Схемы электрических осветительных сетей

Для обеспечения электроэнергией осветительных приборов необходимы электрические сети, которые условно делятся на питающие, распределительные и групповые.

К питающей сети относятся линии, проложенные от шин напряжением до 1 кВ распределительных устройств (РУ) трансформаторных подстанций (ТП) до вводно-распределительных устройств (ВРУ), вводных устройств (ВУ) или главных распределительных щитов (ГРЩ), к распределитель[1]ной — от ВРУ, ВУ или ГРЩ до групповых щитков, а к групповой — линии от групповых щитков до светильников или розеток.

Выбор осветительных установок производится с учетом всех условий электроснабжения проектируемого объекта. При этом для обеспечения требуемого качества освещения большое значение имеет выбор источника питания (ИП). На большинстве промышленных предприятий электроснабжение осветительных установок осуществляется от общих для силовых и осветительных нагрузок трансформаторов с вторичным напряжением 0,4/0,23 кВ.

Недостатком такого технического решения является то, что при одно- и двухсменном режиме работы из-за незначительной осветительной нагрузки в ночное время приходится оставлять включенными достаточно мощные цеховые трансформаторы. Это приводит не только к нерациональному расходу электроэнергии, обусловленному увеличением доли потерь в общем электропотреблении, но и к ускоренному перегоранию ламп вследствие повышения вторичного напряжения при снижении нагрузки трансформатора. Отметим также, что повышение напряжения, подводимого к электрическим лампам, вызывает увеличение затрат электроэнергии на искусственное освещение. Наличие перемычек между распределительными устройствами напряжением до 1 кВ соседних ТП позволяет избавиться от указанного недостатка, так как в этом случае имеется возможность отключать часть трансформаторов в период спада электрической нагрузки потребителя электроэнергии. Не рекомендуется подключать сеть электрического освещения к трансформаторам, к которым присоединены электроприемники, способные ухудшать показатели качества напряжения. В обоснованных случаях осветительные установки могут получать электроэнергию от отдельных трансформаторов. Самостоятельные осветительные трансформаторы могут оказаться необходимыми и экономически оправданными при несовпадении номинальных напряжений силовых и осветительных сетей, при высокой плотности осветительной нагрузки, а также при резко переменном, ударном характере силовой нагрузки. Совмещенные трансформаторы, используемые для питания осветительных установок, должны иметь относительно спокойную силовую нагрузку.

Если в здании имеется несколько ТП, то для освещения может быть выделена их часть с учетом характера силовой нагрузки и целесообразного радиуса действия каждой подстанции. При этом необходимо принимать во внимание, что с увеличением числа используемых для электрического освещения TII облегчается режим работы питающей сети, однако возрастает стоимость распределительных устройств и усложняется управление освещением. Приближенным критерием для оценки целесообразности использования для питания освещения того или иного количества ТП может служить близость сечений жил питающих линий, определяемых по допустимому нагреву и допустимой потере напряжения.

На промышленных предприятиях могут применяться ТП, работающие в блоке с определенным технологическим оборудованием, отключаемые при остановке его на профилактическое обслуживание и ремонт, когда искусственное освещение требуется так же, как и в процессе производства. Следовательно, необходимо избегать пита[1]ния осветительных установок от таких ТП или же предусматривать перемычки между щитами вторичного напряжения соседних ТП, позволяющие осуществлять взаимное резервирование электроснабжения.

При выборе схем электрических сетей необходимо обеспечивать требуемую бесперебойность работы осветительных установок с учетом категории электроприемников по надежности электроснабжения, предусматривая независимый источник питания для светильников аварийного освещения или их автоматическое включение при внезапном исчезновении напряжения в сети рабочего освещения. В соответствии с светильники аварийного освещения жилых домов и общежитий, имеющих 16 этажей и более, а также эвакуационного освещения незадымляемых лестничных клеток жилых домов до 16 этажей и зданий лечебно-профилактических учреждений относятся к электроприемникам I категории.

Рабочее освещение питается, как правило, самостоятельными линиями от шин РУ до 1 кВ ТП или от головных участков магистральных шинопроводов (рис. 1). Питающая осветительная сеть в большинстве случаев выполняется двухступенчатой (рис. 2). К первой ступени относятся линии, связывающие ТП с промежуточными распределительными щитками освещения (РЩО), а ко второй — линии от РЩО до групповых щитков. Иногда РЩО называются также магистральными щитками. Их применение объясняется ограниченностью числа автоматических выключателей в распределительных щитах ТП и их большими номинальными токами. В небольших цехах РЩО могут не устанавливаться, а питающая одноступенчатая сеть присоединяется непосредственно к групповым щиткам (рис. 3).

Питающая и распределительная сети освещения выполняются магистральными и радиальными кабельными линиями, которые прокладываются по общим трассам с силовыми кабелями.

При соблюдении нормированных показателей качества напряжения на зажимах осветительных приборов допускается осуществлять питание рабочего и аварийного эвакуационного освещения от удаленной от ТП силовой сети. Такие схемы могут применяться для питания освещения небольших зданий и сооружений (склады, насосные станции и т. п.). Подключение цепей освещения к силовым питающим сетям рекомендуется выполнять от верхних клемм вводного коммутационного силового распределительного щита, пункта и т. п. Не допускается присоединение осветительных сетей всех видов к силовой питающей сети зданий без естественного освещения.

Осветительная питающая и распределительная сети могут быть выполнены по магистральной схеме. В многоэтажных зданиях такая схема представляет собой систему вертикально проложенных линий (так называемых «стояков») с подводкой питания к ним преимущественно по первому или цокольному этажам. После соответствующего обоснования магистральные питающие и распределительные линии могут быть применены в отдельных больших производственных зданиях.

Электрические сети рабочего и аварийного освещения безопасности в производственных зданиях и в зонах работы на открытых пространствах должны быть подключены к разным независимым ИП. Допускается их присоединение к разным трансформаторам двухтрансформаторных подстанций при питании трансформаторов от разных независимых источников. В общественных зданиях при отсутствии независимых источников допускается питание светильников аварийного освещения безопасности осуществлять от трансформатора, не используемого для питания рабочего освещения. Питание светильников рабочего и аварийного освещения разрешается осуществлять от разных фаз одного осветительного шинопровода при условии подвода к его шинам самостоятельных линий питания рабочего и аварийного освещения. Светильники аварийного эвакуационного освещения в производственных зданиях с естественным освещением, а также в жилых и общзданиях (независимо от наличия в них естественного освещения) должны быть присоединены к сети, не зависящей от сети рабочего освещения, начиная от щита подстанции (распределительного пункта освещения), или при наличии только одного ввода (в здание или в зону работы на открытом пространстве), начиная от этого ввода.

Светильники и световые указатели эвакуационного освещения в производственных зданиях с естественным освещением следует присоединять к отдельной сети. В зданиях без естественного света эвакуационное освещение должно питаться от независимого источника.

Световые указатели эвакуационных и световых выходов в зданиях любого назначения, снабженные автономными источниками питания в нормальном режиме, могут питаться от сетей любого вида освещения, не отключаемых во время функционирования здания.

Групповые сети выполняются, как правило, в виде магистральных одно-, двух- и трехфазных линий. Каждая линия имеет по всей длине одинаковое число проводников одного и того же сечения. Расстояния между точками присоединения светильников к групповой линии должны быть одинаковыми в пределах проектируемого производственного помещения, что необходимо для создания равномерной освещенности по площади цеха. Основанием для применения трехфазных групп (реже двухфазных) является большая допустимая нагрузка и длина линий по сравнению с однофазными, существенное сокращение суммарной длины проводов и кабелей, а также уменьшение расхода цветного металла при сооружении осветительной сети (пять проводников трехфазной линии заменяют девять проводников того же сечения трех однофазных линий). Трехфазные линии обязательны, когда для снижения пульсаций светового потока и проявлений стробоскопического эффекта требуется применять чередование фаз при подключении светильников с газоразрядными лампами.

Возможны три варианта распределения ламп между фазами L1, L2, L 3 в трехфазной группе, показанные на рис. 4.

Вариант, показанный на линии С1, является наиболее оптимальным с точки зрения потерь напряжения, так как центры сосредоточенных нагрузок всех фаз в этом случае совпадают (точка 0). Однако данный вариант не является лучшим в отношении ослабления пульсаций светового потока ламп и создает случайное распределение освещенности вдоль линии при отключении одной или двух фаз.

Наиболее часто на практике применяется распределение светильников по фазам, показанное на линии С2. Такое распределение обеспечивает в максимальной степени снижение пульсаций и относительно равномерную освещенность помещения при отключении одной или двух фаз линии.

Вариант, изображенный на линии СЗ, применяется редко. Он может быть использован, когда освещение производственного помещения должно включаться по участкам. По существу, в данном варианте имеет место не трехфазная группа, а три однофазные с общими нулевыми проводниками.

При распределении светильников по группам необходимо учитывать расположение помещений относительно осветительных щитков. Для освещения проходов и лестничных клеток желательно предусматривать отдельные групповые линии.

При подключении светильников к групповой линии следует обеспечивать по возможности равномерную загрузку фаз. Разница в нагрузке фаз отдельных групповых линий не должна превышать 30 %, а в начале питающих линий — 10 %.