Допустимые потери напряжения: Секретная страница

Содержание

Падение напряжения в линии 0.4 кв. Допустимые потери напряжения в сетях освещения

Силовые сети внутри зданий по потере напряжения проверяют достаточно редко (во всяком случае я ), т.к. они имеют относительно небольшую длину, нагрузку и не так чувствительны к пониженному напряжению, а вот сети внутреннего освещения необходимо просчитывать всегда.

При проектировании внутреннего освещения перед проектировщиком встает вопрос: а какое допустимое значение потери напряжения в сетях освещения?

Для начала рассмотрим структурную схему питания светильника:

На схеме представлены 4 основных элемента:

трансформаторная подстанция;
вводно-распределительное устройство;
щит освещения;
светильник.

Между каждыми элементами цепочки передачи электроэнергии происходит падение напряжения.

Общие потери напряжения до светильника можно записать выражением:

∆U=∆U0+∆U1+∆U2

А теперь обратимся к нашим любимым СП 31-110-2003 и ТКП 45-4.

04-149-2009.

7. 23 С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.
9.23 В нормальном режиме работы при загрузке силовых трансформаторов в ТП, не превышающей 70 % от их номинальной мощности, допустимые (располагаемые) суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, учитывающие потери холостого хода трансформаторов и потери напряжения в них, приведенные ко вторичному напряжению, не должны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий не должны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5 %.

Отсюда следует, что ∆U=7,5%.

Возникает еще один вопрос: как распределить эти проценты по трем участкам?

Я предлагаю следующее распределение:

В наружных сетях, т. е. от трансформаторной подстанции до вводного устройства здания закладывать не более 4%. Это самое оптимальное значение, т.к. при меньшем значении необходимо будет значительно увеличивать сечение кабельной линии. В идеале нужно стремиться, чтобы эти потери были как можно меньше. На потери напряжения внутри здания у нас остается 3,5%. При нагрузке около 1кВт и длине группы порядка 40м вполне хватает 2%, чтобы не увеличивать сечение до 2,5мм 2 . Такие потери позволяют проектировать сети освещения кабелями сечением 1,5-2,5мм 2 , что является наиболее рациональным. На потери напряжения от ВРУ до ЩО остается 1,5%. Здесь я все-таки предлагаю заложить 1,0%, а оставшиеся 0,5% предусмотреть для резерва, которые можно будет добавить на любой участок в случае необходимости.

Правильное распределение потерь напряжения позволит сэкономить на кабелях. На мой взгляд это самое оптимальное распределение. Если ВРУ и ЩО находятся рядом, то ∆U1 можно взять меньше, соответственно ∆U2 будет больше.

P . S . Если сети внутреннего освещения очень маленькие, а объект находится достаточно далеко от ТП, то я считаю, что потери напряжения от ТП до ВРУ можно взять и 6%, чтобы не завышать сечение кабельной линии. Совсем недавно проектировал подобный объект. Расстояние до объекта (мойка) 450м, а нагрузка составляет 35кВт. Алюминиевый кабель 4×95мм 2 был выбран (заказчиком) по потере напряжения, как я понял с учетом 4%, я лишь отразил его в проекте. В данном случае можно смело было брать кабель на порядок ниже, т.к. сети освещения очень маленькие. Дешевле было бы даже запроектировать сети освещения сечением 2,5мм 2 , чем закладывать 450м кабеля 4×95мм 2 вместо 4×70мм 2 .

Нормативные документы

Условием выбора мощности трансформатора однотрансформаторных подстанций является их перегрузочная способность

Исходя из того, что расчетная нагрузка , то

принимаем ближайшей большей мощности трансформатор по шкале номинальных мощностей .Принимаем трансформатор ТМ-400.

Паспортные характеристики трансформатора:

S нт = 400 кВА

U к =4,5%(потеря напряжения на полном сопротивлении z трансформатора)

таблица 6.1

Номинальная мощность,	Сочетание напряжений,	Нпряжение к.з. %

7. Расчет сети 10кВ

Сечение ЛЭП выше 1 кВ рассчитываются по следующим критериям:

по допустимому току;

по экономической плотности тока.

по механической прочности

по условию короны

по допустимым потерям напряжения

Расчет сечения по допустимому току

Для реализации ВЛ-10 кВ принимаем провод марки АС, для которого на основании справочной информации из условия I доп > I р, где I доп – допустимая токовая нагрузка для соответствующего сечения. Исходя из условия (I доп) принимаем сечение с учётом механической прочности для ВЛ-10 кВ – 35 мм 2 , марка – АС-35, для которого I доп = 175 А.

Оценим сечение линии электропередач по экономической плотности тока. Принимаем для указанного потребителя электрической энергии число часов использования максимальной мощности Т м = 5000 ч в год.

Тогда в соответствии со справочной информацией принимаем значение экономической плотности тока j э = 1,1 А/мм 2 , тогда расчётное экономическое сечение определяется по формуле:

S э = I р / j э; мм 2 .

S э = 23,1/1,1 = 21 мм 2 .

Принимаем ближайшее значение. Итого на основании рассмотренных критериев принимаем большее сечение, т.е. провод марки АС-35.

8. Определение потерь напряжения в сети 10 кВ и трансформаторе.

Потери напряжения на участках линии высокого напряжения в вольтах определяются по формуле,

где Р – активная мощность участка, кВт,

Q – реактивная мощность участка, квар,

r о – удельное активное сопротивление провода, Ом/км,

х о – удельное реактивное сопротивление провода, Ом/км,

L – длина участка, км.

Потеря напряжения на участке сети высокого напряжения в процентах от номинального, определяется по ворожению,

Результаты расчетов сводятся в таблицу 8.1.

Таблица 8.1

Потери напряжения в трансформаторе определяются по формуле,

где S max – расчётная мощность, кВА;

S тр – мощность трансформатора, кВА;

U а – активная составляющая напряжения короткого замыкания, %;

U р – реактивная составляющая напряжения короткого замыкания, %.

активная составляющая напряжения короткого замыкания определяется по формуле,

где Р к.з . –потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт.

реактивная составляющая напряжения короткого замыкания определяется по формуле,

где U к.з . – напряжение короткого замыкания, %.

Коэффициент мощности определяется по формуле,

где Р р –расчётная активная мощность, кВт;

S р – расчетная полная мощность, кВА.

Правильный выбор электрооборудования, определение рациональных режимов его работы, выбор самого экономичного способа повышения коэффициента мощности дают возможность снизить потери мощности и энергии в сети и тем самым определить наиболее экономичный режим в процессе эксплуатации.

Потери мощности в линии определяются по формуле,

где I – расчётный ток участка, А;

r о – удельное активное сопротивление участка, Ом/км;

L – длина участка, км.

Энергии, теряемая на участке линии, определяется по формуле,

где  — время потерь, час.

Время потерь определяется по формуле,

где Т м – число часов использования максимума нагрузки, час.

Результаты расчётов заносятся в таблицу 8.2.

Таблица 8.2

Потеря мощности и энергии, теряемые в высоковольтных линиях, в процентах от потребляемой определяется по формуле,

Потери мощности и энергии в высоковольтной сети не должны превышать 10%.

Потери мощности в трансформаторе определяются по формуле,

где Р х.х – потери холостого хода трансформатора, кВт;

Р к.з – потери в меди трансформатора, кВт

 — коэффициент загрузки трансформатора.

Потери энергии в трансформаторе определяются по формуле,

Нормирование потерь в осветительных сетях

Потери напряжения в осветительных сетях приводят к снижению светового потока у наиболее удаленных от источника питания светильников. Поэтому в процессе проектирования освещения всегда следует рассчитывать величину ожидаемых потерь, в первую очередь в наиболее протяженных и нагруженных линиях. Способы расчета потерь в зависимости от схемы групповой линии подробно изложены в статье . В данной работе рассмотрим вопросы нормирования допустимых потерь.

Выполнять электрические сети с потерями, не превышающими допустимый уровень, необходимо для обеспечения требований по отклонению напряжения от номинального значения на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных светильников. Для общественных и жилых зданий в соответствии с первым абзацем пункта 7.23 Свода правил отклонения напряжения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Для осветительных сетей промышленных предприятий допускают аналогичные (±5% в нормальном режиме и ±10% в послеаварийном) отклонения напряжения от номинального значения. Данные требования можно найти в нормах технологического проектирования (НТП) «Проектирование осветительных электроустановок промышленных предприятий. Внутреннее освещение. 1996. ВНИПИ «Тяжпромэлектропроект»».

Выполнить приведенные требования при проектировании освещения проектировщик может лишь при условии, что службы эксплуатации электростанций и подстанций осуществляют регулировку напряжения в соответствии с пунктом 1. 2.23 ПУЭ: «Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3-20 кВ электростанций и подстанций, к которым присоединены распределительные сети, в пределах не ниже 105 % номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок этих сетей».

Так как проектировщик осветительной сети не может отвечать за действия служб эксплуатации подстанций, то в проекте освещения выполняется только расчет потерь напряжения.

В России главный законодатель по проектированию освещения, по существу, отсутствует, и, как следствие, вводимые в ГОСТы требования по потерям в осветительных сетях ни с кем не согласовываются. Поэтому в действующих на сегодняшний день ГОСТах и других руководящих документах можно найти различные подходы к нормированию потерь. Особенно сложно воспринимаются ГОСТы, представляющие собой перевод на русский язык международных стандартов МЭК, которые утверждены и введены в действие в России. В силу несоответствия некоторых технических понятий и определений в разных языках такие переводы часто вызывают неоднозначность принятых в них норм.

В своде правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003, требования которого учитывают и проектировщики, и инспекторы Ростехнадзора, в третьем абзаце пункта 7.23 установлена норма: «С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%». Здесь словосочетание «как правило» означает, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.

Допустимые потери в кабелях питающей сети (от шин 0,4 кВ ТП до ВРУ здания) указаны в действующей в настоящее время Инструкции по проектированию городских электрических сетей . В пункте 5.2.4. сказано: «Предварительный выбор сечений проводов и кабелей допускается производить исходя из средних значений предельных потерь напряжения в нормальном режиме: в сетях 10 (6) кВ не более 6 %, в сетях 0,38 кВ (от ТП до вводов в здания) не более 4 — 6 %.

Большие значения относятся к линиям, питающим здания с меньшей потерей напряжения во внутридомовых сетях (малоэтажные и односекционные здания), меньшие значения — к линиям, питающим здания с большей потерей напряжения во внутридомовых сетях (многоэтажные многосекционные жилые здания, крупные общественные здания и учреждения)».

Чтобы одновременно выполнить требования СП 31-110-2003 и РД 34.20.185-94 может потребоваться обеспечить суммарные потери в кабеле от ВРУ до щита освещения и в кабелях групповых линий не более 1,5% в малоэтажных и односекционных зданиях, и не более 2,5% в многоэтажных и многосекционных зданиях.

Во всех случаях расчет потерь должен начинаться со сбора информации о всех кабельных линиях (сечение жил, материал жил, длина) от ТП до щита освещения. Расчет возможных потерь в этих кабелях иногда позволяет увеличить допустимые потери в групповых линиях и этим снизить стоимость осветительной сети здания.

С 1 января 2013 года введен в действие «Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки», который является аутентичным переводом международного стандарта IEC 60364-5-52:2009. В нем в справочном приложении G «Падение напряжения в установках потребителей. Максимальное значение падения напряжения» приведены нормы падения напряжения между источником питания и любой точкой нагрузки: «Для установок низкого напряжения, питающихся непосредственно от общей системы электроснабжения низкого напряжения, допускаются потери 3% для освещения и 5% для других пользователей». При этом «когда длина электропроводки более чем 100 м, эти падения напряжения могут быть увеличены на 0,005% на метр электропроводки вне 100 м, но не более, чем на 0,5%». К сожалению, в данном ГОСТ нет конкретного указания, на что распространяются указанные потери: только от ВРУ здания до наиболее удаленного светильника, или от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного светильника. Но, по видимому, речь идет о потерях, начиная от ВРУ здания. Иначе ГОСТ входит в сильное противоречие с СП 31-110-2003 и РД 34. 20.185-94. Также нет четкого указания, в каком случае можно увеличивать потери на 0,005% на метр электропроводки: с учетом длины кабеля от ВРУ до щита освещения или нет. В соответствии с пунктом 520.3.1 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 электропроводкой называется «Совокупность из голых или изолированных проводников или кабелей или шин и частей, которые их защищают и в случае необходимости заключают в себе кабели или шины». Данное определение не проясняет возникающие вопросы.

«Электроустановки низковольтные. Часть 6. Испытания» допускает падение напряжения до 4% (п. 612.10). Именно этим стандартом руководствуются электроиспытательные лаборатории во время испытаний электроустановок. Но, при больших потерях напряжения в питающих линиях, напряжение на зажимах наиболее удаленных светильников может оказаться недостаточным для их нормальной работы. Хотя инженеры электроиспытательной лаборатории могут и не сделать замечаний. А если учесть, что в соответствие с (до 1 июля 2014 г. действовал ГОСТ Р 54149-2010) «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» отклонение напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10 % номинального значения (п. 4.2.2), то может возникнуть ситуация, что наиболее удаленные светильники не включатся. Хотя при этом все требования стандартов будут соблюдены.

Исходя из рассмотренных в статье требований к нормированию потерь в электрических сетях, можно сделать вывод: для установок внутреннего освещения следует нормировать потери от ВРУ здания до наиболее удаленного светильника не более 2,5-3%, если потери от шин 0,4 кВ ТП до ВРУ менее 4,5%.

При увеличении потерь питающей линии потери напряжения внутри здания следует уменьшать. Но, так как требование третьего абзаца пункта 7.23 в СП 31-110-2003 имеет рекомендательный характер, в ряде случаев можно обосновать увеличение потерь до 8-8,5% от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного светильника. Например, при использовании люминесцентных светильников с электронными ПРА, которые устойчиво работают при пониженных напряжениях. В этом случае необходимо к обоснованию приложить паспорт на светильник, в котором должны быть указаны предельные режимы его работы.

Что бы не допустить использования для групповых линий кабелей больших сечений, следует подбирать сечение кабеля от ВРУ до щита освещения по допустимым потерям не более 0,5-1%. Для каждой осветительной установки выбирают оптимальное распределение потерь между всеми участками электрической сети.

Сети наружного освещения допускают потери напряжения у наиболее удаленных светильников не более 5 % номинального напряжения сети, а у наиболее удаленных прожекторов — 2,5 %. Эти требования приведены в Инструкции по проектированию наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов . Но, как правило, проектировщики стараются не выходить за пределы 3%, так как используемые для наружного освещения разрядные лампы высокого давления имеют сильную зависимость светового потока от напряжения.

К (Все статьи сайта)

Допустимая потеря напряжения в линии 10 кв. Потеря напряжения

В распределительных сетях 0,4 кВ существует проблема, связанная со значительными перекосами напряжений по фазам: на нагруженных фазах напряжение падает до 200…208 В, а на менее нагруженных за счет смещения «нуля» может возрастать до 240 В и более. Повышенное напряжение может привести к выходу из строя электрических приборов и оборудования потребителей. Асимметрия напряжений возникает из-за разного падения напряжения в проводах линии при перекосах фазных токов, вызванных неравномерным распределением однофазных нагрузок. При этом в нулевом проводе четырехпроводной линии появляется ток, равный геометрической сумме фазных токов. В некоторых случаях (например, при отключении нагрузки одной или двух фаз) по нулевому проводу может протекать ток, равный фазному току нагрузки. Это приводит к дополнительным потерям в ЛЭП (линии электропередач) 0,4 кВ, распределительных трансформаторах 10/0,4 кВ и, соответственно, в высоковольтных сетях.

Подобная ситуация характерна для многих сельских районов и может возникнуть в жилых многоквартирных домах, где практически не реально равномерно распределить нагрузку по фазам питания, в результате чего в нулевом проводе появляются достаточно большие токи, что приводит к дополнительным потерям в проводниках групповых и питающих линий и вызывает необходимость увеличения сечение нулевого рабочего провода до уровня фазных.

Перекосы напряжений сильно сказываются на работе оборудования [Л.1]. Так небольшая асиметрия напряжения (например, до 2%) на зажимах асинхронного двигателя приводит к значительному увеличению потерь мощности (до 33% в статоре и 12% в роторе), что в свою очередь, вызывает дополнительный нагрев обмоток и снижает срок службы их изоляции (на 10,8%), а при перекосах в 5% общие потери возрастают в 1,5 раза и, соответственно, растет потребляемый ток. Причем, дополнительные потери, обусловленные несиметрией напряжений, не зависят от нагрузки двигателя.

При увеличении напряжения на лампах накаливания до 5% световой поток увеличивается на 20%, а срок службы сокращается в два раза.

На трансформаторных подстанциях 10/0,4 кВ, как правило, установлены трансформаторы со схемой соединений У/У н. Уменьшить потери и симметрировать напряжение в ЛЭП 10 кВ возможно, применив со схемой соединений Y/Zjj или A/Zjj, или (выпускаемый УП МЭТЗ им. В.И. Козлова), но такая замена связана с большими финансовыми затратами и не компенсирует дополнительные потери в ЛЭП 0,4 кВ.

Для компенсации перекоса напряжений целесообразно перераспределить токи нагрузки по фазам, выровняв их значения.

Необходимость ограничения тока нулевого провода вызвана еще и тем, что в распределительных сетях 0,4 кВ, выполненных кабелем, сечение нулевого провода обычно принимается на ступень меньше сечения фазного провода.

В целях уменьшения потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ за счет перераспределения токов по фазам, ограничения тока в нулевом проводе и снижения перекосов напряжений, предлагается использовать трехфазный симметрирующий автотрансформатор, устанавливая его в конце ЛЭП, в узлах нагрузки. При этом, если на линии 0,4 кВ до узла нагрузки произойдет короткое замыкание одной из фаз на нулевой провод (что в сожалению не редко бывает на воздушных ЛЭП в сельских районах), потребители за установленным автотрансформатором будут защищены от больших перенапряжений.

Автотрансформатор трехфазный, сухой, симметрирующий (сокращенно — АТС-С) содержит трехстержневой магнитопровод, первичные обмотки W 1 размещенные на всех трех стержнях, соединенные в звезду с нейтралью и подключаются к сетевому напряжению, компенсационная обмотка W K выполнена в виде открытого треугольника (некоторые авторы называют его разомкнутым [Л.3]) и включена последовательно с нагрузкой.

Основные электрические схемы автотрансформатора представлены на рис.1…4.

На рис.1 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационной обмоткой, когда секции этой обмотки, выполненные на каждой фазе, соединены в классический открытый треугольник и подключены к нейтрали сети, и к нагрузке.

На рис.2 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационной обмоткой, выполненной в виде витков из проводникового материала, лежащих поверх обмоток всех трех фаз автотрансформатора, образуя открытый треугольник. Применение этой схемы, по сравнению с предыдущей, позволяет не только уменьшить расход обмоточного провода дополнительной обмотки, но и габаритную мощность автотрансформатора за счет освобождения окна магнитопровода и уменьшения межосевого расстояния между первичными обмотками.

Эти схемы применимы в тех случаях, когда нулевой провод нагрузки не имеет жесткой связи с заземлением и во всех случаях в пятипроводной системе с РЕ- и N-проводниками.

На рис.3 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационными обмотками, выполненными в виде фазных обмоток соединенных в открытые треугольники, включенные согласно к фазным обмоткам автотрансформатора.

Конструктивно схема, представленная на рис.4, может быть выполнена аналогично схеме рис.2, т.е. фазные компенсационные обмотки выполнены поверх обмоток всех трех фаз автотрансформатора и включены в разрыв фазных проводов сети со стороны нагрузки.

Данные схемы могут использоваться, в том числе, когда нейтраль нагрузки глухо заземлена, т. е. когда нет возможности включить компенсационную обмотку автотрансформатора в разрыв нулевого провода между нагрузкой и сетью, или когда нулевой провод нагрузки по требованиям безопасности должен быть «жестко» заземлен.

При асимметрии токов нагрузки и, соответственно, токов в компенсационных обмотках, магнитные потоки, создаваемые этими обмотками в магнитопроводе автотрансформатора, будут геометрически складываться. В стержнях магнитопровода будут возникать направленные в одну сторону во всех фазах автотрансформатора потоки нулевой последовательности. Эти магнитные потоки, создают э.д.с. нулевой последовательности и, соответственно, токи I 01 в первичной обмотке пропорционально коэффициенту трансформации к тр (обратно пропорционально соотношению числа витков W1/Wk).

Подключение обмотки W K выбрано таким образом, чтобы фазные токи автотрансформатора векторно вычитались из фазного тока линии наиболее нагруженной фазы и добавлялись к токам менее нагруженных фаз. Такое перераспределение приводит к более симметричному распределению токов по фазам в ЛЭП, выравниванию падений напряжения в проводах линии и, следовательно, к симметрированию напряжения на нагрузке, а так же к уменьшению тока нулевого провода и потерь в линии электропередач, и силовых распределительных трансформаторах, обеспечивая экономию электроэнергии.

Максимальная компенсация тока в нулевом проводе выполняется при равенстве ампервитков (магнитодвижущей силы) рабочей I 01 -W 1 и компенсационной I 02 -W K обмоток, т.е. при I 01 -W 1 =3I 02 -W K , или W K =W 1 /3. При этом габаритная мощность автотрансформатора Р ат, в зависимости от схемы подключения компенсационных обмоток, может быть в 3 раза меньше потребляемой мощности нагрузки Р н.

Для ограничения тока нулевого провода до уровня допустимого для ЛЭП, число витков компенсационной обмотки может быть соответственно уменьшено: например, для ограничения тока нулевого провода на уровне 1/3 фазного, должно быть скомпенсировано 2/3 его величины, следовательно, W K =W 1 /4,5. При этом габаритная мощность автотрансформатора может быть в 4,5 раза меньше потребляемой мощности нагрузки.

Перекосы фазных токов приводят к дополнительным потерям в ЛЭП 0,4кВ и далее по всей цепи транспортирования электроэнергии. Рассмотрим это на примере условной линии электропередач длиной 300м, выполненной алюминиевым кабелем сечением (3х25+1х16)мм (сопротивление фазных проводов 0,34 Ом, нулевого провода 0,54 Ом) при активной нагрузке по фазам 40, 30 и 10А. Ток в нулевом проводе, равный векторной сумме фазных токов, будет (см.). Потери в фазных проводах, соответственно, составят -40 2 -0,34=544 Вт, 30 2 -0,34=3 06 Вт, 10 2 -0,34=34 Вт, в нулевом проводе -26,5 -0,54=379 Вт, суммарные потери в линии — 1263 Вт.

Применение АТС-С позволит перераспределить токи в линии. При коэффициенте трансформации 1/3 одна треть тока нулевого провода векторно вычитается из токов нагруженных фаз и прибавляется к току менее нагруженной фазы. Токи, соответственно, станут

Равными 33,8, 29,6 и 18,6 А, при этом ток нулевого провода (учитывая некоторую асимметрию магнитной системы автотрансформатора) может составлять до 10% среднего фазного тока т.е. 2,7 А.

При таком перераспределении токов суммарные потери в линии составят (33,82+29,62+18,62)·0,34+2,72·0,54 = 805Вт.

Таким образом, установка автотрансформатора АТС-С позволяет снизить потери в ЛЭП-0,4 кВ на 36 %.

Очевидно, что уменьшение падения напряжения в проводах линии пропорционально изменению тока по фазам, существенно выравнивает напряжение в узле нагрузки, в первую очередь за счет смещения «нуля».

Увеличение коэффициента трансформации выше 1/3 для трехфазных нагрузок не целесообразно и, несмотря на более равномерное перераспределение токов по фазам, приводит к увеличению потерь в ЛЭП за счет более существенного увеличения тока нулевого провода, а так же потребует больших затрат на материалы.

Относительное значение мощности автотрансформатора АТС-С составит – S*ат= k·Sн, где: Sн – мощность нагрузки; k – коэффициент в зависимости от схемы автотрансформатора и коэффициента трансформации (kтр), представленный в таблице 1.

Таблица 1 значения коэффициента к

Схема, рис.	1	2	3	4
ктр= 1/3	0,58	0,33	0,90	0,55
ктр = 1/4,5	0,38	0,22	0,66	0,33

Если гарантированно известен максимальный ток, протекающий в нулевом проводе нагрузки, то габаритная мощность автотрансформатора по схеме рис.1 может быть рассчитана, исходя из этого тока — Б ат = 1 02 -и л /л/3, а по схеме рис.2 — Б ат = 1 02 -и л /3 и для выше приведенного примера трехфазной несимметричной нагрузки составит, соответственно, 8,3 и 4,8 кВ-А.

Наиболее эффективным является установка автотрансформатора непосредственно у потребителя, в точке разветвления трехфазной линии в однофазные, например на вводе дачного кооператива, где практически невозможно выровнять нагрузку по фазам. В жилых многоквартирных домах установка АТС-С на ответвлениях к каждому стояку, питающему квартиры жилых домов, позволяет симметрировать напряжение, и снизить потери в трехфазных групповых и питающих линиях распределительной сети. На малых промышленных предприятиях он может применяться для питания однофазных нагрузок большой мощности: сварочных трансформаторов, выпрямителей, водонагревателей и т. д.

В настоящее время все большее применение находят статические преобразователи (выпрямители, тиристорные регуляторы, высокочастотные преобразователи), газоразрядные осветительные устройства с электромагнитными и электронными балластами, электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью вращения и т.д. Указанные устройства, а также сварочные трансформаторы, специальные медицинские и другие приборы могут генерировать высшие гармоники тока в системе электропитания. Например, однофазные выпрямители могут генерировать все нечетные гармоники, а трехфазные все, не кратные трем, что отражено на рис. 6 [Л.2].

Гармоники тока, создаваемые нелинейными нагрузками, могут представлять собой серьезные проблемы для систем электропитания. Гармонические составляющие представляют собой токи с частотами, кратными основной частоте источника питания. Высшие гармоники тока, накладываемые на основную гармонику, приводят к искажению формы тока. В свою очередь, искажения тока влияют на форму напряжения в системе электропитания, вызывая недопустимые воздействия на нагрузки системы. Увеличение общего действующего значения тока при наличии высших гармонических составляющих в системе может привести к перегреву всего оборудования распределенной сети. При несинусоидальных токах возрастают потери в трансформаторах, главным образом за счет потерь на вихревые токи, что требует увеличения их установочной мощности. Как правило, для ограничения гармоник в этих случаях устанавливаются высокочастотные фильтры, состоящие из сетевых реакторов и конденсаторов.

К достоинствам АТС-С следует отнести то, что они обладают способностью фильтрации токов высших гармоник, кратных трем (т.е. 3, 9, 15 и т.д.), ограничивая их протекание как из сети к нагрузке, так и наоборот. Этим самым повышается качество сети и снижаются колебания напряжения.

Как уже указывалось выше, электромагнитные балластные пускорегулирующие аппараты (ПРА) газоразрядных ламп генерируют высшие гармоники. Так, в токах натриевых ламп ДНаТ, широко используемых для целей уличного освещения, третья гармоника является превалирующей и, в зависимости от мощности лампы и типа ПРА, составляет до 5% и более (по [Л.4] третья гармоника допускается до 17,5%). Токи третьих гармоник совпадают по фазе и арифметически складываются в нулевом проводе трехфазной сети, создавая ощутимые добавочные потери, что вынуждает выполнять сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и групповых линий, равным фазному.

В этой ситуации применение АТС-С позволяет уменьшить сечение нулевых проводников, как минимум, в два раза и решить три задачи: компенсировать потери от третьей гармоники, обеспечить перевод системы освещения на «ночной режим» (одна или две фазы распределительной сети отключаются в ночные часы), перераспределяя нагрузку на три фазы; и выйти на энергосберегающий режим, выполнив отводы на автотрансформаторе для понижения напряжения. Для решения только первой задачи можно применить автотрансформатор минимальной мощности, рассчитанный на ток нулевого провода (суммарный ток третьей гармоники).

При необходимости компенсировать 5, 7 или 11 гармоники можно воспользоваться схемами рис.3 или 4. В этом случае затраты на сетевые реакторы могут быть уменьшены, т.к. компенсационные обмотки, обладая повышенным индуктивным сопротивлением для высокочастотных гармоник, могут выполнять роль сетевого реактора и, в совокупности с конденсаторами, образовывать фильтр высших гармоник. Конденсаторы подключаются между точками соединения в открытые треугольники секций компенсационных обмоток и нулевым проводом, и могу образовывать одно (см. рис.7), двух или трехступенчатый фильтр для разных частот. Величину индуктивности
секции компенсационной обмотки с достаточной достоверностью можно определить из номинальных параметров — номинального тока и коэффициента трансформации. Например, при номинальном токе I н =25А и коэффициенте трансформации kтр=1/3 напряжение секции
будет U сек =Uф к тр =220/3=73В, сопротивление Z сек =Uсек/Iном=73/25=2,9Ом (пренебрегая малым активным сопротивлением обмотки) считаем индуктивным, и тогда индуктивность секции

Lсек =Z сек /w=2,9/314-10 =9,2мГн. При этом надо учитывать нелинейный характер сопротивления: с уменьшением нагрузки сопротивление возрастает.

При заказе автотрансформатора возможность подключения конденсаторов должна быть оговорена в заявке на изготовление.

Частным случаем является симметрирующий автотрансформатор, целенаправленно предназначенный для питания однофазной нагрузки (см. рис.8 и 9). Для большей симметрии токов по фазам коэффициент трансформации можно сделать больше, чем 1/3, с некоторым увеличением тока нулевого провода.

Рассмотрим это на примере. На вводе трехфазной сети установлен автоматический выключатель, рассчитанный на длительно допустимый ток 25 А. Требуется подключить сварочный трансформатор мощностью 10 кВА (напряжение сети 220 В, ток сварки 160 А, напряжение холостого хода 60 В, ПВ 60%). Потребляемый сварочным трансформатором ток составит 10-1000/220=45,5 А, а с учетом ПВ эквивалентный ток будет 45,5-//0,6=35,2 А, что в 1,4 раза превышает допустимый. Конечно, можно применить обычный автотрансформатор 380/220 В, выполненный на базе трансформатора ОСМР-6,3 (мощностью 6,3 кВА), в этом случае нагрузка будет перераспределена только на две фазы (линейный ток — 20,3 А), но можно применить симметрирующий автотрансформатор (см. схему рис.9) с коэффициентом трансформации 1/2, преобразующий однофазную нагрузку в трехфазную и выровнять нагрузку по всем фазам, снизив ток в сети до 17,6 А, при этом ток в нейтрали, при отсутствии других нагрузок так же будет 17,6 А.

В этом случае автотрансформатор можно изготовить на базе трансформатора ТСР-6,3. Можно также использовать симметрирующий автотрансформатор с коэффициентом трансформации 1/3, ограничив ток в рабочей фазе длительно допустимым для автоматических выключателей — током 23,4А, при этом в двух других фазах будет протекать ток 11,8А при отсутствии тока в нулевом проводе.

Автотрансформатор может быть сделан на базе трансформатора ТСР-2,5.

Снижение потерь в сети по сравнению с прямым включением приведено в таблице 2.

Таблица 2

Автотрансформатор	На базе ОСМР-6,3	Симметрирующий АТС-С
Коэффициент трансформации	1/1,73	1/3 1/2

Учитывая, что сварочный трансформатор генерирует высокочастотные гармоники, в том числе кратные трем, предпочтение следует отдавать симметрирующему автотрансформатору.

Проведенные испытания автотрансформаторов АТС-С в лаборатории УП МЭТЗ им. В.И. Козлова показали положительные результаты и полностью подтвердили свою эффективность (см. Приложение 1 «Результаты испытаний автотрансформатора АТС-С-25»).

Планируется разработка серии автотрансформаторов от 25 до 100 кВА как в открытом исполнении IP00, так и в защитных кожухах исполнений IP21 для установки под навесом и IP54 для установки на открытом воздухе, в том числе непосредственно на опорах ЛЭП 0,4кВ. В автотрансформаторах, при необходимости, в целях повышения или понижения напряжения, может быть предусмотрена возможность переключений регулировочных отводов при его монтаже.

В настоящее время заводом принимаются индивидуальные заказы на автотрансформаторы АТС-С мощностью до 100 кВА.

Приложение 1

Результаты испытаний автотрансформатора АТС-С-25

На примере четырехпроводной ЛЭП-0,4кВ

Длина линии, м	300
Провод алюминиевый сечением, мм²	фазы —	25	нуля —	10
Сопротивление провода, Ом	фазы —	0,34	нуля —	0,86
Сопротивление нагрузки (активное), Ом	Фаза: А-5,99		В-5,83	С-5,59
	Режим нагрузки без автотрансформатора	3х-ф	2х-ф	1о-ф
Линейные токи нагрузки, А
фаза А		36,5	36,5	36,5
фаза В		37,5	37,5	0,0
фаза С		39,0	0,0	0,0
в нулевом провода N		2,2	37,0	36,5

фаза А		456	456	456
фаза В		481	481	0
	520	0	0
в нулевом провода «N»		4	1172	1140
ИТОГО		1461	2109	1596
Режим нагрузки с автотрансформатором		3х-ф	2х-ф	1о-ф
Линейные токи до АТС-С, А
фаза А		36,0	32,5	27,3
фаза В		36,0	34,1	9,3
фаза С		39,0	9,0	8,4
в нулевом проводе «n»		3,8	11,0	11
Потери мощности в линии, Вт
фаза А		443	361	255
фаза В		443	398	30
фаза С		520	28	24
в нулевом проводе N		12	103	103
ИТОГО в линии		1419	890	412
с учетом потерь в АТС-С
сопротивление фазной обмотки, Ом			0,2443
сопротивление компенсирующей обмотки, Ом			0,038
Токи фазной обмотки АТС-С, А
фаза А		0,4	8,1	8,9
фаза В		1,4	9,2	9,3
фаза С		1,3	8,9	8
Потери мощности в обмотках АТС-С, Вт
фаза А		0,04	16,03	19,35
фаза В		0,48	20,68	21,13
фаза С		0,41	19,35	15,64
в нулевом проводе N		0,18	52,09	50,67
Потери холостого хола АТС-С, Вт			50
ИТОГО в АТС-С		51,1	158,1	156,8
ИТОГО		1470,1	1048,2	568,8
Экономия электроэнергии, Вт		-8,7	1061	1027

Лекция № 10

Расчет местных сетей (сетей напряжением ) по потере

напряжения

Допустимые потери напряжения в линиях местных сетей.

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей.

Определение наибольшей потери напряжения.

Частные случаи расчета местных сетей.

Потеря напряжения в ЛЭП с равномерно распределенной нагрузкой.

К местным сетям относятся сети номинальным напряжение 6 – 35 кВ. Местные сети по протяженности значительно превосходят протяженность сетей районного значения. Расход проводникового материала и изоляционных материалов значительно превосходят их потребность в сетях районного значения. Это обстоятельство требует ответственно подходить к проектированию сетей местного значения.

Передача электроэнергии от источников питания к электроприемникам сопровождается потерей напряжения в линиях и трансформаторах. Поэтому напряжение у потребителей не сохраняет постоянного значения.

Различают отклонения и колебания напряжения.

Отклонения напряжения обусловлены медленно протекающими процессами изменения нагрузок в отдельных элементах сети, изменением режимов напряжения на источниках питания. В результате таких изменений напряжения в отдельных точках сети меняется по величине, отклоняясь от номинального значения.

Колебания напряжения – это быстро протекающие (со скоростью не менее 1% в минуту) кратковременные изменения напряжения. Возникают при резких нарушениях нормального режима работы при резких включениях или отключениях мощных потребителей, коротких замыканиях.

Отклонения напряжения выражаются в процентах по отношению к номинальному напряжению сети

Колебания напряжения рассчитываются следующим образом:

где

наибольшее и наименьшее значения напряжения в одной и той же точке сети.

Чтобы обеспечить нормальную работу электроприемников, на их шинах необходимо поддерживать напряжение, близкое к номинальному.

ГОСТ устанавливает следующие допустимые отклонения в нормальном режиме работы:

В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5% к указанным величинам.

Чтобы обеспечить должный уровень напряжения на шинах электроприемников, применяют следующие меры:

При коэффициенте трансформации

фактическое напряжение на шинах низкого напряжения будет ближе к номинальному:

Обмотки трансформаторов снабжаются ответвлениями, которые позволяют менять коэффициент трансформации в некоторых пределах. Напряжение, в узлах схемы, расположенных ближе к источнику питания обычно выше номинального, а в удаленных – ниже номинального. Чтобы на вторичной стороне трансформаторов, включенных в этих узлах, получить напряжение требуемого уровня, необходимо подобрать ответвления в обмотках трансформаторов. В узлах с повышенным уровнем напряжения устанавливаются коэффициенты трансформации выше номинального, а в узлах с пониженным уровнем напряжения коэффициенты трансформации трансформаторов устанавливаются ниже номинальных.

Схему сети, номинальное напряжения, сечения проводов выбирают таким образом, чтобы потеря напряжения не превышала допустимого значения.

Допустимая потеря напряжения устанавливается с некоторой степенью точности, исходя из нормированных значений отклонений напряжения на шинах электроприемников:

для сетей напряжением 220 – 380 В на всем протяжении от источника питания до последнего электроприемника от 5 – 6,5%;

для питающей сети напряжением 6 – 35 кВ – от 6 до 8% в нормальном режиме; от 10 до 12 % в послеаварийном режиме;

для сельских сетей напряжением 6 – 35 кВ –до 10 % в нормальном режиме.

Эти значения допустимой потери напряжения подобраны таким образом, чтобы при надлежащем регулировании напряжения в сети удовлетворялись требования ПУЭ в отношении отклонений напряжений на шинах электроприемников.

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей

При расчете сетей напряжением до 35 кВ включительно принимаются следующие допущения:

не учитывается зарядная мощность ЛЭП;

не учитывается индуктивное сопротивление кабельных ЛЭП;

не учитываются потери мощности в стали трансформаторов. Потери мощности в стали трансформаторов учитываются лишь при подсчете потерь активной мощности и электроэнергии во всей сети;

при расчете потоков мощности не учитываются потери мощности, т.е. мощность в начале участка равна мощности в конце участка;

не учитывается поперечная составляющая падения напряжения. Это значит, что не учитывается сдвиг напряжения по фазе между узлами схемы;

расчет потерь напряжения ведется по номинальному напряжению, а не по реальному напряжению в узлах сети.

Определение наибольшей потери напряжения

С учетом допущений, принятых при расчете местных сетей, напряжение в любом i -м узле сети рассчитывается по упрощенной формуле:

где

соответственно активная и реактивная мощности, протекающие по участкуj ;

соответственно активное и индуктивное сопротивления участка j .

Неучет потери мощности в местных сетях позволяет рассчитывать потери напряжения либо по мощностям участков, либо по мощностям нагрузок.

Если расчет ведется по мощностям участков, то учитываются активное и реактивное сопротивления этих же участков. Если расчет ведется по мощности нагрузок, то необходимо учитывать суммарные активные и реактивные сопротивления от ИП до узла подключения нагрузки. Применительно к рис. 10.2 имеем:

В неразветвленной сети наибольшая потеря напряжения – это потеря напряжения от ИП до конечной точки сети.

В разветвленной сети наибольшая потеря напряжения определяется следующим образом:

рассчитывается потеря напряжения от ИП до каждой конечной точки;

среди этих потерь выбирается наибольшая. Ее величина не должна превышать допустимую потерю напряжения для данной сети.

Частные случаи расчета местных сетей

На практике встречаются следующие частные случаи расчета местных сетей (формулы приведены для расчета по мощностям участков):

ЛЭП по всей длине выполнена проводами одного сечения одинаково рас-положенными

ЛЭП по всей длине выполнена проводами одного сечения одинаково рас-положенными. Нагрузки имеют одинаковый cosφ

ЛЭП, питающие чисто активные нагрузки (Q = 0, cosφ =1), или кабельные ЛЭП напряжением до 10 кВ (Х =0)

Методы арифметического подсчета воздушных электронных сетей с проводами из различных материалов по потере напряжения. Допустимую потерю напряжения в электронной сети определяют по вероятно разрешенным отклонениям напряжения у потенциальных пользователей. Поэтому рассмотрению запроса для ответа об отклонениях напряжения уделено значительный интерес.

Для всякого приемника электрической энергии возможны конкретные падения вольтажа. К примеру, неодновременные силовые агрегаты в стандартных нормах допустимое отклонение аномалий напряжения ±5%. Это обозначает следовательно, что в курьезном инциденте если номинальное вольтажа предоставленного электрического двигателя составит 380 В, из этого вольтажа U»доп = 1,05 Uн = 380 х 1,05 = 399 В и U»доп = 0,95 Uн = 380 х 0,95 = 361 В нужно исходить из его наиболее вероятно дозволительными индикаторами вольтажа. Конечно же, что все буферные вольтажи, вмещенные среди обозначениями 361 и 399 В, еще будут довольствовать покупающего пользователя и скомпонуют некий диапазон, тот или иной без вариантов можно прозвать диапазоном желаемых напряжений.

Допустимая потеря напряжения в линии

Пользователи электронной энергетической активности трудовую загрузку делают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, опираясь на математический подсчет изготовленного электрического прибора либо аппарата. При передаче электрической энергии по линиям часть вольтажа пропадает на противодействие самих линий и в итоге под самый конец полосы, т. е. у покупающего пользователя, вольтажа выходит падение, чем в начале линии. Падение вольтажа у покупающего пользователя, если сравнивать с обыденным, отражается на работе приемника тока, хоть силовая либо световая нагрузка.

Из-за чего при подсчете каждый полосы электропередачи отличия вольтажа не обязаны превосходить с большой вероятностью возможных норм, сети, общепризнанные выбором электрической загрузки и подсчитанные на подогрев, в главном, измеряют по потере, падении вольтажа.

Падением вольтажа ΔU именуют разность вольтажа на начале линии и на ее конце. ΔU принято предопределять в условно сравнительных единицах измерения — по отношению к обозначенному вольтажу.
При пользовании встречного урегулирования вольтажа есть возможность усилить вероятно допустимую потерю напряжения. К сожалению, район внедрения его имеет ограничения. Большинство деревенских пользователей запитано от шин подстанций энергетической системы своего района, индустриальных либо коммунальных электрических установок. При этом может быть электроэнергия от подстанций напряжением 35/10 либо 110/35 кВ.

Потерю напряжения на линиях воздушных рядов вычисляют методикой для наибольшей возможной нагрузки. Поскольку потеря напряжения примерно равно увеличена нагрузке при наименьше возможной потребляемой мощи, на линиях деревенской воздушной сети она имеет наибольшее значение 25%.

Допустимая потеря напряжения ПУЭ

ПУЭ – это главный документ, подсчитывающий запросы к разнообразным формам электрического оборудования. Точность реализации запросов ПУЭ гарантирует безошибочность и защищенность работы электрических установок.

Запросы ПУЭ непременны для всех учреждений безотносительно от формальной собственности и организационно правовых форм, равно как для частных предпринимателей и физических лиц, работающими проектировщиками, сборкой, настройкой и использования электрических установок.

ПУЭ 7-го издания

Уровни и контроль вольтажа, возмещения реактивной мощи:

Пункт 1.2.22. Для электросетей надлежит оговорить инженерные процедуры по гарантии свойств электроэнергии в соотношении с запросом ГОСТ 13109
Пункт 1.2.23. Установка корректировки вольтажа обязана создать стабилизацию вольтажа на шинах вольтажом 3-20 кВ подстанций и электростанций, где тот или иной подключены электрораспределительный сети, в диапазоне не менее 105 %, обозначенного в промежуток максимальных нагрузок и не более 100%, обозначенного в промежуток минимальных нагрузок этих же сетей. Неточность от упомянутого уровней вольтажа обязана быть оправданной
Пункт 1.2.24. Альтернативность и позиционирование аппаратов возмещения реактивной мощности в электросетях делается от безысходности снабжения нужной пропускной возможности сети в нормальных и после аварийных порядках при удержании нужных уровней вольтажа и резервов выносливости.

Рассмотрение допустимых падений напряжения в электрической сети.

Цель лекции:

Ознакомление с расчетами нагрузки отдельных ветвей сети.

Допустимые падения напряжения

При любом потреблении из электрической сети происходит возникновение электрического тока. Он при своем прохождении вызывает на этих проводках падения напряжения, следовательно, напряжение, подведенное к электроприемнику не равно напряжению на клеммах источника питания, а оно ниже. Для отдельных частей электрической проводки в то же время предписаны различные падения напряжения.

Для падения напряжения от источника питания к месту потребления можно исходить из предписанных отклонений напряжения (IEC 60 038), которые должны находиться в пределах + 6 % и  10 % от номинального значения (с 2003 года данные пределы должны быть ). Это означает, что общее падение напряжения от источника питания к самому месту потребления может составлять до 16 %.

В самой электрической инсталляции здания (т. е. внутри объекта) согласно IEC 60 634-5-52 рекомендовано, чтобы падение напряжения между началом инсталляции и эксплуатируемым оборудованием пользователя не было больше 4 % номинального напряжения инсталляции. Эта рекомендация в некоторой степени противоречит требованиям других национальных стандартов (например, CSN 33 2130 в Чешской Республике).

Можно допустить, что с учетом выполнения остальных требований при расчете параметров проводки могут возникнуть в некотором отрезке падения больше, чем указано выше, если в проводке от шкафа присоединения до самого электроприемника не будут превышены следующие падения: у осветительных выводов 4 %; у выводов для плит и отопительных приборов (стиральные машины) 6 %; у штепсельных розеток и остальных выводов 8 %.

«Правила устройств электроустановок» (ПУЭ) устанавливают наибольшие длительные допустимые нагрузки (силы тока в амперах) для изолированных проводов. Кабелей и голых проводов, которые приведены в виде таблицы. Таблицы эти составлены на основании теоретических расчетов и результатов непосредственных испытаний проводов и кабелей на нагревание.

Максимально допустимые по условиям нагрева нагрузки для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами при одинаковым геометрическом сечении и одинаковом периметре с медными проводниками следует принимать равным 77% нагрузок для соответствующих медных проводников. Для силовых сетей допустимая длительная потеря напряжения не должна превышать 5%, а для сетей освещения 2,5% номинального.

Видно, что при суммировании всех допустимых падений напряжения (в распределительной сети и в электрической инсталляции) можем попасть на сам предел работоспособности некоторых приборов и оборудования. Например, у реле и контакторов гарантирована их функция от 85 % номинального напряжения и выше, у электродвигателей это, начиная с 90 % номинального напряжения. Поэтому необходимо руководствоваться выше указанной рекомендацией (падение напряжения до 4 %), приведенной в IEC 60 634-5-52.

Отмечаем, что требования национальных стандартов не касаются падений напряжения на некоторой части проводки, а требования, насколько напряжение может упасть по отношению к номинальному напряжению. На клеммах трансформатора может быть, например, напряжение равное 110 % номинального напряжения, от них потом падения напряжения могут быть 15 %, или же 13 %. Значит, у проектировщика определенное свободный простор, каким образом распределить падения напряжения в этих случаях от источника к электроприемнику.

Необходимо сказать, каким образом падения напряжения рассчитываются, или же, как они суммируются. Что касается чисто активных нагрузок, какими являются электрическое тепловое электрооборудование, и небольших сечений проводки, ситуация простая. Падения напряжения — это произведения токов и сопротивлений проводки, которые можно простым способом суммировать. В том случае, если речь идет об электрооборудовании, например, двигателях, характер потребления которых активный и индуктивный, и об общем импедансе Z проводки, состоящем из реальной составляющей (активное сопротивление) R и мнимой составляющей (индуктивное сопротивление) X, то данные комплексные величины взаимно умножаются. Результатом этого произведения опять является комплексная величина, значит комплексное падение напряжения. Она описывает падения напряжения в реальной и мнимой оси координат. Абсолютные значения этих падений напряжения на отдельных частях проводки от источника к электроприемнику поэтому не должны суммироваться стандартным способом, а должны суммироваться опять только как комплексные величины (т. е. реальные и мнимые составляющие отдельно).

Поэтому не должно удивлять то, что суммы абсолютных значений падений напряжения часто не являются точной суммой их абсолютных значений на отдельных, связанных друг с другом проводках.

Расчет нагрузки отдельных ветвей сети

Токовые нагрузки отдельных ветвей невозможно суммировать просто как арифметическую сумму абсолютных значений токов, а нужно суммировать отдельно реальные и мнимые составляющие. При соблюдении этих правил можно определить нагрузку при любой конфигурации сети. Аналогичные правила соблюдаются и при расчете токов короткого замыкания. И при коротком замыкании вычисления выполняются с импедансом сети, выраженным в комплексной форме.

Влияние нагрузки на ток короткого замыкания.

Нагрузка может оказывать существенное влияние на токи короткого замыкания. На рисунке 1 приведены простейшие схемы включения нагрузки. Характер нагрузок и соотношения их разные (асинхронные и синхронные двигатели, бытовая нагрузка, освещение), величина меняется в разные дни года, время суток, для различной сменности работ предприятий. Определить действительное значение нагрузки и увеличение ее сопротивления в момент короткого замыкания практически невозможно.

Условно считается, что сопротивление нагрузки постоянно по и величину , определенную по (1).

В нормальном режиме сопротивление нагрузки определяется по соотношению:

, (1)

где U – расчетное напряжение, равное вторичному напряжению питающего трансформатора;

I н и S н – ток и мощность нагрузки.

Мощность нагрузки принимается в зависимости от числа питающих трансформаторов. При одном трансформаторе мощность нагрузки принимается равной мощности трансформатора. При двух одинаковых трансформаторах мощность нагрузки принимается равной 0,65-0,7 мощности одного трансформатора. При аварийном отключении одного из двух трансформаторов всю нагрузку должен принять оставшийся в работе трансформатор. Нагрузка его при этом составит 130-140 % номинальной мощности.

Рисунок 1 — Распределение тока с учетом нагрузки, подключенной

к линии (а) и к шинам (б)

Из рисунка 1 видно, что при удаленном КЗ, когда напряжение на шинах снижается не до нуля, полный ток , проходящий через трансформатор, состоит из тока, ответвляющегося в нагрузку , и тока в месте короткого замыкания . Для схемы на рисунке 1,а полный ток КЗ определится по соотношению:

, (2)

а для схемы на рисунке 1 б – по соотношению:

, (3)

В действительности сопротивления имеют разные соотно- шения х/r и вычислять токи по формулам (2) и (3) следовало бы в комплексной форме. Но для большинства сетей отношение z и L нагрузки и линий близки, мало по сравнению с , и для упрощения расчетов уравнения (2) и (3) решаются в полных сопротивлениях z. Такое допущение тем более оправдано, что действительная нагрузка в момент КЗ неизвестна.

Полный ток делится на две части: часть тока , идущая к месту КЗ в схеме на рисунке 1,а, определяется:

, (4)

а для схемы на рисунке 1,б – по формуле:

, (5)

Из выражения (5) видно, что при z с = 0 ток к месту КЗ составляет , то есть нагрузка не влияет на значение тока короткого замыкания, если она подключена к шинам бесконечной мощности.

Персональный сайт — 4.Определение допустимой потери напряжения в сетях 10 и 0,38 кВ при питании от энергосистемы.

. Определение допустимой потери напряжения в сетях 10 и 0,38кВ при питании от энергосистемы.

Допустимой называется такая потеря напряжения, которую можно потерять в сети при условии, что в любом режиме работы (при любых нагрузках) отклонения напряжения у потребителей низковольтной сети не выйдут за допустимые пределы, которые для с/х потребителей принимаются ±5% от номинального напряжения.

На величину допустимой потери напряжения влияют как отклонение напряжения у потребителей, так и режимы напряжения на шинах питающих районных подстанций и отклонения, создаваемые трансформаторами 6-10/0,4кВ. Трансформаторы 6-10/0,4кВ имеют как надбавки, — положительное отклонение, так и потери, — отрицательное отклонение.

Допустимые потери напряжения в электросетях определяются по таблицам отклонений напряжения.

В эту таблицу включат все элементы, начиная с шин питающей подстанции энергосистемы и кончая потребителями низковольтной сети, которые оказывают влияние на отклонения напряжения. Если допустимую потерю напряжения определяют для ВЛ10кВ, то в расчёт принимают «удалённый» трансформаторный пункт 10/0,4кВ, то есть, находящийся в самом удалённом конце ВЛ10кВ. при этом одновременно определяется допустимая потеря напряжения (ΔU_доп) в низковольтной сети этого удалённого ТП.

Иными словами при определении ΔU_допв сети 10кВ и 0,38кВ удалённого ТП составляется одна и та же таблица. При составлении таблицы отклонений сначала рассматривается максимальный режим работы потребителей, или 100% режим. В этом режиме будут самые большие потери напряжения во всех звеньях системы передачи и, следовательно, наибольшее снижение напряжения у потребителей. Самое большое снижение напряжения будет у самого удалённого потребителя низковольтной сети, поэтому в 100% режиме рассматривается именно этот потребитель и у него принимается допустимое отклонение -5% от номинального напряжения.

Районная

трансфор-ая п/ст

РТП ТП 6-10/0,4кВ

ВЛ 6-10кВ ВЛ 0,38кВ

шины а б

6-10кВ ближайший удаленный

потребитель потребитель

Рассмотрим на примере определение ΔU_доп в сетях 10кВ и 0,38кВ удаленного ТП. Составляем таблицу отклонений напряжений.

Таблица 2.1.

Наименование элементов системы передачи	100%	25%
Шины 10кВ РТП ВЛ-10кВ Трансформатор 10/0,4кВ	2,2 – известно — 3,4	+ 1,2 – известно — 0,85
Наименование элементов системы передачи	100%	25%
Надбавка Потери Сеть 0,38кВ Потеря напряжения во внутренней проводке	+5 — 4 — известно — 2,3 — 2,5	+ 5 — 1 0 — всегда 0 — всегда
Отклонение напряжения у потребителей	— 5 — известно	+ 4,35

Рассматриваем 100% режим нагрузок. Сначала проставляем все известные отклонения: режим на шинах 10 кВ питающей п/ст (допустим при максимальной нагрузке он равен + 2,2% от номинального напряжения), потерю напряжения в трансформаторе 10/0,4кВ, которая принимается в 100% режиме – 4% от номинального напряжения, во внутренней проводке, которая принимается минус 2% от номинального напряжения, если помещения, питающиеся от ТП, имеют большую длину (школы, коровники и т.п.) и 1% в остальных случаях, и допустимое отклонение у удаленного потребителя н/в сети минус 5% от номинального напряжения. В таблице эти данные показаны черными чернилами с надписью «известно». Затем задаются надбавками у трансформаторов, стремясь взять их как можно больше, т.к. это влияет на режим у потребителей и сечение проводов, поскольку они рассчитываются по допустимой потере напряжения.

Надбавки у трансформаторов 10/0,4 кВ от 0 до + 10% через 2,5%.

Принимаем сначала надбавку у трансформатора + 10%. Сложив все известные отклонения и выбранную надбавку получим допустимую потерю напряжения на сеть 10кВ и 0,38кВ вместе взятые.

ΔU_доп¹⁰⁰ = + 2,2 + 10 – 4 — 2,5 — (-5) = 10,7%

Эти потери разделяются на сеть 10 кВ и 0,38 кВ. При нормальной длине 10 кВ (15 – 16) и сетей 0,38 кВ (400 – 600м) примерно 40% всей потери даются на сеть 0,38кВ и 60% на сеть 10 кВ.

При отклонении длин сетей от номинальных распределение потери напряжения корректируют. При длине ВЛ 10 кВ 10 км общую потерю напряжения разделяют пополам на ВЛ 10 кВ и на ВЛ 0,38 кВ; при длине ВЛ 10 кВ 5-6км не нее берут 40% всей допустимой потери, а остальную на ВЛ 0,38 кВ.

Считаем, что в нашем примере длина ВЛ 10 кВ составляет 15км, тогда 60% всей допустимой потери 10,7% берем на ВЛ 10 кВ, то есть ΔU_{доп 10кВ} = 10,7 * 0,6 = 6,42%.

Принимаем ΔU_{доп ВЛ 10 кВ} = 6,4%.

Тогда на ВЛ 0,38 кВ ΔU_{доп ВЛ 0,38 кВ} = 10,7 – 6,4 = 3,3%

Проставляем эти потери в таблице.

Теперь рассматриваем режим напряжения у ближайшего потребителя н/в сети в 25% режиме нагрузок так как в этом режиме будут наименьшие потери напряжения, а значит наибольшее повышение напряжения у потребителей.

Причем самое большое повышение напряжения будет у потребителя, находящегося в самом начале низковольтной сети, в пределе подключенном к шинам 0,4 кВ ТП. Поэтому в этом режиме напряжения принимают потери в сети 0,38 кВ = 0.

Проставляют так же режим напряжения на шинах (например 1,2%), потери в сети 10 кВ и трансформаторе, которые будут в 4 раза меньше, чем в 100% режиме, поскольку потеря напряжения пропорциональна нагрузке.

Проставив все отклонения в 25% режиме нагрузок, складывают их и получают отклонение напряжения у ближайшего потребителя н/в в сети.

ΔU²⁵ = 1,2 – 1,60 + 10 – 1 + 0 = 8,6%, что больше допустимого отклонения + 5%.

Если отклонение окажется более 5%, как в примере, то надбавку у трансформатора снижают и расчет повторяют до тех пор, пока отклонение не будет превышать + 5%. Потери в сетях при этом условии и будут допустимыми потерями напряжения. Снижаем надбавку у трансформатора до + 5% вместо + 10 и расчет переделываем

ΔU_доп¹⁰⁰ = 2,2 + 5 – 4 – 2,5 – (- 5) = 5,7%

Принимаем на ВЛ 10 кВ ΔU_доп = 5,7% * 0,6 = 3,44. Берем 3,4%. Тогда на ВЛ 0,38 кВ ΔU_доп = 5,7 – 3,4 = 2,3% и заносим в таблицу (второй столбец в таблице). Находим потери в сетях в 25% режиме и поставляем их в таблице. Проверяем отклонение напряжения у ближайшего потребителя в 25% режиме нагрузки.

ΔU²⁵ = 1,2 – 0,85 + 5 – 1 + 0 = 4,35%, что меньше допустимой + 5%

Следовательно: ΔU_доп = 3,4% для ВЛ 10 кВ

ΔU_доп = 2,3% для ВЛ 0,38 кВ

Выбор сечения кабеля для освещения на напряжение 220 В

В данной статье представлен пример выбора сечения кабелей для освещения с номинальным напряжением 220 В по условиям допустимых потерь напряжения.

Пример

Требуется выбрать сечение кабелей осветительной двухпроводной линии с номинальным напряжением 220 В при допустимой потере напряжения 5%. Схема двухпроводной линии представлена на рис.1.

Решение

1. Определяем мощности на участках линии:

Р4 = 2 кВт
Р3 = 2+3 =5 кВт
Р2 = 5 + 2 =7 кВт
Р1 = 4 + 7 = 11 кВт

2. Определяем сечение кабелей на участке 0 – 4 по выражению 6-10 [Л1, с.122]. Данная формула выведена согласно закона Ома, который определяет падение напряжения между точками 0 и 4 линии как сумму падений напряжения на всех участках линии в прямом и обратном проводах.

где:

ΔUдоп* = 5% — допустимая потеря напряжения, %;
Uн = 220 В –номинальное напряжение, В;
ρ – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы), можно принять согласно книги «Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004г.» Таблица 1.14, страница 30. Принимаем для меди ρ = 0,018 Ом*мм2/м.

Здесь есть один нюанс, если удельное сопротивление выражено в Ом*мм2/км, тогда длина учитывается в километрах и наоборот, если удельное сопротивление выражено в Ом*мм2/м, тогда длина учитывается в метрах.

Принимаем одинаковое сечение кабеля марки ВВГнг 2х16 мм2 для всех участков.

Согласно ГОСТ 31996-2012 таблица 19 допустимый ток для этого кабеля Iдоп = 84 А.

3. Определяем фактический ток на первом участке:

Принимаем кабель марки ВВГнг 2х16 мм2.

Литература:

1. Электрические сети энергетических систем. В.А. Боровиков. 1977 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Поделиться в социальных сетях

Благодарность:

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» и «PayPal».

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

lspbbuilding — Падение напряжения

Электрооборудование жилых и общественных зданий. Нормы проектирования.

СН РК 4.04-23-2004 (взамен BCH 59-88) (Казахстан)

5. Схемы электрических сетей.

5.23. Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ± 5%, а в максимальном — ± 10%. В сетях напряжением 12 — 42 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Разрешается допускать отклонение напряжения на зажимах пускаемого электродвигателя до — 15%. Приведенная величина отклонения напряжения может быть увеличена, если это обосновано расчетом и при этом обеспечивается устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.

С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.

Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установленных ГОСТ 13109-97.

При расчете электрической сети напряжением 380/220В по указанным отклонениям напряжения обеспечивается необходимый уровень напряжения на зажимах бытовых электроприборов.

Комментарии:

Текст пункта 5.23 СН РК 4.04-23-2004 идентичный (за исключением года разработки ГОСТ 13109) пункту 5.23 отменённого ВСН 59-88.

ПУЭ 7-го издания

Уровни и регулирование напряжения, компенсация реактивной мощности.

1.2.22. Для электрических сетей следует предусматривать технические мероприятия по обеспечению качества электрической энергии в соответствии с требованиями ГОСТ 13109.

1.2.23. Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3-20 кВ электростанций и подстанций, к которым присоединены распределительные сети, в пределах не ниже 105 % номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок этих сетей. Отклонения от указанных уровней напряжения должны быть обоснованы.

1.2.24. Выбор и размещение устройств компенсации реактивной мощности в электрических сетях производятся исходя из необходимости обеспечения требуемой пропускной способности сети в нормальных и послеаварийных режимах при поддержании необходимых уровней напряжения и запасов устойчивости.

РД 34.20.185-94 (взамен ВСН 97-83)

Инструкция по проектированию городских электрических сетей.

Гл. 5.2 Уровни и регулирование напряжения, компенсация реактивной мощности.

5.2.2. В электрических сетяхдолжны быть обеспечены отклонения напряжения у приемников электрическойэнергии, не превышающие ±5 % номинального напряжения сети в нормальномрежиме и ±10 % в послеаварийном режиме.

5.2.3. Расчет электрическихсетей на отклонение напряжения производится для режимов максимальных иминимальных нагрузок. При отсутствии необходимых данных допускается приниматьнагрузку в минимальном режиме в пределах 25-30 % максимальной.

При разнородном составепотребителей следует также производить расчет сети для промежуточного уровнянагрузок в утренние и дневные часы суток.

5.2.4. Предварительный выбор сечений проводов и кабелей допускается производить исходя из средних значений предельных потерь напряжения в нормальном режиме: в сетях 10(6) кВ не более 6 %, в сетях 0,38 кВ (от ТП до вводов в здания) не более 4-6 %.

ПТЭЭП (утв. Приказом Министерства энергетики РФ от 13.01.2003 № 6)

Глава 2.12 Электрическое освещение

2.12.9. Сеть освещения должна получать питание от источников (стабилизаторов или отдельных трансформаторов), обеспечивающих возможность поддержания напряжения в необходимых пределах.

Напряжение на лампах должно быть не выше номинального значения. Понижение напряжения у наиболее удаленных ламп сети внутреннего рабочего освещения, а также прожекторных установок должно быть не более 5 % номинального напряжения; у наиболее удаленных ламп сети наружного и аварийного освещения и в сети напряжением 12 — 50 В — не более 10%.

РД 34.20.501-95 (утратил силу)

Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ.

5. Электрическое оборудование электростанций и сетей.

5.12.7. Сеть освещения электростанций должна получать питание через стабилизаторы или от отдельных трансформаторов, обеспечивающих возможность поддержания напряжения освещения в необходимых пределах.

Напряжение на лампах должно быть не выше номинального. Понижение напряжения у наиболее удаленных ламп сети внутреннего рабочего освещения, а также прожекторных установок должно быть не более 5% номинального напряжения; у наиболее удаленных ламп сети наружного и аварийного освещения и в сети 12-42 В не более 10% (для люминесцентных ламп не более 7,5%).

СН 541-82

Инструкция по проектированию наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов.

3. Электротехническая часть.

Расчет проводов.

3.18. Расчет сечения сети наружного освещения, следует производить по предельно допустимой величине потери напряжения с проверкой на допустимую плотность тока и на отключение при замыкании фазного провода на нулевой в наиболее удаленной точке сети; кабели с пластмассовой изоляцией должны, кроме того, проверяться на термическую устойчивость.

Расчетное отклонение напряжения у наиболее удаленных светильников не должно превышать 5 % номинального напряжения сети, а у наиболее удаленных прожекторов — 2,5 %.

ТКП 385-2012 (02230) (действует на территории РБ)

Нормы проектирования электрических сетей внешнего электроснабжения напряжением 0,4–10 кВ сельскохозяйственного назначения

4 Общие положения

4.8 Распределение потерь напряжения между элементами электрической сети следует проводить на основании расчета, исходя из уровней напряжения на шинах центра питания с учетом допустимого отклонения напряжения у электроприемников. При этом потери напряжения не должны превышать:

− 10 % – в электрических сетях напряжением 10 кВ;

− 8 % – в электрических сетях напряжением 0,22–0,4 кВ;

− 1 % – в электропроводках одноэтажных жилых домов;

− 2 % – в электропроводках зданий, сооружений и многоэтажных жилых домов.

При отсутствии исходных данных для расчета отклонения напряжения у электроприемников потери напряжения рекомендуется принимать в линиях 0,4 кВ, питающих:

− 8 % – преимущественно коммунально-бытовых потребителей;

− 6 % – производственных потребителей;

− 4 % – животноводческие комплексы и птицеводческие организации (предприятия).

19.7 Измерительные цепи

19.7.9 В соответствии с требованиями ТКП 339 потери напряжения в соединительных проводах от ТН (от шин 0,4 кВ) до СЭ не должны превышать:

− для расчетного учета − 0,2 % от вторичного номинального напряжения;

− для технического учета − 0,25 %.

Проектная документация должна содержать расчеты величины падений напряжения во вторичных цепях (с учетом потерь мощности в проводниках), гарантирующие соблюдение вышеуказанных требований.

НПС 0,38-10 (взамен НТПС-88, отменен с вводом ТКП 385-2012)

Нормы проектирования электрических сетей напряжением 0,38-10 кВ сельскохозяйственного назначения.

1. Общая часть.

1.7 Распределение потерь напряжения между элементами электрической сети следует производить на основании расчета, исходя из уровней напряжения на шинах центра питания с учетом допустимого отклонения напряжения у приемников. При этом потери напряжения от номинального не должны превышать:

— в электросетях напряжением 10 кВ — 10%;

— в электросетях напряжением 0,22-0,38 кВ — 8%;

— в электропроводках одноэтажных жилых домов — 1%;

— в электропроводках зданий, сооружений и многоэтажных жилых домов — 2%.

При отсутствии исходных данных для расчета отклонения напряжения у электроприемников потери напряжения рекомендуется принимать в линиях 0,38 кВ, питающих:

— преимущественно коммунально-бытовых потребителей — 8%;

— производственных — 6,5%;

— животноводческие комплексы — 4%.

РМ 2559

Инструкция по проектированию учета электропотребления в жилых и общественных зданиях.

5.15. Сечение и длина проводов и кабелей, используемых для цепей напряжения счетчиков, должны выбираться так, чтобы потеря напряжения составляла не более 0,5 % номинального напряжения.

ПУЭ 6-го издания

Вторичные цепи

3.4.5. Сечение жил кабелей и проводов должно удовлетворять требованиям …

2. Для цепей напряжения потери напряжения от трансформатора напряжения при условии включения всех защит и приборов должны составлять:

до расчетных счетчиков и измерительных преобразователей мощности, используемых для ввода информации в вычислительные устройства, — не более 0,5%;
до расчетных счетчиков межсистемных линий электропередачи — не более 0,25%;
до счетчиков технического учета — не более 1,5%;
до щитовых приборов и датчиков мощности, используемых для всех видов измерений, — не более 1,5%;
до панелей защиты и автоматики — не более 3% (см. также гл. 3.2.).

При совместном питании указанных нагрузок по общим жилам их сечение должно быть выбрано по минимальной из допустимых норм потери напряжения.

3. Для цепей оперативного тока потери напряжения от источника питания должны составлять:

до панели устройства или до электромагнитов управления, не имеющих форсировки, — не более 10% при наибольшем токе нагрузки;
до электромагнитов управления, имеющих трехкратную и большую форсировку, — не более 25% при форсировочном значении тока.

4. Для цепей напряжения устройств АРВ потеря напряжения от трансформатора напряжения до измерительного органа должна составлять не более 1%.

Потери напряжения в электрических сетях промышленных предприятий

СН 174-75 Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий.
СН 357-77 Инструкция по проектированию силового и осветительного электрооборудования промышленных предприятий.
НТП 1994 (взамен СН 174-75). Проектирование электроснабжения промышленных предприятий.
НТП 1996 (взамен СН 357-77 в части освещения). Проектирование осветительных электроустановок промышленных предприятий. Внутреннее освещение.
НТП 1999 (взамен СН 357-77 в части силового оборудования). Проектирование силовых электроустановок промышленных предприятий.
ТКП 45-4.04-297-2014 (02250). Электроснабжение промышленных предприятий. Правила проектирования.
ТКП 45-4.04-296-2014 (02250). Силовое и осветительное оборудование промышленных предприятий. Правила проектирования.

Литература:

Справочник мастера. Под редакцией Плетнева Л.Ф. ОАО «Московская городская электросетевая компания», 2005. См. гл.5 «Режим работы силовых трансформаторов и регулирование напряжения» на стр. 189-191 «Регулирование напряжения».

Электрические сети и электрооборудование жилых и общественных зданий, 2-е изд. Тульчин И.К., Нудлер Г.И., М.: Энергоатомиздат, 1990. См. табл. «Отклонения напряжения» на стр. 192, табл. 11.1 «Наибольшие допустимые (располагаемые) потери напряжения от шин ТП до наиболее удалённого электроприёмника в жилых и общественных зданиях», табл. 16.1 «Пределы допустимых потерь напряжения, при которых параметры электрической сети имеют значения, близкие к оптимальным» на стр. 253.

Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.- М.: Энергоатомиздат, 1991 (серия справочников «Электроустановки промышленных предприятий»). См. табл. 2.58. «Допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприёмников» на стр. 169-170 и табл. 4.4. «Допустимые потери напряжения в осветительных сетях» на стр. 338.

Проектирование кабельных сетей и проводок. Под общей редакцией Г.Е. Хромченко. М.: Энергия, 1980. См. гл. 2-7 «Отклонение и потери напряжения в сетях» на стр. 75.

Электроснабжение сельского хозяйства. Авторы: И.А. Будзко, Т.Б. Лещинская, В.И. Сукманов. М.: «Колос», 2000. См. гл. 5 «Электрический расчёт сельский сетей» (И.А. Будзко):

5.3. Расчёт электрических сетей по потере напряжения, с. 90-150;

5.4. Регулирование напряжения в сельских электрических сетях, с. 150-156.

Пособие по проектированию городских и поселковых электрических сетей (к ВСН 97-83)/Гипрокоммунэнерго, МНИИТЭП.-М.: Стройиздат, 1987.

5. Расчёты электрических сетей, см. Расчёт потерь напряжения и мощности в кабельных и воздушных линиях и трансформаторах, с. 71-81; Проверка сети на отклонения напряжения, с. 82-85.

3. Выбор надбавок на трансформаторе. Электроснабжение населенного пункта Борки

— журнал IAEI

Падение напряжения

упоминается только в некоторых разделах NEC в качестве информационных примечаний, и его необходимо рассчитать в других разделах кода . Это 210.19 (A) Информационная записка 4, 215.2 (A) (1) Информационная записка 2 и 3, 310.15 (A) (1) Информационная записка 1, 647.4 (D), 310.60 (B) Информационная записка 2, 455.6 ( A) Информационная записка и 695.7. Допустимая или требуемая величина падения напряжения может варьироваться от 1.От 5 до 15 процентов напряжения фидера или параллельной цепи. Максимум пять процентов обычно рекомендуется для схемы. Информационные примечания не являются обязательными требованиями Кодекса , но представляют собой пояснительный материал, предназначенный только для информационных целей [см. 90.5 (C)].

Тем не менее, инструкции производителя по установке, которые должны соблюдаться в 110.3 (B), часто требуют поддержания минимального номинального напряжения для того, чтобы конкретный тип используемого оборудования функционировал должным образом в соответствии с намерениями производителя, и быть внесенным в список признанной на национальном уровне испытательной лаборатории электрооборудования.Для выполнения расчетов падения напряжения необходимо иметь следующую информацию: 1) коэффициент k, 2) длину фидера или ответвления цепи до нагрузки, 3) силу тока нагрузки цепи и, конечно же, 4) напряжение цепи. Коэффициент k — это множитель, представляющий сопротивление постоянному току для проводника данного размера длиной 1000 футов и работающего при 75 ° C. Из этой информации пользователь кода может найти либо проводник минимального размера, необходимый для выдерживания нагрузки (измеряется в круглых милах или килограммах), и / или процент падения напряжения.

Приведенные здесь формулы основаны на значениях сопротивления проводников постоянному току, приведенных в таблице 8 главы 9 документа NEC , и считаются обычно приемлемыми для расчета падения напряжения. Таблица 8 основана на 75C / 167F и дает коэффициент k, равный 12,9 для меди и 21,2 для алюминиевых проводников. — См. Примечание ниже.

Например, чтобы найти коэффициент k, , вы умножаете сопротивление проводника на фут на круговой мил проводника. Помните, что в таблице 8 указано сопротивление в омах на 1000 футов. Для расчета падения напряжения при использовании медного провода обязательно выберите значение из столбца «Медь без покрытия», так как большинство медных проводов не имеют покрытия. «Покрытие» означает наличие на медном проводе олова или другого покрытия, которое изменяет значение его сопротивления. Если проводник имеет «покрытие», используйте значение сопротивления столбца «с покрытием». Помните, что «с покрытием» не относится к установке проводника.Обратите внимание на следующие примеры.

Для медного провода используйте сопротивление постоянному току, измеренное в омах, из главы 9, таблицы 8:

Сопротивление постоянному току медного проводника 1000 км / мил составляет 0,0129 Ом на 1000 футов.

(0,0129 Ом на 1000 футов, деленное на 1000
= 0,0000129 Ом на фут)
0,0000129 Ом на фут x 1000000 круглых милов = 12,9 коэффициент k — для медного провода

Для алюминиевого провода — сопротивление постоянному току, измеренное в омах на 1000 футов проводника из главы 9, таблица 8:

(0.0212 Ом на 1000 футов, деленное на 1000
= 0,0000212 Ом на фут)
0,0000212 Ом на фут x 1000000 круговых милов
= 21,2 коэффициент k — для алюминиевой проволоки

Примечание. Важно отметить, что для нахождения коэффициента k вы умножаете сопротивление проводника на фут на круглые милы проводника. Для любого медного или алюминиевого проводника, указанного в таблице 8 главы 9, коэффициент k будет примерно равен 12,9 или очень близок к нему для меди и 21.2 или очень близко к нему для алюминия. Поэтому эти две величины выбраны в качестве постоянных значений k-фактора для медных или алюминиевых проводников без покрытия, работающих при температуре окружающей среды 75 ° C / 167 ° F и номинальной силе тока.

Диапазон температур

75 ° C / 167 ° F часто используется в современных электрических цепях, поскольку большинство новых наконечников в электрораспределительном оборудовании и вспомогательном оборудовании рассчитаны на 75 ° C / 167 ° F; и проводники с номиналом 90C / 194F используются при допустимой нагрузке 75C из-за требований к заделке, установленных в 110.14 (С).

Используемая формула также обычно подходит для проводников
60C / 140F.

Падение напряжения рассчитывается для однофазных установок с учетом того, что ток будет возвращаться от нагрузки либо от нагрузки между фазой, либо между фазой и нейтралью; поэтому множитель 2 добавляется в формулу сопротивления проводника нагрузке и обратно. Это необходимо для замыкания цепи и устранения неисправности с учетом 250.122 (B), который будет обсуждаться позже.
В формуле для трехфазных установок в качестве множителя используется 1,732 вместо 2. Ток течет к нагрузке и обратно по фазным проводам.

После того, как было определено падение вольт , используйте приведенную ниже формулу, чтобы определить процент падения напряжения для цепи или системы.

Пример 1: падение напряжения 7,2 В ÷ 240 В (1 фаза) = падение напряжения 3%
Пример 2: падение напряжения 24 В ÷ 480 В L-L = падение напряжения 5%

Выберите формулу в зависимости от размера используемого проводника или максимального падения напряжения, приемлемого для AHJ.(3%, 5% и т. Д.)

ФОРМУЛ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Вольт упало
= 2 x длина проводников для нагрузки x коэффициент k (медь или алюминий) x I (сила тока) ÷ круглые милы или kcmils используемого проводника

Формулы падения напряжения для трехфазных сетей:

Вольт упало =
1,732 x Длина проводников для нагрузки x коэффициент k (медь или алюминий) x I (сила тока) ÷ Используемые круглые милы или киломилы проводника

Для определения размера в круглых миллиметрах требуется (однофазный) = 2 x L x K x I ÷ 900 Падение напряжения 20%

Для определения размера в круглых миллиметрах требуется (трехфазный) = 1.732 x L x K x I ÷ 900 Падение напряжения 20%

Эти формулы могут использоваться для определения максимальной длины проводника, необходимого для него диаметра в миле или падения напряжения в системе или цепи.

Формулы падения напряжения

Где
VD = фактическое падение напряжения (, а не процентов)
K = предполагаемое удельное сопротивление
L = длина пробега до нагрузки
I = нагрузка в амперах
CM = площадь провода, круглые милы

Примечание: Для трехфазных формул замените множитель 2 на 1.732.

2 х К х я х л ÷ СМ =

В.Д.
2 х К х я х л ÷ ВД = СМ
(см х VD) ÷ (2 х К х I) = максимальная длина
(см х VD) ÷ (2 х К х Д) = максимум I (AMPS)
Примечание: Для поиска К-фактор, умножать сопротивление на фут проводника по круговой мил.
Перейти к главе 9 Таблица 8
Поиск 1 AWG
колонка
В круговой Mils 1 AWG, найти 83,690
Перейти к сопротивлению постоянного тока при 75 ° С (167 ° F) Таблица 8
Перейти к колонке Ом / Kft.Для 1 AWG найдите 0,154 Ом / kFT
.
(0,154 / 1000) = 0,000154
Пример: K для меди 1 AWG при 75 ° C = 0,000154 x 83690 = 12,9
Примечание: Глава 9 Таблица 8 Значения сопротивления постоянному току для коэффициента k и падения напряжения в цепях переменного тока используются для простоты и единообразия. Значения сопротивления для провода данного размера в таблице 8 главы 9 очень близки к значениям, приведенным в таблице 9 главы 9, независимо от того, какой метод подключения используется.
Выдержка из книги формул и расчетов Ферма , 2014 г., IAEI.
Руководство по освещению шоссе: расчет падения напряжения
Якорь: #CHDHDEBC
Раздел 4: Расчет падения напряжения
Якорь: # i1006100
Введение
В этом разделе объясняется падение напряжения и его расчет. для ответвлений освещения проезжей части.
Падение напряжения можно рассчитать вручную, используя методы описанные в этом разделе или с помощью электронной таблицы NewVolt калькулятор, доступный в TxDOT Traffic Operations Дивизия (TRF).
Якорь: # i1006115
Максимально допустимое падение напряжения
Типовое рабочее напряжение сети для освещения составляет 240 В или 480 В переменного тока. Однако, поскольку медный провод имеет величина сопротивления, падение (или потеря) напряжения произойдет в сам провод. Эта энергия теряется в виде нагрева в проводе.
ПРА магнитного регулятора для ТНС указанного типа для освещения проезжей части (и показано в деталях освещения проезжей части) будет нормально работать при 10% ниже номинального напряжения сети.(Этот не относится ко всему электрическому оборудованию. Для оборудования, отличного от освещение проезжей части, см. документацию производителя оборудования.) Хорошая практика проектирования позволяет коммунальному предприятию отклоняться на 2%. от номинального сетевого напряжения, оставляя 8% доступных для напряжения падение в ответвленных цепях. Следовательно, максимально допустимое напряжение капли выводятся следующим образом:
Драйверы в светодиодных светильниках работают в диапазоне напряжений.Типичные диапазоны: 120–277 В и 347–480 В. Несмотря на то что Светодиодные светильники могут работать при падении напряжения, превышающем 8%, рекомендует TxDOT. проектирование цепей с максимально допустимым падением напряжения на 8% для Светодиоды тоже.
Якорь: # i1006135
Formula
Напряжение (В) равно току (I) раза сопротивление (R) , выраженное как:
Следовательно, падение напряжения (Вд) в любом заданном пробег можно рассчитать как:
Обсуждение каждого из факторов в этой формуле приводится ниже.
Якорь: # i1006169
Ток в пробеге
При расчете падения напряжения вручную проектировщик должен определения тока в каждом цикле (то есть, от последнего света столб до предпоследнего и т. д., вплоть до службы столб). Сила тока зависит от количества и типа светильников. В В следующей таблице показан ток, необходимый для различных типов светильников.
Якорь: # i1003936 Расчетные амперы для различных стандартов TxDOT Светильники
Мощность светильника и тип *
120 В
240 В
480 В
150 Вт HPS
1.67 А
0,83 А
0,42 A
250 Вт HPS
2.50 А
1,25 А
0,63 A
400 Вт HPS
3.75 А
1,88 А
0,94 A
Светодиодный эквалайзер мощностью 150 Вт
0.83 А
0,42 А
0,21 A
Светодиодный эквалайзер мощностью 250 Вт
1.42 А
0,71 А
0,35 A
Светодиодный эквалайзер, 400 Вт
2.08 А
1,04 А
0,52 A
12-400 Вт HPS HM
45.0 А
22,5 А
11,3 A
6-400Вт Светодиод HM
30.0 А
15,0 А
7,50 A
150 или 165 Вт IF
1.4 А
0,71 А
н / д
* HPS = Натрий высокого давления; LED = светоизлучающий диод; IF = индукция Флуоресцентный; HM = высокая мачта
Якорь: #DBFGKACT
Сопротивление проводника
Для расчета падения напряжения необходимо знать сопротивление проводника (провода), используемого в ответвленной цепи.Сопротивление функция размера и длины провода. Сопротивление для обоих проводов идёт к светильнику необходимо учитывать.
В следующей таблице показано сопротивление проводов для различных американских Калибры проводов (AWG). Поскольку оба провода имеют типовой размер схем, в таблице указано «сопротивление шлейфа»; таким образом, дизайнеру нужно только рассчитать расстояние между опорами светильника.
Якорь: # i1004012 Сопротивление провода по манометру
(AWG)
(Ом / фут)
(Ом / метр)
12
0.003360
0,011023
10
0,002036
0.006680
8
0,001308
0,004291
6
0.000820
0,002690
4
0,000518
0.001700
2
0,000324
0,001063
0
0.000204
0,000670
00
0,000162
0.000532
* Показанные значения для медных проводников без покрытия в кабелепроводе при температуре 25 ° C
ПРИМЕЧАНИЕ. Сопротивление контура учитывает длину провода в обоих направлениях, требуя, чтобы проектировщик измерял только одностороннее расстояние между опоры для светильников.
Провода большего сечения имеют меньшее сопротивление. Использование проволоки большего диаметра это один из способов уменьшить падение напряжения в цепи.
Якорь: #ATFQKVDS
Длина пробега
При использовании предыдущей таблицы для определения сопротивления проводника на метр или фут, «длина участка», используемая для определения падения напряжения. формула будет просто односторонним расстоянием между полюсами.
Из-за способа подключения светильников высота полюс не имеет значения при расчетах падения напряжения. Только в на последнем полюсе высота будет фактором, и то только в том случае, если шесты были очень высокими (высокая мачта, например).
Якорь: #XYLYGHVQ
Пример расчета
В ответвлении на 480 вольт пробег от последнего огонька Полюс до следующего фонарного столба составляет 200 футов.Двойной фонарный столб поддерживает два светодиодных светильника EQ мощностью 400 Вт. Проводник — провод 8-го калибра.
Используя данные из таблиц, представленных в этом разделе, получаем Следующая информация:
Используя формулу для расчета падения напряжения, находим
и, следовательно,
Якорь: #ANFRUILT
Общее падение напряжения
На каждом проходе ответвленной цепи будет падение напряжения.Следовательно, по мере того, как вы работаете с электричеством, общее напряжение упало в проводке увеличивается по мере добавления падения для каждого последующего прогона. Это общее количество не должно превышать 8 процентов на самом дальнем от полюса полюсе. электрические услуги.
Якорь: #ROBAREAN
Split Branch Circuit
Иногда ответвленная цепь разделяется и проходит в двух направлениях.Когда это происходит, разработчик должен помнить, что каждый прогон разделяется Выключенный контур имеет отдельное падение напряжения.
Определение падения напряжения | Lectromec
Основные выводы
Расчет падения напряжения важен для обеспечения правильной работы оборудования.
То, что в цепи подается 115 В переменного тока, не означает, что подключенное оборудование «видит» 115 В переменного тока.Длина и калибр провода будут иметь значение.
Существуют хорошо зарекомендовавшие себя методы оценки падения напряжения.
Если в цепь подается напряжение, а подключенное оборудование не включается, значит, проблема связана либо с цепью, либо с поданным напряжением (при условии, что устройство полностью функционирует). Длина и калибр провода, который иногда игнорируется в схемотехнике, могут влиять на напряжение нагрузки; это известно как «падение напряжения». Точно так же, как на пропускную способность проводов / жгутов влияют система и окружающая среда, падение напряжения тоже.
В этой статье мы рассмотрим идею падения напряжения, руководство по его применению в конструкции и пример количественной оценки падения напряжения на проводе / кабеле.
Падение напряжения
Проволочные проводники не являются идеальными электрическими проводниками, и из-за этого вдоль провода возникают потери энергии. В прошлых статьях мы рассматривали сопротивление проводника с точки зрения допустимой нагрузки, и нагрев проводника может происходить только при наличии сопротивления проводника.Общее сопротивление проводника для цепи может быть небольшим, но это нетривиально. В зависимости от тока в цепи длина провода 20AWG может быть не более 50 или 400 футов.
К счастью, есть руководство, которое поможет определить падение напряжения в цепи.
Направляющая
Пожалуй, одним из наиболее популярных документов, опубликованных FAA, является AC 43-13. В дополнение к руководству по большому количеству концепций проектирования системы, он также предоставляет руководство по устранению падения напряжения.Процитируем AC 43-13-1B, раздел 11-48, «Провода должны иметь такой размер, чтобы выдерживать постоянный ток, превышающий номинальные характеристики устройства защиты цепи, включая его время-токовые характеристики, а также во избежание чрезмерного падения напряжения».
Максимальное падение напряжения в цепи определяется таким образом, чтобы проектировщики оборудования знали ожидаемые характеристики своего оборудования. Источник: FAA.
AC 43-13-1B предоставляет таблицу допустимого падения напряжения для непрерывной и прерывистой работы.Важно отметить, что в таблице проводится различие между допустимым падением напряжения для непрерывной и прерывистой работы. Чтобы представить это в перспективе, AC 43-13-1B идентифицирует прерывистую нагрузку как такую, работа которой ограничена не более чем двумя минутами за раз. Ни в одной точке сети переменного тока нет информации о том, как часто может работать прерывистая цепь, но Lectromec предлагает, чтобы продолжительность между прерывистыми режимами работы была достаточно большой, чтобы позволить цепи вернуться к условиям окружающей среды (например,грамм. дайте проводке время остыть).
В таблице 11-6 показано допустимое падение напряжения между шиной и заземлением оборудования. Эти значения соответствуют ожидаемым значениям производительности, указанным в документах по качеству электроэнергии, таких как MIL-STD-704. Для системы 115 В переменного тока максимально допустимое падение напряжения при непрерывной работе составляет 4 В; для прерывистого режима максимальное падение напряжения составляет 8 В.
Падение напряжения по калибру провода, току и напряжению в системе. Источник: FAA.
Как и в большинстве руководств AC 43-13-1B, имеется хорошая информация, но она не дает полной картины. Примером этого является расчет падения напряжения для цепи. Таблица и информация, представленные в AC, относятся к луженой проволоке. В случае проводов с серебряным и никелированным покрытием, имеющих более низкое сопротивление, информация в переменном токе является консервативной при расчетах падения напряжения.
Снижение номинальных значений напряжения
AC 43-13-1B действительно предоставляет диаграмму для оценки падения напряжения, но поскольку диаграмма может быть довольно запутанной, мы рассмотрим пример, который, мы надеемся, упростит понимание.
В левой части рисунка находится таблица, показывающая напряжение непрерывной цепи для четырех различных уровней напряжения (200, 115, 28 и 14). Внизу таблицы показаны уровни падения напряжения 7 В, 4 В, 1 В и 0,5 В, соответствующие максимальному падению напряжения, допустимому для данного уровня напряжения. В центре этой таблицы показана длина провода, необходимая для достижения падения напряжения (внизу таблицы) для напряжения системы (показано вверху таблицы).
Если, например, у нас есть цепь, работающая на проводе 16AWG и постоянном токе 10 А, то сначала ищем калибр провода вдоль нижней горизонтальной оси и там, где он пересекается с диагональными линиями, идущими от верхней оси.В этом примере 16AWG мы ищем диагональную линию, которая начинается со значения «10» на верхней оси. На рисунке это значение пересекается с вертикальной линией 16AWG, что указывает на то, что максимальная длина провода для ограничения падения напряжения до 4 В в системе 115 В составляет 80 футов.
Источник: FAA.
На рисунке также показаны три других примера провода 8AWG на 20 А, провода 12AWG на 20 А и провода 14AWG на 20 А. Хотя каждый из этих сечений провода может выдерживать нагрузку 20 А, максимально допустимая длина провода значительно пострадали.В случае провода 14AWG, несущего нагрузку 20 ампер, из рисунка следует, что максимальная длина провода системы 115 В составляет около 60 футов. Сравнивая это с проводом 8AWG, максимальная длина провода составляет около 200 футов.
На следующих двух рисунках, Таблица 11-7 и Таблица 11-8 показаны дополнительные примеры, взятые из AC 43-13-1B.
Расчетное воздействие
С точки зрения проектирования это означает, что инженер EWIS должен сбалансировать как номинальный ток, так и допустимую нагрузку на жгут проводов с требованиями к падению напряжения.Кроме того, анализ действительно показывает очень прямую причину выбора систем с более высоким напряжением. В приложениях с более высоким напряжением допустимое падение напряжения по длине провода больше и позволяет проводам меньшего калибра передавать напряжение на большие расстояния.
Источник: FAA.
Заключение
Падение напряжения в цепи так же важно, как и ее допустимая нагрузка. К счастью для тех, кто хочет убедиться, что их конструкция находится в пределах допусков рабочих характеристик, указанных в AC 43-13-1B, могут сделать это с меньшим количеством расчетов и элементов снижения номинальных характеристик, таких как допустимая нагрузка.
Для тех, кто хочет получить больше от своих проектов EWIS и убедиться, что они соответствуют лучшим практикам, обращайтесь в Lectromec. У нас есть обширный опыт и лабораторные возможности для решения ваших задач EWIS.
Михаил Траскос
Президент, Lectromec
[email protected]
Майкл более десяти лет занимается оценкой деградации и отказов проводов. Он работал над десятками проектов по оценке надежности и квалификации компонентов EWIS.Майкл является FAA DER с делегированными полномочиями в отношении сертификации EWIS и председателем комитета по установке EWIS SAE AE-8A.
Падение напряжения | AE 868: Коммерческие солнечные электрические системы
Определения
Падение напряжения определяется как величина потери напряжения, которая возникает во всей или части цепи из-за сопротивления проводника.
Сопротивление проводника зависит от материала проводника, его размера и температуры окружающей среды.
Падение напряжения сильно зависит от общей длины проводников, по которым проходит электрический ток. В системах постоянного тока длина падения напряжения — это полное (в оба конца) расстояние, которое ток проходит в цепи. Таким образом, общая длина, используемая в расчетах, обычно в два раза превышает длину жилы проводника. В некоторых системах переменного тока расстояние равно длине проводника.
Отражение
Почему длина проводника различается для цепей переменного и постоянного тока?
Нажмите, чтобы ответить…
ОТВЕТ: Поскольку ток постоянно течет в цепях постоянного тока, ток будет перемещаться вперед и назад. В этом случае расстояние вдвое больше длины проводника. То же самое относится к двухпроводной однофазной сети (120 В в США или 220 в Европе). Падение напряжения переменного тока рассчитывается таким же образом, как расстояние в два раза превышает длину провода. (чтобы учесть длину фазы и нейтрали при прохождении через них тока вперед и назад).
— В трехпроводной однофазной схеме (также известна как расщепленная фаза в США) напряжение между фазой и нейтралью по-прежнему составляет 120 В, но ток не проходит обратно через нейтральный провод.Это результат разделения фаз (фазовый сдвиг на 280 градусов), поэтому нейтральный провод возвращает только несимметричный ток. В условиях сбалансированной нагрузки обратный ток (через нейтральный провод) равен нулю.
— В четырехпроводных трехфазных системах возникает такая же ситуация, поскольку нейтраль не должна возвращать ток в условиях сбалансированной нагрузки.
Поскольку большинство однофазных фотоэлектрических инверторов рассчитаны на 240 В, падение напряжения для расщепленной фазы рассчитывается следующим образом:
Падение напряжения можно рассчитать, используя расстояние двустороннего срабатывания при 120 В (то же уравнение, используемое для цепи постоянного тока) но ваше напряжение будет 120 В между фазой и нейтралью вместо 240 В.Или мы можем использовать односторонний провод при 240 В. Оба метода должны дать одинаковые результаты.
Падение напряжения с фотоэлектрической батареи на инвертор
NEC не требует расчета падения напряжения, потому что это не является проблемой безопасности. Однако он рекомендует максимальное падение напряжения 3%. Рекомендуется иметь падение напряжения до 2% на стороне постоянного тока, в то время как только 1% допускается на стороне переменного тока системы, что в сумме составляет 3% падения напряжения для всей системы.
Провода должны иметь такой размер, чтобы уменьшить резистивные потери (нагрев) до менее 3%.Эта потеря является функцией КВАДРАТА тока, умноженного на сопротивление, что является еще одним проявлением закона Ома:
V = I × R, или, I = V / R.
И резистивные потери I × I × R в ваттах.
Примечание:
Используйте таблицу размеров проводов, чтобы выбрать правильный размер провода в соответствии с током и напряжением, с которыми вы работаете. Посетите Encorewire.com для примера.
Пример
Вычисление формулы падения напряжения:
Vdrop = Iop × Rc × L
Где:
Iop — рабочий ток цепи, который для цепей источника обычно принимается за максимальный ток мощности, Imp,
L — полная длина проводника.
Vdrop — это напряжение, при котором вы хотите найти VD, а
Rc — это удельное сопротивление провода в Ом на 1000 футов, которое находится в NEC, глава 9, таблица 8 свойств проводника.
Пример
Если у нас есть фотоэлектрическая матрица, которая расположена на расстоянии 150 футов от инвертора (L = 150 футов), и мы используем провод № 14 AWG, поскольку он выдерживает ток 8,23 А и имеет удельное сопротивление 3,14 (Ом / kft).
Vdrop = 8,23 (A) × 3,14 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 5,168V Рабочее напряжение
Vmmp = 12 × 37.2 = 357,6 В
Падение напряжения затем рассчитывается как:
Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 7,75 / 357,6 = 2,16%, что не находится в пределах 2%, но этот провод идет к блоку сумматора и к инвертору. . В этом случае падение напряжения должно быть меньше, а сечение проводника должно увеличиваться.
Обновление до большего размера проводника для той же длины и типа проводника:
L = 150 футов и # 12 AWG, Rc = 1,98 (Ом / kft)
Vdrop = 8,23 (A) × 1,98 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 3,386 В
Падение напряжения в этом случае рассчитывается как:
Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 4.98 / 357,6 = 1,37%, что находится в пределах 2%.
Как можно видеть, оба провода сечением №12 и №14 работают на допустимую нагрузку, но расчет падения напряжения показывает, что оба они все еще не лучший вариант в долгосрочной перспективе. В результате кабель № 10 AWG имеет более консервативную конструкцию, но будет стоить дороже.
Примечание:
Есть несколько бесплатных инструментов, которые можно использовать для расчета падения напряжения. Это пример онлайн-калькулятора. Если для калькулятора нет опции постоянного тока, вы можете использовать одну фазу и выбрать правильную длину.
Что такое падение напряжения? | IEWC.com
Надежность не может быть осязаемым элементом, который устанавливается рядом с новой печью или подключается к док-крану, но, тем не менее, это важный «аксессуар», который может означать разницу между сверхурочной работой и потерянным временем; на складе и на складе; идеально подходит. Признание «ненадежным» может означать крах для бизнеса, независимо от того, что вы делаете, устанавливаете или обслуживаете. Вот почему так важно понимать простые, но часто упускаемые из виду проблемы, такие как падение напряжения в устройствах.
Что такое падение напряжения?
Падение напряжения — это снижение напряжения в электрической цепи между источником и нагрузкой. Провода, по которым проходит электричество, обладают внутренним сопротивлением или сопротивлением току. Падение напряжения — это величина потери напряжения в цепи из-за этого импеданса.
Для того, чтобы оборудование работало должным образом, оно должно быть обеспечено необходимой мощностью, которая измеряется в ваттах и рассчитывается путем умножения силы тока (амперы) на напряжение (вольт).Двигатели, генераторы, инструменты — все, что работает на электричестве — рассчитано на мощность. Правильная мощность позволяет оборудованию соответствовать проектной мощности и работать эффективно. Слишком большое или недостаточное количество энергии может привести к неэффективной работе, неэффективному использованию энергии и даже к повреждению оборудования. Вот почему так важно понимать расчет падения напряжения и выбирать правильный кабель для каждого приложения.
Национальный электротехнический кодекс (NEC) каталогизирует требования к безопасному электрическому оборудованию и представляет собой основной руководящий документ в США.Эти кодексы служат руководством как для обученных специалистов, так и для конечных пользователей, они закладывают основу для проектирования и проверки электрических установок. Итак, как Кодекс решает проблемы падения напряжения? Для ответвлений см. NEC (NFPA 70), раздел 215.2 (A) (3), сноску 2 и раздел 210.19 (A) (1), сноску 4. Оба советуют, что проводники для фидеров, ведущих к жилым домам, должны быть такого размера, чтобы предотвратить превышение падения напряжения. 3%, а максимальное общее падение напряжения на фидерах и ответвленных цепях не должно превышать 5% для «разумной эффективности работы».”
Кроме того, обращайтесь к разделу 647.4 (D) NEC (NFPA 70) при работе с чувствительным электронным оборудованием. В нем указано, что падение напряжения в любой ответвленной цепи не должно превышать 1,5%, а суммарное падение напряжения на проводниках параллельной цепи и фидера не должно превышать 2,5%. Важно отметить, что большая часть производимого сегодня оборудования содержит электронику, которая особенно чувствительна к чрезмерному падению напряжения.
Ampacity, допустимая электрическая сила тока кабеля, также связана с падением напряжения.В Кодексе подчеркивается важность учета падения напряжения при рассмотрении номинальной допустимой нагрузки кабеля и необходимость удовлетворения обоих требований. Раздел 310.15 (A) (1) NEC гласит, что в таблицах допустимой нагрузки не учитывается падение напряжения.
Как рассчитывается падение напряжения?
Для постоянного тока падение напряжения пропорционально величине протекающего тока и сопротивлению провода. В цепях переменного тока также необходимо учитывать полное сопротивление и коэффициент мощности (коэффициент потерь мощности).Поскольку сопротивление провода зависит от размера провода, материала и длины участка, важно выбрать правильный размер провода для длины участка, чтобы поддерживать падение напряжения на желаемом уровне.
Воспользуйтесь следующей историей расчета падения напряжения, чтобы упростить расчет падения напряжения.
Эта таблица упрощает и упрощает расчет падения напряжения в проекте. Например, предположим, что ваш проект включает 100-футовый участок 12/3 кабеля SOOW, линейный ток 12 А для оборудования, линейную цепь 120 В переменного тока, 3 фазы, коэффициент мощности 100%.Согласно таблице вычислений коэффициент равен 3190. Затем умножьте текущее значение на расстояние (футы) на коэффициент: 12 x 100 x 3190 = 3 828 000. Наконец, поместите десятичную дробь перед шестью последними цифрами, и результатом будет потеря напряжения или падение напряжения, которое в этом примере равно 3,8 вольт (3,2% от общего напряжения).
Поэтому, чтобы гарантировать надежность ваших продуктов, установок или обращений в службу поддержки, обязательно учитывайте падение напряжения при выборе кабеля. Хотя это в первую очередь неприятная проблема, падение напряжения может повлиять на эффективность оборудования, энергопотребление и вызвать потенциальный ущерб чувствительной электронике и другим системам.К счастью, этих проблем легко избежать, особенно если вы полагаетесь на нормы и стандарты NEC, касающиеся падения напряжения: каждый из них предоставляет полезные рекомендации по обеспечению успеха вашего приложения.
Выбрав кабель с правильными характеристиками падения напряжения, вы оптимизируете работу подключенного оборудования, повысите эффективность и предотвратите повреждение оборудования. И это неплохая расплата как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.
Размер провода Коэффициент мощности% 90AC, однофазный 80 Трехфазный переменный ток постоянного тока
14 AWG 100 5880 5090 5880
90 5360 4640
80 4790 4150
70 4230 3660
60 3650 3160
12 AWG 100 3690 3190 3690
90 3380 2930
80 3030 2620
70 2680 2320
60 2320 2010
10 AWG 100 2320 2010 2820
90 2150 1861
80 1935 1675
70 1718 1487
60 1497 1296
8 AWG 100 1462 1265 1462
90 1373 1189
80 1248 1081
70 1117 969
60 981 849
6 AWG 100 918 795 918
90 882 764
80 812 703
70 734 636
60 653 565
4 AWG 100 578 501 578
90 571 494
80 533 462
70 489 423
60 440 381
2 AWG 100 367 318 363
90 379 328
80 361 313
70 337 292
60 309 268
1 AWG 100 291 252 288
90 311 269
80 299 259
70 284 246
60 264 229
1/0 AWG 100 233 202 229
90 257 222
80 252 218
70 241 209
60 227 106
2/0 AWG 100 187 162 181
90 213 184
80 212 183
70 206 178
60 196 169
3/0 AWG 100 149 129 144
90 179 155
80 181 156
70 177 153
60 171 148
4/0 AWG 100 121 104 114
90 152 131
80 156 135
70 155 134
60 151 131
250 тыс. Килограмм 100 102 89 97
90 136 117
80 143 123
70 143 124
60 141 122
300 тыс. Килограмм 100 86 75 81
90 121 104
80 128 111
70 131 113
60 130 113
350 тыс. Килограмм 100 74 64 69
90 109 95
80 118 102
70 122 105
60 122 106
400 тыс. Килограмм 100 66 57 60
90 101 88
80 111 96
70 115 99
60 116 101
500 тыс. Килограмм 100 54 47 48
90 89 78
80 99 86
70 105 91
60 108 93
600 тыс. Килограмм 100 47 41 40
90 83 72
80 93 81
70 99 86
60 103 89
750 тыс. Килограмм 100 39 34 32
90 75 65
80 86 75
70 93 81
60 97 84
1000 тыс. Килограмм 100 31 27 24
90 67 58
80 79 68
70 86 75
60 91 78
Какое допустимое падение напряжения в электрической цепи? — AnswersToAll
Какое допустимое падение напряжения в электрической цепи?
Допустимые падения напряжения: Национальный электротехнический кодекс рекомендует, чтобы падение напряжения не превышало 3% от источника к электросети.Например, если у вас напряжение в цепи 240 переменного тока, и у вас есть один светильник на 100 метров в длину.
Какое допустимое падение напряжения в системе распределения электроэнергии переменного тока?
5%
Какое падение напряжения допустимо? В сноске (NEC 210-19 FPN № 4) в Национальном электротехническом кодексе говорится, что падение напряжения на 5% в самой дальней розетке в цепи ответвления является приемлемым для нормальной эффективности.
Как рассчитать максимальное падение напряжения?
Для расчета падения напряжения:
Умножьте ток в амперах на длину цепи в футах, чтобы получить ампер-фут.Длина цепи — это расстояние от исходной точки до конца цепи с нагрузкой.
Разделить на 100.
Умножьте на соответствующее значение падения напряжения в таблицах. Результат — падение напряжения.
Как уменьшить падение напряжения на проводе?
Самый простой способ уменьшить падение напряжения — увеличить диаметр проводника между источником и нагрузкой, что снизит общее сопротивление. В системах распределения электроэнергии заданное количество мощности может передаваться с меньшим падением напряжения, если используется более высокое напряжение.
Есть ли падение напряжения на проводе?
Падение напряжения — это уменьшение электрического потенциала на пути тока, протекающего в электрической цепи. Падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника, в проводниках, контактах и соединителях нежелательны, поскольку часть подаваемой энергии рассеивается.
Какова формула падения напряжения?
Пример 1. Определение падения напряжения. Протяните многожильный провод № 10 на 200 футов при 20 А.Согласно Таблице 9, наше «сопротивление нейтрали на 1000 футов» составляет 1,1 Ом. Чтобы заполнить числитель, умножьте его следующим образом: (2 x 0,866) x 200 футов x 1,1 Ом x 20A = 7620,8 Деление 7621 на 1000 футов дает падение напряжения 7,7 В.
Опасно ли падение напряжения?
Падение напряжения на распределительном устройстве, проводниках фидера и ответвленной цепи может быстро снизить выходное напряжение источника питания до неприемлемого предела. Поскольку эксплуатация электрического оборудования за пределами допустимого номинального напряжения может привести к преждевременному выходу оборудования из строя и возникновению опасных ситуаций.
Какое рекомендуемое падение напряжения для фидеров?
Фидеры
— Настоящая FPN рекомендует подбирать фидеры такого размера, чтобы не допустить максимального падения напряжения до 3%. Максимальное общее падение напряжения для комбинации параллельной цепи и фидера не должно превышать 5%.
Какой пример падения напряжения?
Падение напряжения — это уменьшение электрического потенциала на пути тока, протекающего в электрической цепи. Например, электрический обогреватель может иметь сопротивление десять Ом, а провода, которые его питают, могут иметь сопротивление 0.2 Ом, около 2% от общего сопротивления цепи.
Что такое падение напряжения? Расширенный калькулятор падения напряжения
Расширенный калькулятор падения напряжения с решенными примерами и формулами
Что такое допустимое падение напряжения?
Согласно NEC (Национальный электротехнический кодекс) [ 210,19 A (1) ] FPN номер 4 и [ 215,2 A (3) ] FPN номер 2, допустимое падение напряжения для фидеров составляет 3% и допустимое падение напряжения для конечной подсхемы и ответвленной цепи составляет 5% для правильной и эффективной работы.
Например, если напряжение питания составляет 110В , то значение допустимого падения напряжения должно быть;
Допустимое падение напряжения = 110 x (3/100) = 3,3 В .
Мы уже обсуждали выбор кабеля подходящего размера для монтажа электропроводки в системе SI и британской системе с примерами. В статье выше мы также объяснили расчет падения напряжения и формулу падения напряжения, а также онлайн-калькулятор размера кабеля.
Сегодня мы собираемся поделиться подробным онлайн-калькулятором падения напряжения и формулами падения напряжения с решенными примерами.
Полезно знать : Прочтите полное описание под калькулятором падения напряжения для лучшего объяснения, так как есть много формул для расчета падения напряжения с примерами. Кроме того, существует очень простой метод для расчета падения напряжения .
Также проверьте
Калькулятор падения напряжения (расширенный)
Введите значение и нажмите «Рассчитать».Будет отображен результат
Примечание. Этот калькулятор также доступен в нашем бесплатном приложении для Android
.
Формулы и расчет падения напряжения
Основная формула падения напряжения .
Основная формула падения электрического напряжения:
В _D = IR ……. (Закон Ома).
Где;
В _D = Падение напряжения в вольтах.
I = Ток в амперах.
R = Сопротивление в Ом (Ом).
Но это не всегда так, и мы не можем запустить колесо системы с помощью этой базовой формулы (почему? См. Также примеры ниже).
Формула падения напряжения для стального кабелепровода.
Это приблизительная формула падения напряжения при единичном коэффициенте мощности, температуре кабеля 75 ° C и проводниках кабеля в стальном кабелепроводе.
В _D = (2 x k x Q x I x D) / см для Однофазный .
V _D = (1,732 x k x Q x I x D) / см для трехфазного .
Где;
Cm = площадь поперечного сечения проводника в круглых милах.
D = расстояние в одну сторону в футах.
I = ток цепи в амперах.
Q = соотношение сопротивления переменному току и сопротивления постоянному току (R _AC / R / _DC) для проводника больше 2/0 для скин-эффекта.
k = удельное сопротивление = 21,2 для алюминия и 12,9 для меди.
Формула падения напряжения для однофазных цепей и цепей постоянного тока

Если длина провода указана в футах.
V _D = I × R
V _D = I × (2 × L × R / 1000)
Где;
В _D = Падение напряжения в вольтах.
I = Ток провода в амперах.
R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / кфут].
L = длина провода в футах.
А;
Когда длина провода указывается в метрах.
V _D = I × (2 × L × R / 1000)
Где;
В _D = Падение напряжения в вольтах.
I = Ток провода в амперах.
R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / км].
L = длина провода в метрах.
Расчет падения напряжения и формулы для трехфазной системы.
V _D = 0,866 × I × R
V _D = 0,866 × I × 2 × L × R / 1000
V _D = 0,5 × I × R
V _D = 0,5 × I × 2 × L × R /1000
Где;
В _D = Падение напряжения в вольтах.
I = Ток провода в амперах.
R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / км или] или (Ом / kft).
L = длина провода в метрах или футах.
Расчет площади поперечного сечения провода
Площадь поперечного сечения провода в килограммах круглых милов
A _n = 1000 × d _n ² = 0,025 × 92 ^{(36- n ) /19,5}
Где;
An = площадь поперечного сечения провода калибра n, размер в тыс. Мил.
kcmil = килограмм круговых милов.
n = номер калибра.
d = диаметр квадрата проволоки дюйм ².
Площадь поперечного сечения провода в квадратных дюймах (в ²).
A _n = (π / 4) × d _n ² = 0,000019635 × 92 ⁽ ) / 19.5
Где;
An = площадь поперечного сечения провода калибра n в квадратных дюймах (²).
n = номер калибра.
d = диаметр квадрата проволоки дюйм ².
Площадь поперечного сечения провода в килограммах круглых милов
A _n = (π / 4) × d _n ² = 0,012668 × 92 ^{(36-n) / 19,5}
Где;
An = площадь поперечного сечения провода калибра «n» в квадратных миллиметрах (мм ²)
n = номер калибра.
d = диаметр квадрата проволоки в мм ².
Вы также можете прочитать: Как найти неисправность в кабелях? Неисправности кабеля, типы и причины
Расчет диаметра проволоки
Диаметр проволоки в дюймах по формуле
d _n = 0,005 × 92 ^{(36- n ) / 39}…. В дюймах
Где «n» — это номер калибра, а «d» — диаметр проволоки в дюймах.
Диаметр проволоки в мм (миллиметрах) формула
d _n = 0,127 × 92 ^{(36- n ) / 39}…. В миллиметрах (мм).
Где «n» — номер калибра, а «d» — диаметр проволоки в мм.
Формула для расчета сопротивления провода
(1). R _n = 0.3048 × 10 ⁹ × ρ / (25,4 ² × A _n )
Где;
R = сопротивление проводов (в Ом / кфут).
n = # размер датчика.
ρ = rho = удельное сопротивление в (Ом · м).
An = площадь поперечного сечения n # калибра в квадратных дюймах (в ²).
Или;
(2) . R _n = 10 ⁹ × ρ / A _n
Где;
R = сопротивление проводов проводов (в Ом / км).
n = # размер датчика.
ρ = rho = удельное сопротивление в (Ом · м).
An = площадь поперечного сечения n # калибра в квадратных миллиметрах (мм ²).
Падение напряжения в конце формулы и расчета кабеля.
V _Конец = V — V _D
Где;
В _Конец = Напряжение питания на конце кабеля.
В = Напряжение питания.
В _D = Падение напряжения в проводниках кабеля.
Формула для расчета падения напряжения для круговых милов
V _D = ρ P L I / A
Где;
В _D = Падение напряжения в вольтах .
ρ = rho = удельное сопротивление в ( Ом — круговые милы / фут ).
P = Постоянная фазы = 2 (для однофазной системы и системы постоянного тока) и = √3 = 1,732 (для трехфазной системы)
L = длина провода в футах.
A = сечение провода в круглых милах.
Как рассчитать падение напряжения в медном проводнике (1 и 3 фазы)?
Падение напряжения в медных проводниках можно рассчитать по простой и простой формуле, приведенной ниже, с помощью следующей таблицы.
V _D = f x I… L = 100 футов
Где;
f = коэффициент из таблицы ниже.
I = Ток в амперах.
L = длина проводника в футах (100 футов).
(См. Решенный пример под таблицей для ясного понимания)
Таблица: Как рассчитать падение напряжения по простой формуле падения напряжения
Решенный пример расчета падения напряжения
Пример : Предположим, однофазное напряжение 220 В, ток 5 А, длина проводника 100 футов, а калибр провода (AWG) — № 8.

Падение напряжения в линии 0.4 кв. Допустимые потери напряжения в сетях освещения

7. Расчет сети 10кВ

8. Определение потерь напряжения в сети 10 кВ и трансформаторе.

Допустимая потеря напряжения в линии 10 кв. Потеря напряжения

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей

Определение наибольшей потери напряжения

В неразветвленной сети наибольшая потеря напряжения – это потеря напряжения от ИП до конечной точки сети.

Частные случаи расчета местных сетей

Допустимая потеря напряжения в линии

Допустимая потеря напряжения ПУЭ

ПУЭ 7-го издания

Персональный сайт — 4.Определение допустимой потери напряжения в сетях 10 и 0,38 кВ при питании от энергосистемы.

Выбор сечения кабеля для освещения на напряжение 220 В

lspbbuilding — Падение напряжения

3. Выбор надбавок на трансформаторе. Электроснабжение населенного пункта Борки

Похожие главы из других работ:

1.1.1 Расчет потерь в двухобмоточном трансформаторе

1.1.2 Расчет потерь в трехобмоточном трансформаторе

6.2.1 Выбор трансформаторов тока в силовом трансформаторе на стороне низкого напряжения

2.2.2 Определение потерь в трансформаторе

5.2 Расчет потерь электроэнергии за сутки в линии 1 и трансформаторе

6.1 Полные потери в трансформаторе

1.8 Выбор надбавок (ответвлений) трансформатора

1.5 Расчет потерь мощности в трансформаторе

2.3 Масло в трансформаторе. Замена масла

4.1.2.4 Потери в трансформаторе

7. Расчёт потерь мощности в трансформаторе

9. Расчёт потерь мощности в трансформаторе

9. Определение потерь напряжения в высоковольтной сети и трансформаторе

7. Расчёт потерь мощности в трансформаторе

11. Определение потерь напряжения в высоковольтной сети и трансформаторе

— журнал IAEI

Формулы падения напряжения для трехфазных сетей:

Формулы падения напряжения

Руководство по освещению шоссе: расчет падения напряжения

Раздел 4: Расчет падения напряжения

Введение

Максимально допустимое падение напряжения

Formula

Ток в пробеге

Сопротивление проводника

Длина пробега

Пример расчета

Общее падение напряжения

Split Branch Circuit

Определение падения напряжения | Lectromec

Михаил Траскос

Президент, Lectromec

Падение напряжения | AE 868: Коммерческие солнечные электрические системы

Определения

Отражение

Падение напряжения с фотоэлектрической батареи на инвертор

Примечание:

Пример

Пример

Примечание:

Что такое падение напряжения? | IEWC.com

Что такое падение напряжения?

Как рассчитывается падение напряжения?

Какое допустимое падение напряжения в электрической цепи? — AnswersToAll

Какое допустимое падение напряжения в электрической цепи?

Какое допустимое падение напряжения в системе распределения электроэнергии переменного тока?

Как рассчитать максимальное падение напряжения?

Как уменьшить падение напряжения на проводе?

Есть ли падение напряжения на проводе?

Какова формула падения напряжения?

Опасно ли падение напряжения?

Какое рекомендуемое падение напряжения для фидеров?

Какой пример падения напряжения?

Что такое падение напряжения? Расширенный калькулятор падения напряжения

Добавить комментарий Отменить ответ