Obliczanie sieci spadkowych

Odbiorcy energii elektrycznej działają normalnie, gdy ich zaciski są zasilane napięciem, dla którego przeznaczony jest dany silnik elektryczny lub urządzenie. Gdy energia elektryczna jest przesyłana przewodami, część napięcia jest tracona przez rezystancję przewodów, w wyniku czego na końcu linii, czyli u odbiorcy, napięcie jest mniejsze niż na początku linii .

Obniżenie napięcia odbiornika w porównaniu do normalnego wpływa na działanie pantografu, niezależnie od tego, czy chodzi o zasilanie, czy oświetlenie. Dlatego przy obliczaniu dowolnej linii elektroenergetycznej odchylenia napięcia nie powinny przekraczać dopuszczalnych norm, sieci wybrane z aktualnego obciążenia i przeznaczone do ogrzewania są z reguły sprawdzane przez utratę napięcia.

Strata napięcia ΔU nazywana różnicą napięcia na początku i na końcu linii (odcinek linii). Zwyczajowo podaje się ΔU w jednostkach względnych — względem napięcia znamionowego. Analitycznie spadek napięcia określa wzór:

gdzie P — moc czynna, kW, Q — moc bierna, kvar, rezystancja ro — linia, Ohm / km, xo — rezystancja indukcyjna linii, Ohm / km, l — długość linii, km, Unom — napięcie znamionowe , kV .

Wartości rezystancji czynnej i indukcyjnej (Ohm / km) dla linii napowietrznych wykonanych drutem A-16 A-120 podano w tabelach referencyjnych. Rezystancję czynną 1 km przewodów aluminiowych (klasa A) i stalowo-aluminiowych (klasa AC) można również wyznaczyć ze wzoru:

gdzie F jest przekrojem poprzecznym drutu aluminiowego lub przekrojem aluminiowej części przewodu AC, mm2 (przewodnictwo części stalowej przewodu AC nie jest brane pod uwagę).

Według PUE („Zasady dotyczące instalacji elektrycznych”), dla sieci elektroenergetycznych odchylenie napięcia od normy nie powinno przekraczać ± 5%, dla elektrycznych sieci oświetleniowych przedsiębiorstw przemysłowych i budynków użyteczności publicznej — od +5 do — 2,5%, dla mieszkalnych sieci elektryczne oświetlenie budynków i oświetlenie zewnętrzne ± 5%. Przy obliczaniu sieci wychodzą z dopuszczalnej utraty napięcia.

Biorąc pod uwagę doświadczenie w projektowaniu i eksploatacji sieci elektrycznych, przyjmuje się następujące dopuszczalne straty napięcia: dla niskiego napięcia - od szyn transformatora do najdalszego odbiorcy - 6%, a strata ta rozkłada się w przybliżeniu w następujący sposób : od stacji lub podstacji transformatorowej do wejścia na teren obiektu w zależności od gęstości obciążenia — od 3,5 do 5%, od wejścia do najbardziej oddalonego użytkownika — od 1 do 2,5%, dla sieci WN w czasie normalnym praca w sieciach kablowych — 6%, w sieci napowietrznej — 8%, w trybie awaryjnym sieci w sieciach kablowych — 10% iw antenie — 12%.

Uważa się, że trójfazowe linie trójprzewodowe o napięciu 6-10 kV pracują z równomiernym obciążeniem, to znaczy każda z faz takiej linii jest obciążona równomiernie. W sieciach niskiego napięcia, ze względu na obciążenie oświetleniem, uzyskanie równomiernego rozdziału między fazami może być trudne, dlatego najczęściej stosuje się tam układ 4-przewodowy z prądem trójfazowym 380/220 V. W tym system, silniki elektryczne są podłączone do przewodów liniowych, a oświetlenie jest rozdzielane między przewodami liniowymi i neutralnymi. W ten sposób następuje wyrównanie obciążenia trzech faz.

Przy obliczeniach można posługiwać się zarówno mocami wskazanymi, jak i odpowiadającymi tym mocom wartościami prądów.W liniach o długości kilku kilometrów, co w szczególności dotyczy linii o napięciu 6-10 kV, jest należy uwzględnić wpływ rezystancji indukcyjnej przewodu na spadek napięcia w linii.

Do obliczeń można przyjąć rezystancję indukcyjną przewodów miedzianych i aluminiowych równą 0,32-0,44 Ohm/km, a niższą wartość należy przyjąć przy małych odległościach między przewodami (500-600 mm) i przekrojach przewodu powyżej 95 mm2 i więcej przy odległościach 1000 mm i więcej oraz przekrojach 10-25 mm2.

Stratę napięcia w każdym przewodzie linii trójfazowej, biorąc pod uwagę rezystancję indukcyjną przewodów, oblicza się według wzoru

gdzie pierwszy człon po prawej stronie to składowa czynna, a drugi składowa reaktywna straty napięcia.

Procedura obliczania straty napięcia linii elektroenergetycznej z przewodami z metali nieżelaznych, z uwzględnieniem rezystancji indukcyjnej przewodów, jest następująca:

1. Ustawiamy średnią wartość rezystancji indukcyjnej dla drutu aluminiowego lub stalowo-aluminiowego na 0,35 Ohm / km.

2. Obliczamy obciążenia czynne i bierne P, Q.

3. Oblicz stratę napięcia biernego (indukcyjnego).

4. Dopuszczalny zanik napięcia czynnego określa się jako różnicę między określonym zanikiem napięcia sieciowego a zanikiem napięcia biernego:

5. Określ przekrój drutu s, mm2

gdzie γ Jest odwrotnością oporu właściwego ( γ = 1 / ro — przewodnictwo właściwe).

6. Wybieramy najbliższą standardową wartość s i znajdujemy dla niej rezystancję czynną i indukcyjną w odległości 1 km od linii (ro, NS).

7. Oblicz zaktualizowaną wartość utrata napięcia zgodnie z formułą.

Otrzymana wartość nie powinna przekraczać dopuszczalnego spadku napięcia.Jeśli okaże się to bardziej akceptowalne, będziesz musiał wziąć drut o większym (następnym) przekroju i obliczyć go ponownie.

Dla linii prądu stałego nie ma rezystancji indukcyjnej, a podane powyżej ogólne wzory są uproszczone.

Obliczanie strat napięcia prądu stałego w sieciach NS.

Niech moc P, W będzie przesyłana wzdłuż linii o długości l, mm, ta moc odpowiada prądowi

gdzie U jest napięciem nominalnym, V.

Rezystancja drutu na obu końcach

gdzie p jest rezystancją właściwą przewodu, s jest przekrojem przewodu, mm2.

Utrata napięcia sieciowego

To ostatnie wyrażenie umożliwia obliczenie strat napięcia w istniejącej linii przy znanym jej obciążeniu lub dobór przekroju przewodu dla danego obciążenia

Obliczanie jednofazowych sieci prądu przemiennego pod kątem strat napięcia.

Jeśli obciążenie jest czysto aktywne (oświetlenie, urządzenia grzewcze itp.), wówczas obliczenia nie różnią się od powyższego obliczenia linii stałej. Jeżeli obciążenie jest mieszane, tzn. współczynnik mocy różni się od jedności, to wzory obliczeniowe przyjmują postać:

spadek napięcia linii

i wymagany przekrój przewodu liniowego

Dla sieci dystrybucyjnej o napięciu 0,4 kV, która zasila linie technologiczne i inne odbiorniki elektryczne zakładów drzewnych lub drzewnych, sporządza się jej schemat projektowy i oblicza stratę napięcia dla poszczególnych sekcji. Dla wygody obliczeń w takich przypadkach użyj specjalnych tabel. Podajmy przykład takiej tabeli, która pokazuje straty napięcia w trójfazowej linii napowietrznej z przewodami aluminiowymi o napięciu 0,4 kV.

Straty napięcia określa się według następującego wzoru:

gdzie ΔU — strata napięcia, V, ΔUsection — wartość strat względnych, % na 1 kW • km, Ma — iloczyn przesyłanej mocy P (kW) przez długość linii, kW • km.