Нормирование потерь в осветительных сетях
Потери напряжения в осветительных сетях приводят к снижению светового потока у наиболее удаленных от источника питания светильников. Поэтому в процессе проектирования освещения всегда следует рассчитывать величину ожидаемых потерь, в первую очередь в наиболее протяженных и нагруженных линиях. Способы расчета потерь в зависимости от схемы групповой линии подробно изложены в статье Расчет потерь в кабеле. В данной работе рассмотрим вопросы нормирования допустимых потерь.
Выполнять электрические сети с потерями, не превышающими допустимый уровень, необходимо для обеспечения требований по отклонению напряжения от номинального значения на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных светильников. Для общественных и жилых зданий в соответствии с первым абзацем пункта 7.23 Свода правил СП 31-110-2003 отклонения напряжения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.
Для осветительных сетей промышленных предприятий допускают аналогичные (±5% в нормальном режиме и ±10% в послеаварийном) отклонения напряжения от номинального значения. Данные требования можно найти в нормах технологического проектирования (НТП) «Проектирование осветительных электроустановок промышленных предприятий. Внутреннее освещение. 1996. ВНИПИ «Тяжпромэлектропроект»».
Выполнить приведенные требования при проектировании освещения проектировщик может лишь при условии, что службы эксплуатации электростанций и подстанций осуществляют регулировку напряжения в соответствии с пунктом 1.2.23 ПУЭ: «Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3-20 кВ электростанций и подстанций, к которым присоединены распределительные сети, в пределах не ниже 105 % номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок этих сетей».
Так как проектировщик осветительной сети не может отвечать за действия служб эксплуатации подстанций, то в проекте освещения выполняется только расчет потерь напряжения.
В России главный законодатель по проектированию освещения, по существу, отсутствует, и, как следствие, вводимые в ГОСТы требования по потерям в осветительных сетях ни с кем не согласовываются. Поэтому в действующих на сегодняшний день ГОСТах и других руководящих документах можно найти различные подходы к нормированию потерь. Особенно сложно воспринимаются ГОСТы, представляющие собой перевод на русский язык международных стандартов МЭК, которые утверждены и введены в действие в России. В силу несоответствия некоторых технических понятий и определений в разных языках такие переводы часто вызывают неоднозначность принятых в них норм.
В своде правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003, требования которого учитывают и проектировщики, и инспекторы Ростехнадзора, в третьем абзаце пункта 7.23 установлена норма: «С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%». Здесь словосочетание «как правило» означает, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.
Допустимые потери в кабелях питающей сети (от шин 0,4 кВ ТП до ВРУ здания) указаны в действующей в настоящее время Инструкции по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94. В пункте 5.2.4. сказано: «Предварительный выбор сечений проводов и кабелей допускается производить исходя из средних значений предельных потерь напряжения в нормальном режиме: в сетях 10 (6) кВ не более 6 %, в сетях 0,38 кВ (от ТП до вводов в здания) не более 4 — 6 %.
Большие значения относятся к линиям, питающим здания с меньшей потерей напряжения во внутридомовых сетях (малоэтажные и односекционные здания), меньшие значения — к линиям, питающим здания с большей потерей напряжения во внутридомовых сетях (многоэтажные многосекционные жилые здания, крупные общественные здания и учреждения)».
Чтобы одновременно выполнить требования СП 31-110-2003 и РД 34.20.185-94 может потребоваться обеспечить суммарные потери в кабеле от ВРУ до щита освещения и в кабелях групповых линий не более 1,5% в малоэтажных и односекционных зданиях, и не более 2,5% в многоэтажных и многосекционных зданиях.
Во всех случаях расчет потерь должен начинаться со сбора информации о всех кабельных линиях (сечение жил, материал жил, длина) от ТП до щита освещения. Расчет возможных потерь в этих кабелях иногда позволяет увеличить допустимые потери в групповых линиях и этим снизить стоимость осветительной сети здания.
С 1 января 2013 года введен в действие ГОСТ Р 50571.5.52-2011 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки», который является аутентичным переводом международного стандарта IEC 60364-5-52:2009. В нем в справочном приложении G «Падение напряжения в установках потребителей. Максимальное значение падения напряжения» приведены нормы падения напряжения между источником питания и любой точкой нагрузки: «Для установок низкого напряжения, питающихся непосредственно от общей системы электроснабжения низкого напряжения, допускаются потери 3% для освещения и 5% для других пользователей». При этом «когда длина электропроводки более чем 100 м, эти падения напряжения могут быть увеличены на 0,005% на метр электропроводки вне 100 м, но не более, чем на 0,5%». К сожалению, в данном ГОСТ нет конкретного указания, на что распространяются указанные потери: только от ВРУ здания до наиболее удаленного светильника, или от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного светильника. Но, по видимому, речь идет о потерях, начиная от ВРУ здания. Иначе ГОСТ входит в сильное противоречие с СП 31-110-2003 и РД 34.20.185-94. Также нет четкого указания, в каком случае можно увеличивать потери на 0,005% на метр электропроводки: с учетом длины кабеля от ВРУ до щита освещения или нет. В соответствии с пунктом 520.3.1 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 электропроводкой называется «Совокупность из голых или изолированных проводников или кабелей или шин и частей, которые их защищают и в случае необходимости заключают в себе кабели или шины». Данное определение не проясняет возникающие вопросы.
ГОСТ Р 50571.16-2007 «Электроустановки низковольтные. Часть 6. Испытания» допускает падение напряжения до 4% (п. 612.10). Именно этим стандартом руководствуются электроиспытательные лаборатории во время испытаний электроустановок. Но, при больших потерях напряжения в питающих линиях, напряжение на зажимах наиболее удаленных светильников может оказаться недостаточным для их нормальной работы. Хотя инженеры электроиспытательной лаборатории могут и не сделать замечаний. А если учесть, что в соответствие с ГОСТ 32144-2013 (до 1 июля 2014 г. действовал ГОСТ Р 54149-2010) «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» отклонение напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10 % номинального значения (п. 4.2.2), то может возникнуть ситуация, что наиболее удаленные светильники не включатся. Хотя при этом все требования стандартов будут соблюдены.
Исходя из рассмотренных в статье требований к нормированию потерь в электрических сетях, можно сделать вывод: для установок внутреннего освещения следует нормировать потери от ВРУ здания до наиболее удаленного светильника не более 2,5-3%, если потери от шин 0,4 кВ ТП до ВРУ менее 4,5%.
При увеличении потерь питающей линии потери напряжения внутри здания следует уменьшать. Но, так как требование третьего абзаца пункта 7.23 в СП 31-110-2003 имеет рекомендательный характер, в ряде случаев можно обосновать увеличение потерь до 8-8,5% от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного светильника. Например, при использовании люминесцентных светильников с электронными ПРА, которые устойчиво работают при пониженных напряжениях. В этом случае необходимо к обоснованию приложить паспорт на светильник, в котором должны быть указаны предельные режимы его работы.
Что бы не допустить использования для групповых линий кабелей больших сечений, следует подбирать сечение кабеля от ВРУ до щита освещения по допустимым потерям не более 0,5-1%. Для каждой осветительной установки выбирают оптимальное распределение потерь между всеми участками электрической сети.
Сети наружного освещения допускают потери напряжения у наиболее удаленных светильников не более 5 % номинального напряжения сети, а у наиболее удаленных прожекторов — 2,5 %. Эти требования приведены в Инструкции по проектированию наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов СН 541-82. Но, как правило, проектировщики стараются не выходить за пределы 3%, так как используемые для наружного освещения разрядные лампы высокого давления имеют сильную зависимость светового потока от напряжения.
Источник
Расчет осветительной сети 380/220 В по потере напряжения
В данном примере требуется рассчитать по потере напряжения осветительную сеть напряжением 380/220 В поселка. Схема сети с указанием длин в метрах и нагрузок в ваттах приведена на рис. 1а.
- На участке 1-3 от уличного освещения – равномерная трехфазная.
- Магистральная линия на участке 0-3 – четырехпроводная, выполнена проводом А-16;
- Ответвление 3-4 – двухфазное, с нулевым проводом, выполнено проводом МГ-6 (сечение проводов принято минимальным по механической прочности);
- Остальные ответвления (1-8; 1-9; 3-6; 3-7; 3-10; 4-5) – однофазные, из медных проводов МГ-6 (сечение проводов принято минимальным по механической прочности).
Распределяем нагрузку по фазам таким образом, чтобы на магистральной линии, фазы были загружены одинаково, см. рис.2. Равномерную нагрузку на участке 1-3 заменяем сосредоточенной, присоединенной в середине участка 2.
1. Определяем сосредоточенную нагрузку в середине участка 2 [Л1, с.135]:
где: р = 40 Вт/м – активная нагрузка на единицу длины, Вт/м;
2. Определяем мощности на участках линии:
- P5 = p5 = 600 Вт
- Р4 = P5 + p4 = 600 +600 = 1200 Вт
- Р3 = P4 + p6 + p7 + p10 + p3 = 1200 +600 + 400 + 400 + 400 = 3000 Вт
- Р2 = P3 + p2 = 3000 + 4000 = 7000 Вт
- Р1 = P2 + p8 + p9 + p1 = 7000 + 600 + 600 + 600 = 8800 Вт
Полученные мощности наносим на упрощенную расчетную схему рис.1б.
3. Определяем потерю напряжения на трехфазном участке 0-3 по формуле 6-23 [Л1, с.130], исходя из того, что сечение проводов по всей линии одинаково (ранее принят провод марки А-16):
- F = 16 мм2 – сечение провода марки А-16, мм2;
- Uн = 380 В –номинальное напряжение, В;
- ρ – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы), можно принять согласно книги «Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004г.» Таблица 1.14, страница 30. Принимаем для алюминия ρ = 0,028 Ом*мм2/м.
Здесь есть один нюанс, если удельное сопротивление выражено в Ом*мм2/км, тогда длина учитывается в километрах и наоборот, если удельное сопротивление выражено в Ом*мм2/м, тогда длина учитывается в метрах.
4. Определяем потерю напряжения на двухфазном участке 3-4 по формуле 6-31 [Л1, с.138]:
- F = 6 мм2 – сечение провода марки МГ-6, мм2;
- Uн = 380 В –номинальное напряжение, В;
- ρ – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы). Принимаем для меди ρ = 0,018 Ом*мм2/м.
5. Определяем потерю напряжения на однофазном участке 4-5 по формуле 6-32 [Л1, с.138]:
6. Определяем потерю напряжения на однофазном участке 3-6 по формуле 6-32 [Л1, с.138]:
7. Определяем полную потерю напряжения до точки ответвления 5, для этого необходимо к потере напряжения на магистральной линии прибавить потери напряжения участков ответвления. При этом значения потери напряжения для двухфазного и однофазного участка нужно привести к линейному напряжению, для этого умножаем на √3, то есть Uл = Uф*√3.
8. Определяем полную потерю напряжения до точки ответвления 6:
В обоих случаях потеря напряжения до ввода в дом получается допустимой так как не превышает 5%. Для остальных ответвлений потерю напряжения не проверяем, так как она будет еще меньше полученных выше.
1. Электрические сети энергетических систем. В.А. Боровиков. 1977 г.
Источник
Расчет потери напряжения в сети наружного освещения
На форуме подняли вопрос о расчете потери напряжения в линии наружного освещения. Сегодня рассмотрим, как посчитать потери в сети наружного освещения дороги, а главное представлю свою очередную программу, которая позволит быстро выполнить этот расчет.
Стоит задача выбрать кабель для сети наружного освещения автомобильной дороги. Опоры со светильниками расставлены, мощность и тип светильников выбрали. Осталось подобрать нужное сечение кабеля.
Зная общее число светильников и мощность ламп можно посчитать суммарный потребляемый ток всеми лампами наружного освещения. По этому току и выбираем предварительное сечение кабеля. Но одного этого условия не достаточно для правильного выбора кабеля.
Обязательным условием является проверка кабеля по потере напряжения.
Физический смысл расчета потери напряжения.
Рассчитать потери напряжения можно таким же образом как описано в статье по расчету потери напряжения воздушной линии.
Потери напряжения в сети наружного освещения
Чтобы правильно выбрать кабель, необходимо посчитать потери на каждом участке, как показано на картинке. Самые большие будут потери на первом участке – от точки подключения до первой опоры освещения, т.к. на этом участке будет самый большой ток. С каждым участком ток будет уменьшаться и соответственно потери напряжения будут уменьшаться по участкам. Это не значит, что чем дальше, тем потери будут меньше. Имейте ввиду, что минимальное напряжение будет на последнем фонаре освещения.
Расчет потери напряжения в сети освещения при помощи программы.
Есть специальные программы для проектирования наружного освещения. Возможно они позволяют это сделать… но они денег стоят и не каждый может себе это позволить. Совершенно бесплатно можно скачать мою очередную программу для расчета потери напряжения в сети освещения.
Программа очень простая и не требует установки.
Фрагмент программы для расчета потери напряжения в сети наружного освещения
Для расчета необходимо указать следующие параметры:
- I0 — расчетный ток до первой опоры освещения. Например, 30 светильников по 0,25кВт, т.е 10 светильников на одну фазу. I0=13,4А;
- I (N) — расчетный ток одной опоры I (N). Несмотря на то, что светильники однофазные, I (N) у нас трехфазный ток в зависимости от мощности одного светильника (или пары светильников на одной опоре). В нашем случае получим I (N)=0,45А;
- L0 — длина кабеля до первой опоры;
- Lх — расстояние между опорами;
- сечение кабеля, коэффициент мощности, количество опор освещения;
Единственное условие – светильники освещения должны быть одинаковой мощности и расположены равномерно.
Все программы для проектирования электроснабжения смотрите на странице: МОИ ПРОГРАММЫ.
Источник