Условием механической прочности заключается в том, что сечение жил с медными проводами должно быть не менее 1.5 мм², а сечение жил с алюминиевыми проводами не менее 2.5 мм².

Произведем расчет сечений проводов и кабелей, питающих светильники. Питание осветительных установок осуществляется в соответствии со схемой от трансформаторной подстанции с трансформатором типа ТМ-1600/10, имеющими следующие паспортные данные: ?P_кз=18кВт, U_к=5,5%. Трансформатор работает с коэффициентом мощности нагрузки cosц=0,9, коэффициент загрузки трансформатора в=0,65.

В результате светотехнического расчета получено, что освещение ремонтно-механического цеха выполняется тремя рядами, каждый из которых содержит по 15 светильников с лампами типа ДРЛ мощностью P_н=400 Вт, кроме ряда линий С2, в котором исключается один светильник, расположенный над сварочным участком, имеющим меньшую строительную высоту. Таким образом, общее число световых приборов рабочего освещения в цехе равно 44 штукам.

Наметим основные решение по конструктивному исполнению осветительных сетей. Групповые линии С1, С2, С3 принимаются трехфазными и выполняются пятижильными кабелями. Групповые линии С4-С8 принимаем в однофазном исполнении и выполняем трехжильными кабелями. Питающие линии П2 и П4 выполняются кабелями, проложенными на лотках. Из экономических соображений для всех линий выбираем кабели с алюминиевыми жилами марки АВВГ. Распределение светильников по фазам производим таким образом, чтобы в максимальной степени уменьшить проявление стробоскопического эффекта и по возможности равномерно загрузить фазы.

Длины участков определяются по плану здания с учетом вертикальной и горизонтальной прокладки кабелей.

Определим потерю напряжения в трансформаторе. Для этого найдем значение U_ка, которое представляет собой активное сопротивление обмоток трансформатора в процентах, определяется по формуле

U_ка=?P_к*100/S_ном, (9.1.1)

где ?P_{к -} потери короткого замыкания, кВт

S_{ном -} номинальная мощность трансформатора, кВА.

U_ка=18*100/1000=1,8 %.

Реактивное сопротивление обмоток трансформатора находится по выражению

U_кр=, (9.1.2)

где U_к - напряжение короткого замыкания, %.

U_кр==5,2 %

Определим потери в трансформаторе по формуле

?U_T= в_T* (U_ка*cosц+ U_кр*sinц) (9.1.3)

?U_T=0,65* (1,8*0,9+5,2*0,4) =2,5 %

Найдем по формуле допустимую потерю напряжения

?U_доп=10-?U_T (9.1.4)

?U_доп=10-2,5=7,5 %

Данные групповых линий приведены в таблице 9.1.1.

Таблица 9.1.1 - Параметры групповых линий

Определим расчетные активные нагрузки групповых линий по формуле

, (9.1.5)

где К_с - коэффициент спроса осветительной нагрузки, принимаем К_с=1;

К_ПРАi - коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре i-ой газоразрядной лампы, принимаем для ламп ДРЛ=1,1, для ЛН=1, а для ЛЛ=1,2;

P_номi - номинальная мощность i-й лампы, кВт;

n - количество ламп, питающихся по линии.

Рассчитаем активную нагрузку для групповых линий

P_p1=1*=6,6 кВт; P_p2=1*=6,16 кВт;

P_p3=1*=6,6 кВт; P_p4=1*=0,56 кВт;

P_p5=1*=0,52 кВт;

P_p6=1*=0,42 кВт; P_p7=1*=0,35 кВт.

Для линии, питающей один осветительный щиток, К_с=1. В этом случае ее расчетная нагрузка

Р_рп==6,6+6,16+6,6+0,56+0,52+0,42+0,35=21,2 кВт (9.1.6)

Для выбора сечений жилы питающего кабеля определим собственные моменты нагрузок соответствующих линий по формулам:

питающая линия П2:

М_П2=Р_рп*L_ТП-ВПУ, (9.1.7)

где L_ТП-ВПУ=1 м, данные берем из задания по курсовому проектированию

М_П2=21,2*1=21,2 кВтм

групповая линия С1:

M₁=P_p1* (L+ (n-1) *l/2), (9.1.8)

где l - расстояние между светильниками, l=3 м;

L - длина кабеля, приблизительно измерим зная масштаб на чертеже, L=5,4 м.

M₁=6,6* (5,4+ (15-1) *3/2) =173,9 кВтм

групповая линия С2 (L=9,3; l=3 м):

M₂=6,16* (9,3+ (14-1) *3/2) =177,2 кВтм

групповая линия С3 (L=19,5; l=3 м):

M₃=6,6* (19,5+ (15-1) *3/2) =267,3 кВтм

групповая линия С4 (L=70,8 м, Hp=2,8 м):

M₄=P_p4* (L+H_p) +l*P_p4/2, (9.1.9)

где l - расстояние между рядами светильников, l=4,2 м;

M₄=0,56* (70,8+2) +4,2*0,56/2=42,2 кВтм;

групповая линия С6 (L=12,6 м, Hp=2 м; l=3 м):

M₆=0,4* (12,6+2) +3*0,4/2=6,7 кВтм;

групповая линия С7 (L=4,64 м, Hp=2 м; l=3 м):

M₇=0,35* (4,64+2) +3*0,35/2=2,8 кВтм;

групповая линия С5 (L=18,2 м; l=1,5 м; P₃=0,2 кВт):

M₅=l*P_p5+L*P₃=1,5*0,4+18,2*0,2=4,7 кВтм.

Для выбора сечения проводников линии, питающей ЩО, по допустимой потере напряжения необходимо определить ее приведенный момент нагрузке по формуле:

М_пр=, (9.1.10)

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

- сумма приведенных моментов участков с другим числом проводов;

- коэффициент приведения моментов, который принимаем =1,85.

М_пр=21,2+173,9+177,2+267,3+1,85* (42,2+4,7+6,7+2,8) =743,9 кВтм.

Тогда сечение жил питающего кабеля определяется в соответствии с формулой

F=M_пр/С*?U_доп, (9.1.11)

где С - коэффициент зависящий от проводимости материала жил провода и кабеля, а также от номинального напряжения сети, принимаем С=48 [5, табл.8.14];

F=743,9 /48*7,5=2,1 мм²

Принимаем F=2,5 мм². Выбираем пятижильный кабель АВВГ 5х2,5-0,66 с I_доп=19 А [5, табл.8.6].

Проверяем выбранный кабель по условию допустимого нагрева, принимая для нормальных условий прокладки К_п=1 Определим средневзвешенное значение коэффициента мощности нагрузки линии по выражению

cosц=ц, (9.1.12)

где cosц_{i -} коэффициент мощности нагрузки i-й линии; P_{pi -} расчетная мощность осветительной нагрузки i-й линии; n - количество групп линий.

cosц= (0,85*6,6+0,85*6,16+0,85*6,6+0,9*0,56+0,92*0,52+

0,9*0,42+0,9*0,35) /21,2=0,86

Вычисляем расчетный ток линии идущей от ВРУ:

(9.1.13)

==35,83 А

Так как 19<35,83, то выбранное по допустимой потере напряжения сечение жил кабелей не проходит по нагреву расчетным током.

Следовательно, принимаем кабель АВВГ5х10-0,66 с I_доп=42 А [5, табл.8.6].

Определяем фактическую потерю напряжения в питающей линии

?U= (9.1.14)

?U=%

Вычисляем оставшуюся величину допустимой потери напряжения, по которой рассчитываются групповые линии:

?=?U_доп^` _- ?U_{пл (}9.1.15) ?=7,47-2,87=4,6 %

Так как расчет по допустимой потере напряжения ведется от ТП, то при случае, когда осветительная сеть питается от ВРУ, необходимо знать нагрузку ВРУ:

S_{р. ВРУ}=0,15вS_нт; (9.1.16)

S_{р. ВРУ}=0,15*0,65*1600=165 кВА;

I_{р. ВРУ}=; (9.1.17)

I_{р. ВРУ}=А;

Определяем марку кабеля и сечение ВРУ по допустимому нагреву:

I_доп? I_{р. ВРУ}/К_{п, (}9.1.18)

где I_{доп -} допустимый ток выбираемого кабеля, А;

К_{п -} коэффициент, учитывающий условия прокладки, принимаем К_п=1;

Выбираем кабель АВВГ5х120-0,66 с I_доп=295, так как 295?255,17, то условие выполняется.

Рассчитываем фактическую потерю напряжения на участке от ТП до ВРУ:

?U_тп-вру= I_{р. ВРУ} l (r_ocosц+x₀sinц) 100/ U_н, (9.1.19)

где l - расстояние от ТП до ВРУ, км;

r_o, x₀ - погонное сопротивление, соответственно активное и реактивное кабеля, питающего ВРУ, Ом/км [4, табл. П14, П16], принимаем 0,092 и 0,12 соответственно;

cosц - коэффициент мощности нагрузки ВРУ, принимаем cosц=0,9

U_{н -} номинальное напряжение сети, 400 В

?U_тп-вру=*255,17*0,065 (0,092*0,9+0,12*0,44) *100/400=0,97%

Вычисляем оставшуюся величину допустимой потери напряжения, по которой рассчитываются групповые линии:

?=?U _- ?U_тп-вру; (9.1.20)

?=7,5-0,97=6,53%;

?=?U_доп^` _- ?U_пл; (9.1.21)

?=6,53-0,044=6,49 %.

9.2 Выбор сечений проводников групповых линий