Меню

Проверка сечений проводников по потере напряжения

Выбор сечений жил кабелей и проверка их по потере напряжения

date image2018-02-13
views image1170

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Выбор минимального значения проводников по нагреву током продолжительного режима, по термической стойкости и механической Прочности, а также по допустимой потере напряжения проводят исходя изтехнических соображений. Сравнение сечений, выбранных по указанным критериям, определяет наибольшее из них, по которому выбирается стандартное, при этом не принимаются во внимание экономические соображения, учет которых приводит к увеличению сечения проводника а следовательно и капитальных вложений. Увеличение сечения проводников приводит к снижению потерь электрической энергии при ее передаче икапитальные вложения довольно быстро окупаются за счет снижения потерьэлектроэнергии.

Исходя из длительно допустимой температуры нагрева для всех применяемых на практике марок проводов и кабелей и способа их прокладки. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) регламентированы длительно допустимые токовые нагрузки. Поэтому проводники по нагреву выбирают путем сравнения расчетного тока нагрузки с длительно допустимым током:

Расчетным током для кабельных и воздушных линий, питающих одиночные нагрузки, является номинальный ток этих электроприемников:

гдеРном – номинальная мощность электроприемника, кВт; Uном— номинальная напряжение сети, кВ; – номинальный коэффициент мощности электроприемника; ?ном –номинальный к.п.д. электроприемника.

Расчетный ток для линий, питающих группу электроприемников, определяют с учетом коэффициента максимума или спроса, (А):

где Ррасч. – активная расчетная мощность группы электроприемников, кВт; – средневзвешенный коэффициент мощности группыэлектроприемников.

Расчетный ток (А) для выбора сечения проводов и кабелей по нагреву для подключения распределительного пункта питающего высоковольтные двигатели и понижающий трансформатор:

где – сумма активных составляющих расчетного токавысоковольтных двигателей, А; – сумма активных составляющих тока трансформатора, А; ?с – к.п.д. сети (для ВЛ ?с=0,94÷0,95, для КЛ ?с=0,97÷0,99); – сумма реактивныхсоставляющих расчетного тока высоковольтных двигателей. А;

– сумма реактивных составляющих расчетных токовтрансформаторов,А.

Потери напряжения в линии с сосредоточенной на конце нагрузкой, кВ:

где Iрас–расчетный ток линии, А; r и х удельное активное и реактивноесопротивления линии, Ом/км; cosφ— расчетный коэффициент мощности в конце линии; l — длина линии, км.

Определяем расчетный ток для выбора кабелей для питания одиночных электроприемников высокого напряжения.

Для двух высоковольтных шаровых мельниц одинаковой мощности

Длительно допустимый ток:

Аналогично находим расчетный ток для клинкерной мельницы, номинальной мощностью 1500 кВт, дозаторов с Рн=4 кВт, элеваторов с ,элеваторов с , конвейеров с Рн=7,5 кВт, насоса с Рн=160 кВт, кранов с Рн=11 кВт.

Выбор сечения проводов воздушных линии электропередачи выполним по экономической плотности тока j3. При Т>4200ч экономическая плотностьj3=1,3. Экономические сечения каждой линии составляют:

Мельница шаровая:

Округлив полученное сечение до номинального S=110 мм 2 , выбираем силовой бронированный кабель, с медными круглыми жилами марки ВБбШв3×110.

Аналогично выбираем сечения проводов для клинкерной мельницы. Экономическое сечение потребителя равна S=142,3 мм 2 , округляя полученное сечение до номинального S=150 мм 2 , выбираем кабель марки ВБбШв 3×150.

Выбираем кабель, питающий трансформаторную подстанцию.

Округлив полученное сечение до номинальногоS=150мм 2 , выбираем силовой кабель марки ВБбШв-Зх150.

Выбор сечений кабелей для низковольтных электроприемников осуществляется как для высоковольтных двигателей.

Длительный допустимый ток:

Округлив полученное сечение до номинального S = 15 мм 2 , выбираем силовой кабель марки ВБбШв-Зх15.

Аналогично рассчитываем сечения кабелей остальных потребителей. Результаты заносим в таблице 4.5.

Произведем расчет потери напряжения для потребителей и результаты занесем в таблицу. Мельница шаровая 1 питается от РУ кабелем длиной l=90м. Следовательно, полная потеря напряжения равна потере в кабельныхлиниях, (кВ).

где Uкл – потери на кабельной линии, кВ.

Находим значение потерь напряжения кабельной линии:

Источник



Проверка выбранного сечения кабеля по допустимой потере напряжения

Цель работы

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

Читайте также:  Определить уровень нервного 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.

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
Читайте также:  Что делать если напряжение сети меньше 220

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, 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?

Читайте также:  Переменный ток опаснее постоянного при каком напряжении

3.Как осуществляется проверка кабеля по допустимой потере напряжения?

Источник

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В независимо это электродвигатель или другая нагрузка. Сводится к определению длительно допустимых токов, то есть подбирается такое сечение кабеля, которое позволяет выдерживать длительно расчетные токи для заданного участка, без нанесения ущерба кабелю. Значения допустимых длительных токов для кабелей и проводов указаны в ПУЭ таблицы 1.3.4 – 1.3.30, ГОСТ 31996-2012, либо использовать каталожные данные завода-изготовителя.

Длительно допустимый ток:

  • для электроприемников:

Длительно допустимый ток для электроприемников

Длительно допустимый ток для электродвигателя

При выборе сечения кабеля нужно учитывать поправочные коэффициенты на землю и воздух при прокладке кабеля, см ПУЭ таблицы 1.3.3, 1.3.23, 1.3.26.

Определение фактического длительно допустимого тока с учетом поправочных коэффициентов в соответствии с ПУЭ определяется по формуле:

фактически допустимый ток

  • Iд.т. – длительно допустимый ток для выбранного сечения кабеля, выбирается по ГОСТ 31996-2012 или определяется по каталогам завода-изготовителя.
  • k1 – поправочный коэффициент учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбирается по таблице 1.3.3 ПУЭ.

ПУЭ таблица 1.3.3 выбирается коэффициент k1

  • k2 – поправочный коэффициент, который учитывает удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ таблица 1.3.23.

ПУЭ таблица 1.3.23 выбирается коэффициент k2

  • k3 – поправочный коэффициент, учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), выбирается по ПУЭ таблица 1.3.26.

ПУЭ таблица 1.3.26 выбирается коэффициент k3

При этом должно выполняться условие:

Проверка сечения по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите:

Сечение кабеля (провода), по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите, определяется по формуле:

Проверка сечения по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите

  • Iзащ. – ток уставки при котором срабатывает защитный аппарат;
  • kзащ. – коэффициент кратности длительно допустимого тока кабеля (провода) к току срабатывания защитного аппарата.

Данные значения Iзащ. и kзащ. Можно определить по таблице 8.7 [Л5. с. 207].

Таблица 8.7 определения Iзащ. и kзащ.

Проверка сечения на механическую прочность

Выбранное сечение кабеля (провода) должно быть не менее приведенного в ПУЭ таблица 2.1.1.

ПУЭ таблица 2.1.1 выбирается сечение кабеля по механической прочности

Проверка сечения по потере напряжения

После того как Вы выбрали сечение кабеля по длительно допустимому току, нужно проверить кабель на допустимые потери напряжения. То есть отклонение напряжения присоединенного к этой сети токоприемников не выходило за пределы допустимого.

Согласно нормам допускаются следующие пределы отклонений напряжения на зажимах токоприемников [Л1. с 144].

Пределы отклонений напряжения на зажимах токоприемников

Потеря напряжения ∆U для трехфазной линии определяется по формулам [Л1. с 144]:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

Пределы отклонений напряжения в конце линии

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

Пределы отклонений напряжения по длине линии

  • Iрасч. – расчетный ток, А;
  • L – длина участка, км;
  • cosφ – коэффициент мощности;
  • r0 и x0 — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л2.с 48].

Значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5

Потерю напряжения ∆U для трехфазной линии, можно определить по упрощенным формулам:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

Потеря напряжения по упрощенной формуле в конце линии

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

Потеря напряжения по упрощенной формуле по длине линии

  • Р –расчетный мощность, Вт;
  • L – длина участка, м;
  • U – напряжение, В;
  • γ – удельная электрическая проводимость провода, м/Ом*мм2;
  • для меди γ = 57 м/Ом*мм2;
  • для алюминия γ = 31,7 м/Ом*мм2;

Потерю напряжения ∆U для постоянного и однофазного переменного тока, можно определить по упрощенным формулам:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

Потеря напряжения для постоянного и однофазного переменного тока в конце линии

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

Потеря напряжения для постоянного и однофазного переменного тока по всей длине линии

где:
s – сечение кабеля, мм2;

1. Справочная книга электрика. Под общей редакцией В.И. Григорьева. 2004 г.
2. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
3. ГОСТ 31996-2012 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ.
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
5. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Издательство ТПУ. Томск 2006 г.

Источник

Adblock
detector