Выбор сечение проводников по допустимой потере напряжения по условиям постоянства сечения вдоль линии

Потеря напряжения в линиях электропередачи распределительных сетей, где обычно нет устройств для регулирования напряжения в течение суток, не должна превышать допустимых пределов, чтобы напряжение на шинах потребителей, питающихся по этим линиям, оставалось в рамках, предусмотренных стандартом. Расчет потери напряжения производится в двух случаях. Во-первых, для проверки сечения, уже выбранного по другим условиям, например, по условиям экономической целесообразности. И во-вторых, когда сечение выбирается непосредственно по потере напряжения, то есть когда заведомо известно, что потеря напряжения является определяющим техническим ограничением, и нет смысла проводить выбор по другим условиям. При проверке по потере напряжения уже выбранного сечения определяются параметры схемы замещения линии, а затем рассчитывается ее электрический режим (см. задачи главы 1 и 2), и полученная величина потери напряжения сравнивается с допустимой.При выборе сечения по условиям допустимой потери напряжения задача усложняется, поскольку потеря напряжения определяется не только активным сопротивлением линии, напрямую связанным с сечением, но и реактивным, которое от сечения зависит в очень малой степени. Если проектируемая линия состоит из нескольких участков, то задача выбора становится неопределенной и необходимо задаваться какими-то дополнительными условиями. В городских сетях с целью более удобного монтажа и обслуживания дополнительным условием обычно является равенство сечений по всем участкам. В коротких и обычно сильно загруженных сетях промышленных предприятий в качестве дополнительного условия принимают минимум потерь мощности. В протяженных сельских сетях чаще принимают минимум расхода проводникового материала. Площадь сечения проводов линии с расчетной нагрузкой, удовлетворяющая допустимой потере напряжения, определяется по выражению

s = P_р L /(g U_ном DU'_доп), (7.6)

где s – площадь сечения проводов, мм² ; g – удельная проводимость, принимаемая для алюминиевых проводов или жил – 31,7 м/(Ом×мм²), а для медных проводов – 53,1 м/(Ом×мм²); DU'_доп – допустимая потеря напряжения в линии при передаче активной мощности, определяемая выражением

DU'_доп = DU_доп – (Q_р х₀ L / U_ном), (7.7)

где DU_доп = (U_ном DU_доп %) / 100; P_p – расчетная активная мощность нагрузки; Q_p – расчетная реактивная мощность нагрузки; х₀ – индуктивное сопротивление фазы линии, Ом/км.

Индуктивное сопротивление фазы линии х₀ меняется незначительно с изменением площади сечения проводов линии. Поэтому расчет выполняют по среднему значению этого сопротивления, которое выбирают по справочным данным в зависимости от номинального напряжения питающей линии

Выбор сечения кабелей и проводов по потере напряжения

Сечение кабелей и проводов, выбранное из условий нагрева и согласованное о коммутационными возможностями аппаратов защиты, нужно проверять на относительную линейную потерю напряжения.

где U — напряжение источника электрической энергии, Uном - напряжение в месте присоединения приемника.

Допустимое отклонение напряжения на зажимах двигателей от номинального не должно превышать ±5 %, а в отдельных случаях оно может достигать +10 %.

В осветительных сетях снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещения и прожекторных установок наружного освещения не должно превышать 2,5 % номинального напряжения ламп, у ламп наружного и аварийного освещения — 5 %, а в сетях напряжением 12.,.42 В — 10 %. Большее снижение напряжения приводит к существенному уменьшению освещенности рабочих мест, вызывает снижение производительности труда и может привести к условиям, при которых зажигание газоразрядных ламп не гарантировано. Наибольшее напряжение на лампах, как правило, не должно превышать 105 % его номинального значения.

Повышение напряжения сетей внутреннего электроснабжения выше предусмотренного нормами не допустимо, так как оно приводит к существенному увеличению расхода электрической энергии, сокращению срока службы силового и осветительного электрооборудования, а иногда к снижению качества выпускаемой продукции.

Рис. 2. Расчет потери напряжения в трехфазной трехпроходной линии при выборе сечения кабелей и проводов: а - с одной нагрузкой на конце линии, б - с несколькими рапределенными нагрузками.

Проверку сечения проводников трехфазной трехпроводной линии с одной нагрузкой в конце ее (рис. 2, а), характеризуемой расчетным токомIp и коэффициентом мощности cos фи на относительную линейную потерю напряжения, выполняют так:

где Uном — номинальное линейное напряжение сети, В, Ro и Хо — соответственно активное и индуктивное сопротивление одного километра линии, выбираемое из справочных таблиц, Ом / км, Pр — расчетная активная мощность нагрузки, кВт, L — длина линии, км.

Для неразветвленной магистральной трехфазной трехпроводной линии постоянного сечения, несущей распределенные вдоль нее нагрузки с расчетными токами Ip1, Iр2,..., Iр и соответствующими коэффициентами мощности cos фи1, cos фи2,..., cos фи, удаленными от источника питания на расстояния L1, L2,..., Ln (рис. 2, б), относительная линейная потеря напряжения до наиболее удаленного приемника:

где Pрi активная мощность — расчетная i-й нагрузки, удаленной от источника питания на расстояние L.

Если расчетная относительная потеря напряжения dU получится выше допустимой нормами, приходится выбранное сечение увеличить с тем, чтобы обеспечить нормируемое значение этой величины.

При небольших сечениях проводов и кабелей индуктивным сопротивлением Хо можно пренебречь, что существенно упрощает соответствующие вычисления. в трехфазных трехпроводных распределительных сетях наружного освещения отличающихся значительной протяженностью, следует обращать внимание на правильное включение равноудаленных светильников, ибо в противном случае потери напряжения распределяются по фазам неравномерно и могут достигнуть нескольких десятков процентов по отношению к номинальному напряжению.

Схемы включения равноудаленных светильников наружного освещения: а - правильная, б - неправильная