Расчет сети на потери напряжения

Причины потери напряжения в сети

К основным причинам потери напряжения в сети относятся:

• Низкое напряжение в линиях электропередач.
• Износ проводов линии электропередач - магистральные линии не соответствует росту нагрузки, в них имеется большое количество соединений и т.п.
• Мощности трансформатора недостаточно для текущей нагрузки.
• Дисбаланс мощности.
• Сечение подводящих кабелей и проводов недостаточно для подключения нагрузки.
• Плохой контакт на входном автомате.
• Ответвление плохого качества от воздушной линии.
• Перекос напряжения по фазам.

Потери напряжения могут стать причиной ухудшения условий пуска двигателей и устройств на их базе, увеличения пускового тока, перегрева проводов (вплоть до оплавления, что может привести к возгоранию из-за короткого замыкания), уменьшения снижения яркости источников света, снижения срока службы электроприемников (бытовых и производственных), нестабильной работы приборов чувствительных к электропитанию, а также существенного ухудшения характеристик работы некоторых приборов.

Расчет сети на потери напряжения

Понижение напряжения (по сравнению с нормальным) сказывается на работе токоприемников (осветительная или силовая нагрузка). Поэтому результаты расчета отклонений напряжений не должны быть больше, чем допустимые нормы. Аналитическая потеря напряжения может быть рассчитана по следующей формуле:

$Uан = ((Р*r0 + Q*x0)*l) / Uном$

где: Р - активная мощность; r0 - активное сопротивление; Q - реактивная мощность; х0 - индуктивное сопротивление; l - протяженность линии; Uном - номинальное напряжение.

Согласно правилам устройства электрических установок отклонение напряжения в силовых сетях не должно превышать 5 %, для сетей освещения промышленных предприятий и общественных зданий 2,5%-5%, для сетей наружного освещения и жилых помещений 5 %. Основываясь на опыте проектирования и эксплуатации электрических цепей принимаются следующие допустимые значения потери напряжения. Для низкого напряжения от шин трансформаторного помещения до самого удаленного потребителя около 6 %. Такая потеря в свою очередь распределяется следующим образом:

1. От подстанции до ввода в помещение данный показатель составляет от 3% до 5% в зависимости от плотности нагрузки.
2. От ввода до самого удаленного потребителя от 1% до 2,5%.

Для сетей высокого напряжения в случае нормального режима работы в кабельных линиях этот показатель составляет 6%, а воздушных 8%. При аварийном режиме в кабельных сетях допустимые потери напряжения составляют 10%, а в воздушных около 12%.

При расчете можно использовать заданные мощности или величины токов, соответствующих этим мощностям. В линиях чья протяженность составляет несколько километров необходимо учитывать влияние индуктивного сопротивления проводов на потерю напряжения. В данном случае сначала задаются значением индуктивного сопротивления, которая соответствует металлу в проводах, затем рассчитываются реактивная и активная мощности, а также индуктивная потеря напряжения по следующей формуле:

$Up = (Q*x0)/Uн$

Теперь необходимо рассчитать допустимую активную потерю напряжения следующим образом:

$Ua = Uан - Up$

Чтобы рассчитать необходимое сечение провода используется следующая формула:

$s = (P*l) / (y*Ua*Uном)$

где у - величина, обратная удельному сопротивлению.

По получившемуся значению сечения провода подбирается ближайшее стандартное и в завершении рассчитывается потеря напряжения по формуле:

$Uп = ((Р*r0*l)/Uн) + ((Q*x0*l)/Uн)$

Расчет электрической сети постоянного тока по потерям напряжений имеет следующий порядок и вид. Передаваемый ток рассчитывается по формуле:

$I = P/U$

где U - номинальное напряжение.

Сопротивление провода линии рассчитывается следующим образом:

$R = (2*p*L) / s$

где: р - удельное сопротивление провода; s - сечение провода.

Таким образом потеря напряжения на линии может быть рассчитана по формуле:

$Uп = (2*I*L) / (y*s)$

Данная формула предоставляет возможность сделать проверочный расчет потери напряжения линии, если известна нагрузка, или выбрать сечение провода по заданной нагрузке:

$s = (2*I*L) / (y*Uп)$

Когда нагрузка только активная, то расчет для сети переменного однофазного тока никак не отличается от расчета линии постоянного тока. В том случае, когда нагрузка смешанная - коэффициент мощности отличен от единицы, то формулы для расчета будут иметь другой вид. Передаваемый ток рассчитывается следующим образом:

$I = P / (U*cosф)$

Потери напряжения рассчитываются по формуле:

$Uп = I*R = (2*I*L) / (y*s*cosф)$

Необходимое сечение может быть рассчитано по формуле:

$s = (2*I*L) / (y*Uп*cosф)$