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 U_н.

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

 

(4)

 

где I_рн - 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 I_рн, А, определяется по формуле

 

(5)

 

где n_к - количество кабелей в линии, шт.

Активное сопротивление линии R, Ом, определяется по формуле

 

(6)

 

где R_о - удельное активное сопротивление линии, Ом/км;

l - длина линии электропередач, км.

Индуктивное сопротивление линии Х, Ом, определяется по формуле

 

(7)

 

где Х_о - 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

 

 

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, I_доп = 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, I_доп = 140 А, R₀ = 0,64 Ом/км, Х₀ = 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, I_доп = 84 А.

Активные и индуктивные сопротивления голых проводов представлены в таблице 9.

Для воздушной линии выбран провод АС-10, I_доп = 84 А, R₀ = 3,12 Ом/км, Х₀ = 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, I_доп = 111 А, R₀ = 2,06 Ом/км, Х₀ = 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, I_доп = 140 А не превышает допустимую потерю напряжения, для воздушной линии провод АС-10, I_доп = 784 А превышает допустимую потерю напряжения, поэтому был выбран провод АС-16, I_доп = 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?

Практическая работа №3