ток всего электрооборудования.

I_р = 4000 /220  18,2 (А).

7) По ПУЭ из таблицы 1.3.5 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил одного двухжильного алюминиевого провода, проложенного в одной трубе, соответствующих току 18,2 А.

При U_н = 220 В и имеющейся нагрузке для подачи электроэнергии от трансформатора к щиту освещения можно использовать провод предусмотренной в проекте марки с двумя алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм², круглый с резиновой изоляцией жил, в общей оболочке, для прокладки в стальных трубах, с изоляцией рассчитанной на 500 В, типа АПРТО – 22,5.

Проектом предусмотрен провод с большим сечением – АПРТО – 24. Из таблицы 1.3.5 ПУЭ для провода предусмотренного проектом допустимый длительный ток I_д = 25 А, что в 1,37 раза больше рабочего тока всего электрооборудования. Следовательно, условие защиты от перегрузок выполнено, и запроектированное сечение провода соответствует имеющейся нагрузке.

8) Определяем соответствие номинального тока плавкой вставки общего предохранителя ПР-2 (I_{ном. вст.} = 20 А):

Для осветительных сетей номинальный ток плавкой вставки предохранителя во всех случаях должен быть больше или равен рабочему току. Поскольку рабочий ток равен 18,2 А, данное условие выполняется.

9) Определяем установленную мощность для отдельной группы электрооборудования, состоящей из четырех одинаковых групп:

P_у = 2005 = 1000 (Вт).

10) С учетом найденного ранее коэффициента спроса определяем расчетную мощность одной группы:

P_р = 11000 = 1000 (Вт).

11) Находим рабочий ток группы электрооборудования.

I_р = 1000 /220  4,55 (А).

12) По ПУЭ из таблицы 1.3.5 с учетом стандартного ряда сечений определяем сечение жил одного двухжильного алюминиевого провода, проложенного в одной трубе, соответствующих току 4,55 А.

При U_н = 220 В и имеющейся нагрузке для подачи электроэнергии к одной группе освещения можно использовать провод предусмотренной в проекте марки с двумя алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм², круглый с резиновой изоляцией жил, в общей оболочке, для прокладки в стальных трубах, с изоляцией рассчитанной на 500 В, типа АПРТО – 22,5.

Проектом предусмотрен провод с данным сечением – АПРТО – 22,5. Из таблицы 1.3.5 ПУЭ для провода предусмотренного проектом допустимый длительный ток I_д = 19 А, что в 4,2 раза больше рабочего тока группы электрооборудования. Следовательно, условие защиты от перегрузок выполнено, и запроектированное сечение провода соответствует имеющейся нагрузке.

13) Определяем соответствие номинального тока плавкой вставки группового предохранителя ПР-2 (I_{ном. вст.} = 6 А):

а) Для осветительных сетей номинальный ток плавкой вставки предохранителя во всех случаях должен быть больше или равен рабочему току. Поскольку рабочий ток равен 4,55 А, данное условие выполняется.

б) При защите сетей от перегрузки предохранителями с плавкой вставкой допустимый длительный ток проводников должен быть не менее 125% номинального тока плавкой вставки. Поскольку

,

условие защиты от перегрузок выполняется.

14) Проверяем групповой предохранитель ПР-2 (15/6) по условию надежности отключения тока короткого замыкания в конце защищаемой группы.

а) Найдем суммарное сопротивление фазного провода, равное сопротивлению провода от трансформатора до щита освещения плюс сопротивление провода одной группы освещения (в распределительных сетях до 1000 В при определении тока короткого замыкания индуктивным сопротивлением можно пренебречь, это приведет к несколько завышенным значениям тока короткого замыкания):

r_ф = (l / S_ф ) = 32(0,015 / 4) + 32( 0,015/ 2,5) = 0,312 (Ом).

б) Найдем суммарное сопротивление нулевого провода. Учитывая, что нулевой провод точно такой же, как и фазный, его сопротивление так же будет равно:

r₀ = 0,312 (Ом).

в) Поскольку достоверные данные о полном числе контактов и об их переходных сопротивлениях отсутствуют, примем добавочное сопротивление переходных контактов равным суммарному значению рекомендуемых сопротивлений: а) для аппаратуры, установленной непосредственно у электроприемников; б) для вторичных цеховых распределительных пунктов, щитов и на зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов; в) для первичных цеховых распределительных пунктов:

r_д = 0,03 + 0,025 + 0,02 = 0,075 (Ом).

г) По заданной мощности трансформатора освещения из таблицы 1 практического занятия 2.3 зададимся его расчетным сопротивлением:

z_т(1) = 3,11 (Ом).

д) Найдем сопротивление цепи короткого замыкания в конце линии:

z_ф-0 = r_ф + r₀ + r_д + z_т(1) = 0,312 + 0,312 + 0,075 + 3,11 = 3,809 (Ом).

е) Найдем ток однофазного короткого замыкания в конце линии:

С учетом того, что э.д.с. трансформатора на 5% больше номинального напряжения ток однофазного короткого замыкания в конце линии будет:

I _{к.з (к) (1)} = U_ф / z_(ф-о) = 230 / 3,809 = 60,38 (А).

ж) Поскольку

I _{к.з (к)} / I_н.вст. = 60,38 / 6 = 10,06 > 3,

отключение токов короткого замыкания в конце защищаемой линии обеспечено.

15) Проверяем групповой предохранитель ПР-2 (15/6) по предельной отключающей способности токов короткого замыкания в начале защищаемой группы.

а) Найдем сопротивление фазного провода, равное сопротивлению провода от трансформатора до щита освещения (по той же вышеуказанной причине при определении тока короткого замыкания индуктивным сопротивлением провода пренебрегаем):

r_ф = (l / S_ф ) = 32(0,015 / 4) = 0,12 (Ом).

б) Найдем суммарное сопротивление нулевого провода. Учитывая, что нулевой провод точно такой же, как и фазный, его сопротивление так же будет равно:

r₀ = 0,12 (Ом).

в) Поскольку достоверные данные о полном числе контактов и об их переходных сопротивлениях отсутствуют, примем добавочное сопротивление переходных контактов равным суммарному значению рекомендуемых сопротивлений для вторичных цеховых распределительных пунктов, щитов и на зажимах аппаратов, питаемых от первичных распределительных пунктов; для первичных цеховых распределительных пунктов:

r_д = 0,025 + 0,02 = 0,045 (Ом).

г) Найдем сопротивление цепи короткого замыкания в начале линии:

z_ф-0 = r_ф + r₀ + r_д + z_т(1) = 0,12 + 0,12 + 0,045 + 3,11 = 3,395 (Ом).

д) Найдем ток однофазного короткого замыкания в начале линии:

I _{к.з (н) (1)} = U_ф / z_(ф-о) = 230 / 3,395 = 67,75 (А).

ж) Из каталога находим, что для ПР-2 (15) I_пр = 1200 А. Поскольку

I_пр = 1200 А > I_{к.з. (н)} = 67,75 А,

отключение токов короткого замыкания в начале защищаемой линии обеспечено.

16) Проверяем селективность (избирательность) действия аппаратов защиты.

В проекте общий и групповые предохранители одинакового типа. При использовании одинаковых типов аппаратов защиты для обеспечения селективного действия необходимо, чтобы номинальные токи смежных аппаратов отличались друг от друга на две ступени по шкале, т.е.