Меню

Проверка сети по допустим потере напряжения



Расчет сетей по потерям напряжения

Расчет сетей по потерям напряжения Потребители электрической энергии работают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, на которое рассчитаны данный электродвигатель или устройство. При передаче электроэнергии по проводам часть напряжения теряется на сопротивление проводов и в результате в конце линии, т. е. у потребителя, напряжение получается меньшим, чем в начале линии.

Понижение напряжения у потребителя по сравнению с нормальным сказывается на работе токоприемника, будь то силовая или осветительная нагрузка. Поэтому при расчете любой линии электропередачи отклонения напряжений не должны превышать допустимых норм, сети, выбранные по току нагрузки и рассчитанные на нагрев, как правило, проверяют по потере напряжения.

Потерей напряжения Δ U называют разность напряжений в начале и конце линии (участка линии) . ΔU принято определять в относительных единицах — по отношению к номинальному напряжению. Аналитически потеря напряжения определена формулой:

где P — активная мощность, кВт, Q — реактивная мощность, квар, ro — активное сопротивление линии, Ом/км, xo — индуктивное сопротивление линии, Ом/км, l — длина линии, км, U ном — номинальное напряжение, кВ.

Значения активного и индуктивного сопротивлений (Ом/км) для воздушных линий, выполненных проводом марки А-16 А-120 даны в справочных таблицах. Активное сопротивление 1 км алюминиевых (марки А) и сталеалюминевых (марки АС) проводников можно определить также по формуле:

где F — поперечное сечение алюминиевого провода или сечение алюминиевой части провода АС, мм 2 (проводимость стальной части провода АС не учитывают).

Согласно ПУЭ («Правилам устройства электроустановок»), для силовых сетей отклонение напряжения от нормального должно составлять не более ± 5 %, для сетей электрического освещения промышленных предприятий и общественных зданий — от +5 до — 2,5%, для сетей электрического освещения жилых зданий и наружного освещения ±5%. При расчете сетей исходят из допустимой потери напряжений.

Учитывая опыт проектирования и эксплуатации электрических сетей, принимают следующие допустимые величины потери напряжений: для низкого напряжения — от шин трансформаторного помещения до наиболее удаленного потребителя — 6%, причем эта потеря распределяется примерно следующим образом: от станции или понизительной трансформаторной подстанции и до ввода в помещение в зависимости от плотности нагрузки — от 3,5 до 5 %, от ввода до наиболее удаленного потребителя — от 1 до 2,5%, для сетей высокого напряжения при нормальном режиме работы в кабельных сетях — 6%, в воздушных— 8%, при аварийном режиме сети в кабельных сетях – 10 % и в воздушных— 12 %.

Считают, что трехфазные трехпроводные линии напряжением 6—10 кВ работают с равномерной нагрузкой, т. е что каждая из фаз такой линии нагружена равномерно. В сетях низкого напряжения из-за осветительной нагрузки добиться равномерного ее распределения между фазами бывает трудно, поэтому там чаще всего применяют 4-проводную систему трехфазного тока 380/220 В. При данной системе электродвигатели присоединяют к линейным проводам, а освещение распределяется между линейными и нулевым проводами. Таким путем уравнивают нагрузку на все три фазы.

При расчете можно пользоваться как заданными мощностями, так и величинами токов, которые соответствуют этим мощностям. В линиях, которые имеют протяженность в несколько километров, что, в частности, относится к линиям напряжением 6—10 кВ, приходится учитывать влияние индуктивного сопротивления провода на потерю напряжения в линии.

Для подсчетов индуктивное сопротивление медных и алюминиевых проводов можно принять равным 0,32—0,44 Ом/км, причем меньшее значение следует брать при малых расстояниях между проводами (500—600 мм) и сечениях провода выше 95 мм2, а большее — при расстояниях 1000 мм и выше и сечениях 10—25 мм2.

Потеря напряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

где первый член в правой части представляет собой активную, а второй — реактивную составляющую потери напряжения.

Порядок расчета линии электропередачи на потерю напряжения с проводами из цветных металлов с учетом индуктивного сопротивления проводов следующий:

1. Задаемся средним значением индуктивного сопротивления для алюминиевого или сталеалюминевого провода в 0,35 Ом/км.

Читайте также:  Допускаемые напряжения смятия шпонки призматической

2. Рассчитываем активную и реактивную нагрузки P, Q.

3. Подсчитываем реактивную (индуктивную) потерю напряжения

4. Допустимая активная потеря напряжения определяется как разность между заданной потерей линейного напряжения и реактивной:

5. Определяем сечение провода s, мм2

где γ — величина, обратная удельному сопротивлению ( γ = 1/ro — удельная проводимость).

6. Подбираем ближайшее стандартное значение s и находим для него по справочной таблице активное и индуктивное сопротивления на 1 км линии ( ro, хо ).

7. Подсчитываем уточненную величину потери напряжения по формуле.

Полученная величина не должна быть больше допустимой потери напряжения. Если же она оказалась больше допустимой, то придется взять провод большего (следующего) сечения и произвести расчет повторно.

Для линий постоянного тока индуктивное сопротивление отсутствует и общие формулы, приведенные выше, упрощаются.

Расчет сетей п остоянного тока по потерям напряжения.

Пусть мощность P, Вт, надо передать по линии длиной l, мм, этой мощности соответствует ток

где U — номинальное напряжение, В.

Сопротивление провода линии в оба конца

где р — удельное сопротивление провода, s — сечение провода, мм2.

Потеря напряжения на линии

Последнее выражение дает возможность произвести проверочный расчет потери напряжения в уже существующей линии, когда известна ее нагрузка, или выбрать сечение провода по заданной нагрузке

Расчет сетей однофазного переменного тока по потерям напряжения.

Если нагрузка чисто активная (освещение, нагревательные приборы и т. п.), то расчет ничем не отличается от приведенного расчета линии постоянного тока. Если же нагрузка смешанная, т. е. коэффициент мощности отличается от единицы, то расчетные формулы принимают вид:

потери напряжения в линии

а необходимое сечение провода линии

Для распределительной сети 0,4 кВ, питающей технологические линии и другие электроприемники лесопромышленных или деревообрабатывающих предприятий, составляют ее расчетную схему и расчет потери напряжения ведут по отдельным участкам. Для удобства расчетов в таких случаях пользуются специальными таблицами. Приведем пример такой таблицы, где приведены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами напряжением 0,4 кВ.

Потери напряжения определены следующей формулой:

где Δ U — потеря напряжения, В, Δ U табл — значение относительных потерь, % на 1 кВт•км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт•км.

Источник

Проверка выбранного сечения кабеля по допустимой потере напряжения

Цель работы

Научиться проверять выбранное сечение кабеля линии электропередач по допустимой потере напряжения.

Краткие теоретические сведения

Потеря напряжения обусловлена падением напряжения в кабелях, соединяющих источник тока с потребителем. Она не должна превышать 10% номинального напряжения источника электропитания. Сечение кабелей по потере напряжения проверяют при проектировании электрических сетей, питающих электроприёмники промышленных предприятий, транспорта, крупных жилых и общественных зданий и т. п.

Наилучшие условия эксплуатации электроприемников были бы при номинальном напряжении на их зажимах, но на практике это невыполнимо, так как кабели обладают некоторым сопротивлением и при протекании по ним электрического тока происходит потеря напряжения, поэтому напряжение в конце линии будет ниже, чем в начале. Повышение или снижение напряжения на зажимах электроприемника, по сравнению с номинальным, приводит к ухудшению его работы.

Например, для промышленного предприятия значительное повышение напряжения в осветительной сети связано с экономическим ущербом из-за необходимости частой смены перегоревших ламп. Пониженное, по сравнению с номинальным, напряжение в осветительной сети промышленного предприятия может послужить причиной снижения производительности труда из-за недостаточной освещенности рабочих поверхностей.

Задание

Проверить выбранное сечение кабеля линии электропередач по допустимой потере напряжения.

Проанализировать проделанную работу.

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущей практической работы №1. При выборе индуктивного сопротивления голых проводов принять среднее геометрическое расстояние между проводами для вариантов №1-5 – 2000 мм, для вариантов №6-0 – 2500 мм.

Порядок выполнения расчёта

Сечение проводников линий электропередачи должно быть таким, чтобы потеря напряжения в линиях не превышала установленные пределы. Допустимая потеря напряжение в линии электропередач питающей тяговые подстанции составляет 10% от Uн.

Читайте также:  Используя схему последовательного соединения найти напряжение

Потеря напряжения в линии ∆U, В, определяется по формулам

где Iрн — расчётный ток в линии в нормальном режиме, А;

R — активное сопротивление линии от источника питания до точки короткого замыкания, Ом;

Х — индуктивное сопротивлении линии от источника питания до точки короткого замыкания, Ом;

cosφ, sinφ — коэффициенты мощности.

Расчётный ток в линии в нормальном режиме Iрн, А, определяется по формуле

где nк — количество кабелей в линии, шт.

Активное сопротивление линии R, Ом, определяется по формуле

где Rо — удельное активное сопротивление линии, Ом/км;

l — длина линии электропередач, км.

Индуктивное сопротивление линии Х, Ом, определяется по формуле

где Хо — удельное индуктивное сопротивление линии, Ом/км.

Удельное активное сопротивление линии зависит от материала, сечения и длинны линии. Удельное индуктивное сопротивление проводов воздушной линии также зависит от способа подвески и для его определения вводят среднее геометрическое расстоянии между проводами.

Активные сопротивления для проводов и кабелей представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Активные сопротивления для проводов и кабелей

Сечение токоведущей жилы, мм 2 Активные сопротивления для проводов и кабелей, Ом/км Сечение токоведущей жилы, мм 2 Активные сопротивления для проводов и кабелей, Ом/км
медные алюминиевые медные алюминиевые
4,56 7,90 0,28 0,46
3,06 5,26 0,20 0,34
1,84 3,16 0,158 0,27
1,20 1,98 0,123 0,21
0,74 1,28 0,103 0,17
0,54 0,92 0,170 0,132
0,39 0,64

Индуктивные сопротивления для проводов и кабелей представлены в таблице 8.

Таблица 8 – Индуктивные сопротивления для проводов и кабелей

Сечение токоведущей жилы, мм 2 Индуктивные сопротивления для проводов и кабелей, Ом/км, при прокладке
в воздухе в земле
до 1 кВ 6-10 кВ 35 кВ до 1 кВ 6 кВ 10 кВ 35 кВ
4-6 0,08
10-25 0,36 0,41 0,07 0,10 0,11
35-70 0,33 0,38 0,42 0,06 0,08 0,09
95-120 0,30 0,35 0,40 0,06 0,08 0,08 0,12
150-240 0,06 0,08 0,08 0,11

Активные и индуктивные сопротивления для голых проводов представлены в таблице 9.

Таблица 9 – Активные и индуктивные сопротивления для голых проводов

Сечение токоведущей жилы, мм2 Активные сопротивления проводов, Ом/км Индуктивные сопротивления для голых проводов при среднем геометрическом расстоянии между проводами (мм), Ом/км
Алюминиевые провода А
1,98 0,332 0,358 0,377 0,391
1,28 0,318 0,345 0,363 0,377 0,402 0,421
0,92 0,312 0,326 0,352 0,366 0,391 0,410
0,64 0,297 0,325 0,341 0,355 0,380 0,398 0,413 0,423 0,442
0,46 0,283 0,315 0,331 0,345 0,370 0,388 0,402 0,413 0,431
0,34 0,277 0,315 0,319 0,333 0,58 0,377 0,393 0,402 0,421
0,27 0,270 0,297 0,313 0,327 0,352 0,371 0,385 0,396 0,414
0,21 0,305 0,315 0,344 0,363 0,376 0,388 0,406 0,422
0,17 0,298 0,311 0,339 0,355 0,370 0,382 0,399 0,416
0,132 0,304 0,329 0,347 0,351 0,372 0,391 0,406
Сталеалюминевые провода АС
3,12 0,342 0,368 0,384 0,398 0,424 0,442
2,06 0,318 0,354 0,371 0,385 0,410 0,428 0,442
1,38 0,316 0,342 0,357 0,371 0,397 0,415 0,429 0,440
0,85 0,301 0,327 0,345 0,359 0,385 0,403 0,417 0,428 0,446
0,65 0,292 0,319 0,337 0,351 0,376 0,394 0,408 0,420 0,438
0,46 0,326 0,340 0,365 0,383 0,397 0,409 0,427 0,441
0,33 0,315 0,329 0,355 0,373 0,387 0,398 0,416 0,430
0,27 0,322 0,347 0,365 0,379 0,391 0,409 0,423
0,21 0,358 0,372 0,383 0,402 0,416
0,17 0,378 0,396 0,410
0,132 0,369 0,387 0,401
Читайте также:  Ардуино опорное напряжение для ацп

Пример выполнения расчёта

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущей практической работы №1.

При выборе индуктивного сопротивления голых проводов принять среднее геометрическое расстояние между проводами 2000 мм.

Для кабельной линии в земле выбран кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А.

Активные сопротивления кабелей и проводов представлены в таблице 7.

Индуктивные сопротивления кабелей и проводов представлены в таблице 8.

Для кабельной линии в земле выбран кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А, R = 0,64 Ом/км, Х = 0,09 Ом/км.

Активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

Расчётный ток в линии в нормальном режиме

Потеря напряжения в линии

Потеря напряжения в линии не превышает допустимую потерю напряжения.

Для воздушной линии выбран провод АС-10, Iдоп = 84 А.

Активные и индуктивные сопротивления голых проводов представлены в таблице 9.

Для воздушной линии выбран провод АС-10, Iдоп = 84 А, R = 3,12 Ом/км, Х = 0,442 Ом/км при среднем геометрическом расстоянии между проводами 2000 мм.

Активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

Расчётный ток в линии в нормальном режиме

Потеря напряжения в линии

Потеря напряжения в линии превышает допустимую потерю напряжения, выбираем провод АС-16, Iдоп = 111 А, R = 2,06 Ом/км, Х = 0,428 Ом/км.

Активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

Потеря напряжения в линии

Потеря напряжения в линии не превышает допустимую потерю напряжения.

По результатам расчёта практической работы выбранный для кабельной линии в земле кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А не превышает допустимую потерю напряжения, для воздушной линии провод АС-10, Iдоп = 784 А превышает допустимую потерю напряжения, поэтому был выбран провод АС-16, Iдоп = 111 А.

Контрольные вопросы

1.К чему приводит отклонение напряжения на зажимах электроприёмника от номинального значения?

2.От чего зависит потеря напряжения в кабелях?

3.Как осуществляется проверка кабеля по допустимой потере напряжения?

Источник

Проверка сети по допустимой потере напряжения

Согласно ПТЭЭП допустимое отклонение напряжения на зажимах электродвигателей ± 5 % U H от 0,95 до 1,05 U H (от 5700 до 6300 В)

Когда на первичную обмотку трансформатора 35/6 подано 35 кВ, на вторичной напряжение равно 6300 В, т.е. на 5 % выше U H .

Потери напряжения в кобеле

где – расчетный ток в кабеле, А; – активное сопротивление 1 км кабеля, Ом/км; – индук тивное сопротивление 1 км кабеля, Ом/км.

Потери напряжения в поперечной линии длинной l = 1км, сечением А-185

Потери напряжения в магистральной ВЛ длиной 1 км.

Потери напряжения в трансформаторе ТМ-6300

где – активная составляющая потерь напряжения в трансформаторе при его номинальной загрузке.

Реактивная составляющая потерь напряжения

где – средний коэффициент активной мощности ГПП; – средний коэффициент реактивной мощности ГПП

Сумма потерь напряжения от ГПП до ЭШ 20.90

Потери = 7,1 % меньше допустимых 10 %

Напряжение на зажимах ЭШ 20.90 в нормальном режиме

Допустимые значения напряжения

Сумма потерь напряжения от ГПП до ЭШ 15.90

Потери = 6,59 % меньше допустимых 10 %

Напряжение на зажимах сетевого двигателя экскаватора ЭШ 15.90 в нормальном режиме

Допустимые значения напряжения

Потери сети по пуску сетевого двигателя ЭШ 15.90

Индуктивное сопротивление трансформатора ТМ 6300

где – напряжение холостого хода трансформатора, кВ; – номинальная мощность трансформатора, кВ∙А;

Индуктивное сопротивление магистральной ВЛ L = 2,1 км

Индуктивное сопротивление поперечной ВЛ L = 1 км

Индуктивное сопротивление кабеля КГЭ 3х95+1х25+1х10 L = 0,4 км

Индуктивное сопротивление сети от шин ГПП до зажимов сетевого двигателя ЭШ 15.90 (внешнее сопротивление)

Напряжение на зажимах сетевого двигателя в момент пуска

где – отношение пускового тока к номинальному.

Кратность напряжения на зажимах СД в момент пуска

Условие не выполняется. Необходимо разгонное устройство для сетевого двигателя либо установка продольной компенсации (УПК). При пуске СД ЭШ 15.90 другие электроприемники, питающиеся от этой магистрали, останавливаются, .

Источник