Меню

Сечение провода допустимая величина потери напряжения

Правильный выбор поперечного сечения проводника для подключения электрооборудования (с примерами)

Довольно часто перед электриками встаёт вопрос выбора сечения кабеля или провода для подключения какого либо электрооборудования или целого объекта. Как правило, человек находит в интернете таблицу «сечение провода – допустимый ток» и выбирает исходя из неё.

К чему может привести такой выбор провода:

  1. В такого рода таблицах не учитывается длина кабеля, а точнее, его сопротивление, что может вызвать пониженное значение напряжения на конце линии, недостаточное для нормальной работы подключенного электрооборудования.
  2. В случае с оборудованием со значительными значениями пускового тока (например, асинхронные электродвигатели), оборудование не сможет войти в свой рабочий режим, так же, будет оказано влияние на других потребителей подключенных от данной линии.
  3. Экономическая необоснованность при выборе сечения проводника большего значения «с запасом».
  4. Нарушение правил устройства электроустановок (ПУЭ) и Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭЭП).
  5. Нет возможности проверить правильность составления таблицы.

Основные этапы при определении сечений проводников

Блок схема различных этапов при выборе сечения проводников

При выборе сечения кабелей и проводов необходимо исходить из условий:

  1. Определения расчётного тока (мощностей) для подключаемого электрооборудования.
  2. Допустимой потери напряжения (падение напряжения на подключаемом электрооборудовании). На данном этапе рассчитывается поперечное сечение проводников исходя из токовой нагрузки и протяженности линии. Например, для электродвигателей в момент подачи напряжения, допускается такое падение напряжения, которое обеспечивает необходимый пусковой момент, также не должна нарушаться работа других потребителей электроэнергии. Это определено нормами качества электрической энергии ГОСТ 13109-97, ПУЭ, а также в технической документации на конкретный тип оборудования.
  3. Нагревания проводников определённого типа (допустимому длительному току). Выбор сечений проводников по нагреву (Одноимённый параграф в ПУЭ). Величина тока в проводнике определённого сечения должна быть не больше определённого значения. Данный параметр зависит от выбранного типа изоляции кабеля и места его прокладки.
  4. Механической прочности жил проводников для различных типов электроустановок.
    Устанавливается минимально допустимое сечение проводника даже в том случае, когда проводник проходит по всем остальным параметрам (определенно в правилах устройства электроустановок).
  5. Определения сечения проводников по экономической плотности тока (Одноимённый параграф в ПУЭ). Экономически обоснованное сечение проводника. (На практике применяется в основном для расчёта крупных объектов)
  6. Проверка надёжности действия токовой защиты при коротком замыкании для выбранного сечения и длины проводников (производится на этапе расчёта аппаратов защиты).

(Все ГОСТы, упомянутые в тексте на момент написания статьи 28.05.2018г – действующие)

Определение расчетных значений (мощностей) и токовых нагрузок электрооборудования

Задача расчёта мощностей нагрузок, не такая простая задача, как может показаться изначально. Например, определение мощности таких нагрузок как лампы накаливания, электроплиты не представляет каких либо затруднений, так как данный вид нагрузки потребляет определённую номинальную мощность, и данное значение может быть взято за расчетное.

Сложнее дело обстоит с электродвигателями, у которых значение потребляемой из сети мощности, напрямую зависит от механического момента вращения, соединенного с механизмом – металлообрабатывающий станок, вентилятор вентиляционной установки, циркуляционный насос и т. п.

Фактическая мощность, потребляемая в определённый момент времени электродвигателем, может значительно отличаться от указанной в паспортных данных номинальной мощности. Например, фактическая потребляемая мощность электродвигателя насоса может меняться в зависимости от: изменения состава перекачиваемой среды, давления в трубопроводе и т. п. Двигатель может оказаться как перегруженным, так и недогруженным.

Тем самым, расчёт мощности для определённой группы потребителей, ещё более усложняется.

Расчетную нагрузку для токоведущих жил необходимо принять наибольшую возможную нагрузку, как наиболее тяжелую для проводов и кабелей линии.

Под наибольшей нагрузкой следует понимать не кратковременный ее всплеск (скачок), а наибольшее усреднённое значение за получасовой период времени.

Расчетная нагрузка группы электрооборудования определяется по формуле:

Kс — коэффициент спроса для режима наибольшей нагрузки (мощности), учитывающий наибольшее возможное число подключенного электрооборудования группы. Для электродвигателей коэффициент спроса должен учитывать также значение параметра их загрузки;

Pу — номинальная электрическая мощность подключаемой группы электрооборудования, равная сумме всех номинальных мощностей подключаемого электрооборудования (кВт).

Значение расчетной мощности должно быть не менее номинальной потребляемой мощности, наибольшего из подключаемого электроприемника.

Коэффициент спроса для одного электроприемника (одиночная нагрузка), следует принимать равным единице.

Коэффициенты спроса для каждого типа электрооборудования свои, для их определения следует руководствоваться СП 31-110-2003.

Определение расчётного тока для трёхфазного электрооборудования 380 В

Для дальнейших расчётов сечения проводников по условию нагревания, а так же по условию допустимой потери напряжения, необходимо рассчитать величину расчетного тока линии. Для трехфазного электрооборудования величина расчетного тока (Ампер) определяется по формуле:

P — Расчетная мощность всего подключаемого электрооборудования, кВт;
Uн — номинальное напряжение питания, равное междуфазному значению (линейному) Вольт;
cos ф— коэффициент мощности одиночного электрооборудования или среднее значение всего подключаемого оборудования.

Определение расчётного тока для однофазного электрооборудования 220 В

Величина расчетного тока (Ампер) для однофазного электроприемника или для группы приемников, подключенных к одной фазе сети трехфазного тока, определяется по формуле:

Пример №1.

Необходимо определить расчётный ток для столярной мастерской, запитанной от четырехпроводной линии номинальным напряжением 380/220 В.
В мастерской планируется установить :

  • 10 асинхронных электродвигателей, суммарной номинальной мощностью Py1=18 кВт.
  • Освещение состоящие из ламп накаливания суммарной мощностью Py2=1,3 кВт.
  • Шесть бытовых штепсельных розеток (для подключения различной оргтехники); Pу3= 0,06 кВт

Согласно СП 31-110-2003 коэффициент спроса (Kс) для металлообрабатывающих и деревообрабатывающих станков в мастерских, принимается при числе работающих электроприемников до 3 Kс = 0,5.

Коэффициент спроса для расчета групповой сети рабочего освещения, распределительных и групповых сетей эвакуационного и аварийного освещения зданий следует принимать Kс = 1

Установленная мощность штепсельной розетки, принимаем за 0,06 кВт коэффициент Kс = 1.

При смешанном подключении общего рабочего освещения и розеточной сети, расчетную нагрузку следует сложить.

Определяем расчётную нагрузку электродвигателей:

Освещения и розеток:

Определяем расчётную нагрузку розеток:

Суммарная расчётная нагрузка:

Расчетный ток определяем по формуле (2):

Определение поперечного сечения проводов или кабелей по условию допустимой потери напряжения

Выбор поперечного сечения проводников в кабельной сети должен производиться по допускаемой потере напряжения, которая устанавливается с таким расчетом, чтобы отклонения напряжения для всего присоединенного к этой сети электрооборудования не выходили за пределы допустимого.

Номинальные напряжения на выходе систем электроснабжения (по ГОСТу 21128-83):

Номинальные напряжения по ГОСТу 21128-83

Согласно ГОСТу 13109-97:

  • Нормально допустимое значение установившегося отклонения напряжения — ±5.
  • Предельно допустимое значение установившегося отклонения напряжения — ±10.

Активное и индуктивное сопротивление линии

Активное сопротивление линии (Ом/км) равно:

Активное сопротивление линии

При расчете электросетей по потере напряжения активное сопротивление проводов всегда должно учитываться. Напротив, индуктивным сопротивлением линии в ряде случаев, можно пренебречь.

Значение индуктивного сопротивления проводников
Расчет сети по потере напряжения без учета индуктивного сопротивления проводов допустим в следующих случаях:

  • для сети постоянного тока;
  • переменного тока при cosφ = 1
  • для сетей, выполненных кабелями или изолированными проводами, проложенными в трубах на роликах или изоляторах, если их сечении не превосходят величин, указанных в таблице ниже.
Читайте также:  Изолятор шинный sm30 напряжение кв 1 высота мм 30

Таблица проводников
Формулы расчёта сечения проводников при заданной величине потери напряжения

Трёхфазная линия переменного тока:

Формулы расчёта сечения проводников трёхфазная линия

Двухпроводная линия переменного или постоянного тока:

Расчёт сечения проводников двухпроводная линия переменного или постоянного тока

Где γ — удельная проводимость материала проводов, м/(Ом×мм2);

Uн — номинальное напряжение сети, кВ (для трехфазной сети Uн — междуфазное напряжение);

∆Uдоп — допустимая потеря напряжения в линии, сечение которой определяется, %.

F — сечение проводников, мм2;

∑P∙L=P1∙L1+P2∙L2+…— сумма произведений нагрузок, протекающих по участкам линии, на длину этих участков; нагрузки должны выражаться в киловаттах, длины в метрах;

∑Iа∙L= Iа1 ∙L1+ Iа2 ∙L2+…— сумма произведений проходящих по участкам активных составляющих токов на длины участков;

Токи должны выражаться в амперах, длины — в метрах.

Активные составляющие тока (А) определяются умножением величин токов на величины коэффициентов мощности Iа = I∙ cos ɸ.

Пример расчёта минимального сечения по допустимой потере напряжения (без учета индуктивного сопротивления)

Важно! Необходимо помнить, что в данном расчёте мы находим значение минимального сечения, по допустимой потере напряжения на нагрузке, также в обязательном порядке необходимо проводить проверку по допустимому длительному току (нагревание кабеля).
Таблица в ПУЭ (глава 1.3)

Пример №2.

Определить необходимое сечение двухпроводной линии для прожекторов (на конце линии), с использованием ламп накаливания мощность по 900 Вт 3 штуки, общая длина линии 250 м, номинальное напряжение линии 220 В, допустимая потеря напряжения UДоп=5%, провода линии алюминиевые.

Определяем суммарную нагрузку:

Сумма произведений нагрузки на длину линии: ∑P∙L= 2,7 ∙ 250 = 675 кВт ∙ м.
Подставляем значения в формулу (7) и определяем сечения проводов линии:

Подставляем значения в формулу 7

Округляя до ближайшего (в большую сторону) стандартного сечения (выпускаемого промышленностью), выбираем сечение проводов линии.

Пример №3.

Определить сечение кабеля для подключения насоса (на конце линии), с использованием трёхфазного асинхронного двигателя механической мощностью на валу 5.5 кВт АИР100.

Помните ! Что на «шильдеке» двигателя указывается не электрическая мощность (потребляемая из сети) а механическая мощность на валу (ГОСТ Р 52776-2007).

cos ɸ = 0.89, КПД = 0.848, длина кабеля 130 м, номинальное напряжение линии 380 Вольт, допустимая потеря напряжения UДоп=5%, провода линии медные.

Таким образом, для дальнейших расчётов нам необходимо определить активную составляющую электрической мощности:

P2= 5.5/0.848 = 6.485 кВт.

Определяем расчётную нагрузку электродвигателя (коэффициент спроса для одиночной нагрузки Kс = 1):

Расчетный ток определяем по формуле (2):

Сумма произведений тока на длину линии: ∑I∙L= 11 ∙ 130 = 1430 A ∙ м.
Подставляем значения в формулу (6) и определяем сечения проводов линии:

Подставляем значения в формулу и определяем сечения проводов линии

Округляя до ближайшего (в большую сторону) стандартного сечения (выпускаемого промышленностью), определяем сечение проводов линии 2.5 мм2.

И еще иногда необходимо узнать точное значение потери напряжения в Вольтах, для этого служит формула:

Давайте подставим значения из примера №3:

И наоборот, если необходимо узнать процент отклонения (например при практических замерах):

Определение поперечного сечения кабелей и проводов по условию допустимого нагревания (допустимый длительный ток)

Протекающий электрический ток в проводнике непременно вызывает его нагрев. Одновременно с этим, происходит охлаждение проводников путем отдачи тепла в окружающую среду. С течением времени, температура проводников достигает определенного значения, которое в дальнейшем остается неизменным.

Максимальная допустимая температура для проводов и кабелей определяется условиями применяемых материалов для изоляции проводников и сечением токоведущих жил.

Величина длительного воздействия тока в проводниках, должна быть ограничена для того чтобы температура проводников не выходила за пределы установленных в правилах устройства электроустановок (ПУЭ. Глава 1.3). В противном случае, повышенная температура кабелей и проводов может вызвать быстрый износ изоляции проводников, что в свою очередь, приведет к аварийным ситуациям.

Пример №4.

Определить допустимую длительную токовую нагрузку для трехжильного кабеля с медными жилами с резиновой изоляцией поперечным сечением 2,5 мм2 при прокладке в земле и в воздухе.

По значению (Таблица 1.3.6. ПУЭ), находим для трехжильного кабеля указанного сечения и применяемых изоляционных материалов, допустимые нагрузки при прокладке в земле — 25 Ампер и в воздухе— 38 Ампер

Как мы видим, значение допустимой токовой нагрузки на один и тот же тип кабеля, меняется в зависимости от условий прокладки (условий охлаждения проводников: лучше всего охлаждение кабеля происходит при прокладке в земле, хуже — при прокладке в воздухе).

На данном этапе мы проверяли сечение кабеля выбранного нами (в примере № 3) по допустимой потере напряжения на соответствие условиям нагревания.

Так же, выбранное нами сечение, соответствует требованиям механической прочности (ПУЭ 3.4.4. ГОСТ Р 50571.5.52-2011).

Также необходимо помнить, что всегда требуется проверка надежности действия токовой защиты при коротком замыкании в удаленных точках сети, при выбранном сечении и длине проводников (будет рассмотрено в следующих публикациях).

Заключение

В данном материале были описаны основные виды расчетов применяемых при выборе поперечных сечений проводников для кабелей и проводов по условию воздействия длительных токов (нагревания), по допустимой потере напряжения. Что является основными критериями в практических расчётах для большинства случаев.

Сечение проводов и кабелей для любого участка сети должно удовлетворять всем этим требованиям. Но во многих случаях решающее значение при выборе сечения имеет одно из упомянутых условий.

Так же хотелось отметить, что для некоторых условий (как правило, для крупных объектов), также необходимо учитывать следующие параметры:

  • Поправку на температуру окружающей среды.
  • Поправка на число кабелей, проложенных совместно.
  • Поправку на повторно-кратковременный и кратковременный режим работы.
  • Выбор сечения проводников по экономической плотности тока.

Как правило, сечение проводников в кабельной линии большой протяженностью и воздушные линии электропередач различного назначения, в первую очередь производится расчёт по допустимому падению напряжения. Расчет, но условиям воздействия длительного тока (нагревания) имеет в данном случае поверочный характер, так как поперечные сечения проводов, выбранные по допустимой потере напряжения, удовлетворяют условиям нагревания.

В связи с этим, поперечные сечения кабелей и изолированных проводов силовых сетей промышленных объектов с большой плотностью нагрузки при относительно малой протяженностью линий, определяется, прежде всего, по условиям нагревания (допустимым значением тока для определённого типа проводника). Сечения же протяженных и слабонагруженных линий, определяются допустимым значением потери напряжения и условием механической прочности. В данном случае расчёт допустимой потери напряжения носит поверочный характер.

Читайте также:  Напряжение короткого замыкания нами 110

Источник



Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению

Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению

Потери электроэнергии – неизбежная плата за ее транспортировку по проводам, вне зависимости от длины передающей линии. Существуют они и на воздушных линиях электропередач длиною в сотни километров и на отрезках электропроводки в несколько десятков метров домашней электрической сети. Происходят они, прежде всего потому, что любые провода имеют конечное сопротивление электрическому току. Закон Ома, с которым каждый из нас имел возможность познакомиться на школьных уроках физики, гласит, что напряжение (U) связано с током (I) и сопротивлением (R) следующим выражением:

из него следует что чем выше сопротивление проводника, тем больше на нем падение (потери) напряжения при постоянных значениях тока. Это напряжение приводит к нагреву проводников, который может грозить плавлением изоляции, коротким замыканием и возгоранием электропроводки.

При передаче электроэнергии на большие расстояния потерь удается избегать за счет снижения силы передаваемого тока, достигается это многократным повышением напряжения до сотен киловольт. В случае низковольтных сетей, напряжением 220 (380) В, потери можно минимизировать только выбором правильного сечения кабеля.

Почему падает напряжение и как это зависит от длины и сечения проводников

Для начала остановимся на простом житейском примере частного сектора в черте города или большого поселка, в центре которого находится трансформаторная подстанция. Жильцы домов, расположенных в непосредственной близости к ней жалуются на постоянную замену быстро перегорающих лампочек, что вполне закономерно, ведь напряжение в их сети достигает 250 В и выше. В то время как на окраине села при максимальных нагрузках на сеть оно может опускаться до 150 вольт. Вывод в таком случае напрашивается один, падение напряжение зависит от длины проводников, представленных линейными проводами.

Конкретизируем, от чего зависит величина сопротивления проводника на примере медных проводов, которым сегодня отдается предпочтение. Для этого опять вернемся к школьному курсу физики, из которого известно, что сопротивление проводника зависит от трех величин:

  • удельного сопротивления материала – ρ;
  • длины отрезка проводника – l;
  • площади поперечного сечения (при условии, что по всей длине оно одинаковое) – S.

Все четыре параметра связывает следующее соотношение:

очевидно, что сопротивление растет по мере увеличения длины проводника и падает по мере увеличения сечения жилы.

Для медных проводников удельное сопротивление составляет 0.0175 Ом·мм²/м, это значит, что километр медного провода сечением 1 мм² будет иметь сопротивление 17.5 Ом, в реальной ситуации оно может отличаться, например, из-за чистоты металла (наличия в сплаве примесей).

Для алюминиевых проводников величина сопротивления еще выше, поскольку удельное сопротивление алюминиевых проводов составляет 0.028 Ом·мм²/м.

Теперь вернемся к нашему примеру. Пусть от подстанции до самого крайнего дома расстояние составляет 1 км и электропитание напряжения 220 вольт до него проложено алюминиевым проводом марки А, с минимальным сечением 10 мм². Расстояние, которое необходимо пройти электрическому току складывается из длины нулевых и фазных проводов, то есть в нашем примере необходимо применить коэффициент 2, таким образом максимальная длина составит 2000 м. Подставляя наши значения в последнюю формулу, получим величину сопротивления равную 5.6 Ом.

Много это или мало, понятно из упомянутого выше закона Ома, так для потребителя с номинальным током всего 10 ампер, в приведенном примере падение напряжения составит 56 В, которые уйдут на обогрев улицы.

Конечно же, если нельзя уменьшить расстояние, следует выбрать сечение проводов большей площади, это касается и внутренних проводок, однако это ведет к увеличению затрат на кабельно-проводниковую продукцию. Оптимальным решением будет правильно рассчитать сечения проводов, учитывая максимальную допустимую нагрузку.

Смотрите также другие статьи :

К помещениям первой категории относятся сухие помещения с нормальными климатическими условиями, в которых отсутствуют любые из приведенных выше факторов. Такая характеристика может соответствовать, например складскому помещению.

На практике синусоидальные напряжения электрических сетей подвержены искажениям и вместо идеальной синусоиды на экране осциллографа мы видим искаженный, испещренный провалами, зазубринами и всплесками сигнал. Эти искажения следствие влияния гармоник – паразитных колебаний кратных основной частоте сигнала, вызванных включением в сеть нелинейных нагрузок.

Источник

Расчет сечений проводов по допустимой потере напряжения

Полный текст Вакансии Курсы Консультации

Расчет сечений проводов по допустимой потере напряжения

1. Общие положения методов.

2. Расчет сечений проводов из условия постоянства сечений на участках.

3. Расчет сечений проводов из условия минимального расхода проводникового материала.

4. Расчет сечений проводов из условия минимума потерь мощности в сети.

5. Этапы расчета при разных условиях.

6. Сравнительная характеристика методов.

Общие положения методов

Строго говоря, методы выбора сечений по допустимой потере напряжения, разработаны для проводников, выполненнных из цветного металла в сети нап-ряжением до 35 кВ включительно. Методы разработаны исходя из допущений принятых в сетях такого напряжения.

В основу методов определения сечения по допустимой потере напряжения положено то обстоятельство, что величина реактивного сопротивления проводни-ков x0 практически не зависит от сечения провода F:

· для воздушных ЛЭП x0 = 0,36 — 0,46 Ом/км;

· для кабельных ЛЭП напряжением 6 – 10 кВ x0 = 0,06 — 0,09 Ом/км;

· для кабельных ЛЭП напряжением 35 кВ x0 = 0,11 — 0,13 Ом/км.

Величина допустимой потери напряжения в ЛЭП рассчитывается по мощностям и сопротивлениям участков по формуле:

и складывается из двух составляющих – потери напряжения в активных сопротивлениях и потери напряжения в реактивных сопротивлениях .

Учитывая обстоятельство, что x0 практически не зависит от сечения провода, величину можно вычислить до расчета сечения проводника, задавшись средним значением реактивного сопротивления x0ср в указанных диапазонах его изменения:

По заданной величине допустимой напряжения в ЛЭП рассчитывают долю потери напряжения в активных сопротивлениях:

В выражении для расчета потери напряжения в активных сопротивлениях

от сечения зависит параметр ,

где удельная проводимость материала провода.

Если ЛЭП состоит только из одного участка, то величину сечения можно определить из выражения для :

При большем количестве участков ЛЭП, для расчета сечений проводников нужны дополнительные условия. Их три:

· постоянство сечений на всех участках F=const;

· минимальный расход проводникового материала min;

· минимальные потери активной мощности min.

Расчет сечений проводов из условия постоянства сечений на участках

Часто из практических соображений для однотипности проектируемой ЛЭП ее участки выполняют проводом одной марки. В этом случае формула для расчета величины потери напряжения в активных сопротивлених может быть представ-лена следующим образом:

Читайте также:  Неравномерное распределение напряжение вдоль гирлянды изоляторов

Откуда находится величина сечения провода:

Полученную величину сечения округляют до ближайшего стандартного. Для него по справочнику определяют значения r0 и x0. Проверочным расчетом определяют действительную потерю напряжения

и сравнивают ее с допустимой. Если действительная величина потери напряжения больше допустимой величины, то сечение увеличивают до следующего стандартного и расчет повторяют.

Проверочный расчет не выполняется, если сечение округляют до ближайшего большего значения, а действительная величина x0 этого провода меньше x0 ср.

Окончательно выбранное сечение проверяют по нагреву:

Расчет сечений проводов из условия минимального расхода

проводникового материала

У ЛЭП, которые питают несколько потребителей, нагрузка уменьшается по мере удаления от источника питания. Применение на ЛЭП проводов одного сечения, хотя и выгодно в эксплуатационном и строительном аспектах, не всегда выгодно экономически. На последних участках провод всегда недогружен. Это приводит к перерасходу проводникового материала.

Таким образом, необходимо знать как должны уменьшаться величины сечений по мере удаления от источника питания, чтобы не превысить величину и обеспечить максимальную экономию проводникового материала.

Рассмотрим ЛЭП с двумя нагрузками (рис. 11.1).

В приведенной сети известными являются:

· мощности нагрузок в узлах;

· допустимая потеря напряжения.

Необходимо определить сечения проводов на участках из условия min.

Мощности участков сети определяются по I закону Кирхгофа, начиная от конечной точки (точки 2):

Задавшись x0ср, рассчитаем потерю напряжения в реактивных сопротивлениях:

и долю потери напряжения в активных сопротивлениях:

Предположим, что нам известна величина потери напряжения в активном сопротивлении 1-го участка . Тогда величина потери напряжения в активном сопротивлении 2-го участка составит:

В этом случае сечения на участках будут равны:

Расход проводникового материала в сети на фазу составит:

В этой формуле все величины известны, кроме . Для определения минимума расхода проводникового материала необходимо взять частную производную по неизвестной величине и приравнять ее к нулю:

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Умножим и разделим левую часть равенства на P1, а правую часть – на P2. Получим выражение:

Умножим обе части равенства на . Получаем:

В этой формуле выражения

представляют собой квадраты сечений участков ЛЭП.

Формулу (11.1) можно представить следующим образом:

Таким образом, мы получили условие, при соблюдении которого при расчете сечений участков ЛЭП, потеря напряжения не превысит допустимой величины при минимальном расходе проводникового материала.

Этот вывод можно распространить на любое количество участков ЛЭП.

Величина является постоянной для заданной ЛЭП и определяется по допустимой потере напряжения в активных сопротивлениях:

Зная величину kр, определяют сечение каждого участка ЛЭП:

Сечения проводов округляют до ближайших стандартных и проверяют по потере напряжения и нагреву. Если сечения не удовлетворяют допустимой потере напряжения, то увеличивают сечения на тех участках, величина потери напряжения на которых наибольшая.

Расчет сечений проводов из условия минимума потерь мощности в сети

Сечения проводов, выбранные по условию минимума расхода проводникового материала, не обеспечивают минимальных потерь мощности.

Найдем сечения проводов, которые отвечают условию min.

Для ЛЭП, приведенной на рис. 11.1, потери активной мощности рассчитываются по формуле:

Обозначим объем проводникового материала одной фазы на всей ЛЭП через V, на первом участке – V1. Тогда величины сечений участков будут равны:

Подставим эти выражения в формулу (11.2) и получим:

В этой формуле все величины известны, кроме V1. Для определения минимума потерь активной мощности необходимо взять частную производную по неизвестной величине и приравнять ее к нулю:

Сократим полученное выражение на :

Так как , а , то формулу (11.3) можно переписать следующим образом:

Выразим мощности участков через токи и номинальное напряжение ЛЭП:

Отношение тока к сечение называется плотностью тока (А/мм2). Таким образом, получено условие, при выполнении которого при выборе сечений, потери активной мощности будут наименьшими:

= const.

Значение плотности тока определяется по допустимой доле потери напряжения в активных сопротивлениях:

Сечения на участках рассчитываются по токам участков:

Сечения проводов округляют до ближайших стандартных и проверяют по потере напряжения и нагреву. Если сечения не удовлетворяют допустимой потере напряжения, то увеличивают сечения на тех участках, величина потери напряжения на которых наибольшая.

Этапы расчета при разных условиях

Выбор сечений по допустимой потере напряжения выполняется по следующему алгоритму:

1. Задаются значением x0ср в указанных диапазонах его изменения.

2. Вычисляют долю потери напряжения в реактивных сопротивлениях .

3. Вычисляют допустимую потерю напряжения в именованных единицах:

4. Вычисляют допустимую долю потерь напряжения в активных сопротивлениях .

5. Рассчитывают сечение провода, исходя из заданного условия.

5.1 постоянство сечений на всех участках: F=…;

5.2 минимальный расход проводникового материала: kр = … → F=…;

5.3 минимальные потери активной мощности: = … → F=….

6. Сечения проводов округляют до ближайших стандартных и проверяют по потере напряжения (общая формула):

7. Если сечения не удовлетворяют допустимой потере напряжения, то увеличивают сечения на тех участках, величина потери напряжения на которых наибольшая. Проверку повторяют.

8. Окончательно выбранное сечение проверяют по нагреву:

Сравнительная характеристика методов

Определение сечения по допустимой потере напряжения применяют к линиям местных сетей, сечения которых не выбирают по экономической плотности тока.

Выбор сечения по условиям минимального расхода проводникового материала ( min) и минимальных потерь активной мощности ( min) дают более экономичные результаты, чем при условии постоянства сечений на всех участках (F=const).

Выбор сечения при условии min приводит к экономии капитальных вложений и постоянных эксплуатационных расходов (обслуживание и ремонт ЛЭП). Метод применяют для потребителей с малым числом использования максимальной нагрузки Тм и малых токовых нагрузках. Для потребителей с большими токовыми нагрузками и значительной величиной Тм лучше использовать метод выбора сечений из условия min. Это приводит к уменьшению переменных эксплуатационных расходов, связанных с потерями мощности (электроэнергии) в ЛЭП.

Выбор сечения по экономической плотности тока учитывает оба фактора. Поэтому метод является основным.

Если длина ЛЭП велика, то сечение, выбранное по экономической плотности тока jэк, может не обеспечить допустимую потерю напряжения. Это приводит к необходимости пересчета сечения. Поэтому нужно сначала определить плотность тока из условия допустимой потери напряжения . Эту плотность тока сравнивают с экономической. Сечение рассчитывают по плотности тока, величина которой меньше.

Источник

Adblock
detector