Потери в напряжения в сети – 29.Падение и потеря напряжения в электрических сетях. Векторная диаграмма, допустимые потери напряжения.

Содержание

Нормы потерь напряжения в сетях 0.4 кв. Потеря напряжения

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

Допустимые потери напряжения в линиях местных сетей

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:

  • Применяют трансформаторы с коэффициентами трансформации, которые учитывают потерю напряжения как в обмотках трансформатора, так и в питающей сети. Например, (см. рис. 10.1), допустим, что напряжение на низкой стороне подстанции, приведенное к высокой стороне равно 105 кВ. При коэффициенте трансформации фактическое напря-жение на шинах низкого напряжения будет равно:

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.

Расчет сетей по потерям напряжения / Публикации / Energoboard.ru

Разместить публикацию Мои публикации Написать
27 февраля 2013 в 10:00

Расчет сетей по потерям напряжения

Потребители электрической энергии работают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, на которое рассчитаны данный электродвигатель или устройство. При передаче электроэнергии по проводам часть напряжения теряется на сопротивление проводов и в результате в конце линии, т. е. у потребителя, напряжение получается меньшим, чем в начале линии.

Понижение напряжения у потребителя по сравнению с нормальным сказывается на работе токоприемника, будь то силовая или осветительная нагрузка. Поэтому при расчете любой линии электропередачи отклонения напряжений не должны превышать допустимых норм, сети, выбранные по току нагрузки и рассчитанные на нагрев, как правило, проверяют по потере напряжения.

Потерей напряжения ΔU называют разность напряжений в начале и конце линии (участка линии). ΔU принято определять в относительных единицах — по отношению к номинальному напряжению. Аналитически потеря напряжения определена формулой:

Расчет сетей по потерям напряжения

где P — активная мощность, кВт, Q — реактивная мощность, квар, ro — активное сопротивление линии, Ом/км, xo — индуктивное сопротивление линии, Ом/км, l — длина линии, км, Uном — номинальное напряжение, кВ.

Значения активного и индуктивного сопротивлений (Ом/км) для воздушных линий, выполненных проводом марки А-16 А-120 даны в справочных таблицах. Активное сопротивление 1 км алюминиевых (марки А) и сталеалюминевых (марки АС) проводников можно определить также по формуле:

Расчет сетей по потерям напряжения

где F — поперечное сечение алюминиевого провода или сечение алюминиевой части провода АС, мм2 (проводимость стальной части провода АС не учитывают).

Согласно ПУЭ («Правилам устройства электроустановок»), для силовых сетей отклонение напряжения от нормального должно составлять не более ± 5 %, для сетей электрического освещения промышленных предприятий и общественных зданий — от +5 до — 2,5%, для сетей электрического освещения жилых зданий и наружного освещения ±5%. При расчете сетей исходят из допустимой потери напряжений.

Учитывая опыт проектирования и эксплуатации электрических сетей, принимают следующие допустимые величины потери напряжений: для низкого напряжения — от шин трансформаторного помещения до наиболее удаленного потребителя — 6%, причем эта потеря распределяется примерно следующим образом: от станции или понизительной трансформаторной подстанции и до ввода в помещение в зависимости от плотности нагрузки — от 3,5 до 5 %, от ввода до наиболее удаленного потребителя — от 1 до 2,5%, для сетей высокого напряжения при нормальном режиме работы в кабельных сетях — 6%, в воздушных— 8%, при аварийном режиме сети в кабельных сетях – 10 % и в воздушных— 12 %.

Считают, что трехфазные трехпроводные линии напряжением 6—10 кВ работают с равномерной нагрузкой, т. е что каждая из фаз такой линии нагружена равномерно. В сетях низкого напряжения из-за осветительной нагрузки добиться равномерного ее распределения между фазами бывает трудно, поэтому там чаще всего применяют 4-проводную систему трехфазного тока 380/220 В. При данной системе электродвигатели присоединяют к линейным проводам, а освещение распределяется между линейными и нулевым проводами. Таким путем уравнивают нагрузку на все три фазы.

При расчете можно пользоваться как заданными мощностями, так и величинами токов, которые соответствуют этим мощностям. В линиях, которые имеют протяженность в несколько километров, что, в частности, относится к линиям напряжением 6—10 кВ, приходится учитывать влияние индуктивного сопротивления провода на потерю напряжения в линии.

Для подсчетов индуктивное сопротивление медных и алюминиевых проводов можно принять равным 0,32—0,44 Ом/км, причем меньшее значение следует брать при малых расстояниях между проводами (500—600 мм) и сечениях провода выше 95 мм2, а большее — при расстояниях 1000 мм и выше и сечениях 10—25 мм2.

Потеря напряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

Расчет сетей по потерям напряжения

где первый член в правой части представляет собой активную, а второй — реактивную составляющую потери напряжения.

Порядок расчета линии электропередачи на потерю напряжения с проводами из цветных металлов с учетом индуктивного сопротивления проводов следующий:

  1. Задаемся средним значением индуктивного сопротивления для алюминиевого или сталеалюминевого провода в 0,35 Ом/км.
  2. Рассчитываем активную и реактивную нагрузки P, Q.
  3. Подсчитываем реактивную (индуктивную) потерю напряжения
    Расчет сетей по потерям напряжения
  4. Допустимая активная потеря напряжения определяется как разность между заданной потерей линейного напряжения и реактивной:
    Расчет сетей по потерям напряжения
  5. Определяем сечение провода s, мм2
    Расчет сетей по потерям напряжения
    где γ — величина, обратная удельному сопротивлению ( γ = 1/ro — удельная проводимость).
  6. Подбираем ближайшее стандартное значение s и находим для него по справочной таблице активное и индуктивное сопротивления на 1 км линии ( ro, хо).
  7. Подсчитываем уточненную величину потери напряжения по формуле
    Расчет сетей по потерям напряжения

Полученная величина не должна быть больше допустимой потери напряжения. Если же она оказалась больше допустимой, то придется взять провод большего (следующего) сечения и произвести расчет повторно.

Для линий постоянного тока индуктивное сопротивление отсутствует и общие формулы, приведенные выше, упрощаются.

Расчет сетей постоянного тока по потерям напряжения.

Пусть мощность P, Вт, надо передать по линии длиной l, мм, этой мощности соответствует ток
Расчет сетей по потерям напряжения

где U — номинальное напряжение, В.

Сопротивление провода линии в оба конца
Расчет сетей по потерям напряжения

где р — удельное сопротивление провода, s — сечение провода, мм2.

Потеря напряжения на линии
Расчет сетей по потерям напряжения

Последнее выражение дает возможность произвести проверочный расчет потери напряжения в уже существующей линии, когда известна ее нагрузка, или выбрать сечение провода по заданной нагрузке
Расчет сетей по потерям напряжения

Расчет сетей однофазного переменного тока по потерям напряжения.

Если нагрузка чисто активная (освещение, нагревательные приборы и т. п.), то расчет ничем не отличается от приведенного расчета линии постоянного тока. Если же нагрузка смешанная, т. е. коэффициент мощности отличается от единицы, то расчетные формулы принимают вид:
Расчет сетей по потерям напряжения

потери напряжения в линии
Расчет сетей по потерям напряжения

а необходимое сечение провода линии
Расчет сетей по потерям напряжения

Для распределительной сети 0,4 кВ, питающей технологические линии и другие электроприемники лесопромышленных или деревообрабатывающих предприятий, составляют ее расчетную схему и расчет потери напряжения ведут по отдельным участкам. Для удобства расчетов в таких случаях пользуются специальными таблицами. Приведем пример такой таблицы, где приведены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами напряжением 0,4 кВ.
Расчет сетей по потерям напряжения

Потери напряжения определены следующей формулой:
Расчет сетей по потерям напряжения

где ΔU—потеря напряжения, В, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт км.

17 января в 13:07 19

17 января в 07:26 14

17 января в 07:24 10

16 января в 17:44 16

16 января в 15:39 13

15 января в 15:30 22

15 января в 10:24 19

14 января в 17:55 22

14 января в 12:26 47

31 декабря 2019 в 18:26 68

4 июня 2012 в 11:00 84470

12 июля 2011 в 08:56 19157

14 ноября 2012 в 10:00 10742

25 декабря 2012 в 10:00 9969

28 ноября 2011 в 10:00 9329

21 июля 2011 в 10:00 8840

24 мая 2017 в 10:00 7729

29 февраля 2012 в 10:00 7704

16 августа 2012 в 16:00 7255

31 января 2012 в 10:00 4500

Потери напряжения в электрических сетях — КиберПедия

Потребители электрической энергии работают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, на которое рассчитаны данный электродвигатель или устройство. При передаче электроэнергии по проводам часть напряжения теряется на сопротивление проводов и в результате в конце линии, т. е. у потребителя, напряжение получается меньшим, чем в начале линии.

Понижение напряжения у потребителя по сравнению с нормальным сказывается на работе токоприемника, будь то силовая или осветительная нагрузка. Поэтому при расчете любой линии электропередачи отклонения напряжений не должны превышать допустимых норм, сети, выбранные по току нагрузки и рассчитанные на нагрев, как правило, проверяют по потере напряжения.

Потерей напряжения ΔU называют разность напряжений в начале и конце линии (участка линии). ΔU принято определять в относительных единицах — по отношению к номинальному напряжению. Аналитически потеря напряжения определена формулой:

где P — активная мощность, кВт, Q — реактивная мощность, квар, ro — активное сопротивление линии, Ом/км, xo — индуктивное сопротивление линии, Ом/км, l — длина линии, км, Uном — номинальное напряжение, кВ.

Значения активного и индуктивного сопротивлений (Ом/км) для воздушных линий, выполненных проводом марки А-16 А-120 даны в справочных таблицах. Активное сопротивление 1 км алюминиевых (марки А) и сталеалюминевых (марки АС) проводников можно определить также по формуле:

где F — поперечное сечение алюминиевого провода или сечение алюминиевой части провода АС, мм2 (проводимость стальной части провода АС не учитывают).

Согласно ПУЭ («Правилам устройства электроустановок»), для силовых сетей отклонение напряжения от нормального должно составлять не более ± 5 %, для сетей электрического освещения промышленных предприятий и общественных зданий — от +5 до — 2,5%, для сетей электрического освещения жилых зданий и наружного освещения ±5%. При расчете сетей исходят из допустимой потери напряжений.

Учитывая опыт проектирования и эксплуатации электрических сетей, принимают следующие допустимые величины потери напряжений: для низкого напряжения — от шин трансформаторного помещения до наиболее удаленного потребителя — 6%, причем эта потеря распределяется примерно следующим образом: от станции или понизительной трансформаторной подстанции и до ввода в помещение в зависимости от плотности нагрузки — от 3,5 до 5 %, от ввода до наиболее удаленного потребителя — от 1 до 2,5%, для сетей высокого напряжения при нормальном режиме работы в кабельных сетях — 6%, в воздушных— 8%, при аварийном режиме сети в кабельных сетях – 10 % и в воздушных— 12 %.



Считают, что трехфазные трехпроводные линии напряжением 6—10 кВ работают с равномерной нагрузкой, т. е что каждая из фаз такой линии нагружена равномерно. В сетях низкого напряжения из-за осветительной нагрузки добиться равномерного ее распределения между фазами бывает трудно, поэтому там чаще всего применяют 4-проводную систему трехфазного тока 380/220 В. При данной системе электродвигатели присоединяют к линейным проводам, а освещение распределяется между линейными и нулевым проводами. Таким путем уравнивают нагрузку на все три фазы.

При расчете можно пользоваться как заданными мощностями, так и величинами токов, которые соответствуют этим мощностям. В линиях, которые имеют протяженность в несколько километров, что, в частности, относится к линиям напряжением 6—10 кВ, приходится учитывать влияние индуктивного сопротивления провода на потерю напряжения в линии.

Для подсчетов индуктивное сопротивление медных и алюминиевых проводов можно принять равным 0,32—0,44 Ом/км, причем меньшее значение следует брать при малых расстояниях между проводами (500—600 мм) и сечениях провода выше 95 мм2, а большее — при расстояниях 1000 мм и выше и сечениях 10—25 мм2.

Потеря напряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

где первый член в правой части представляет собой активную, а второй — реактивную составляющую потери напряжения.

Вопрос

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

  1. Расчет потери напряжения для сетей постоянного тока 12, 24, 36В.
  2. Расчет потери напряжения без учета индуктивного сопротивления 220/380В.
  3. Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления 380В.

При проектировании сетей  часто приходится рассчитывать потерю напряжения в кабеле. Сейчас я хочу рассказать про основные расчеты потери напряжения в сетях постоянного и переменного тока, в однофазных и трехфазных сетях.

Обратимся к нормативным документам и посмотри какие допустимые значения отклонения напряжения.

ТКП 45-4.04-149-2009 (РБ).

9.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения недолжны превышать в нормальном режиме ±5 %,
а в после аварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках—±10%. В сетях напряжения
12–42 В (считая от источника напряжения, например пони­жающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Допускается отклонение напряжения для электродвигателей в пусковых режимах, но не более 15 %.При этом должна обеспечиваться устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.

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, недолжны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий недолжны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5%.

СП 31-110-2003 (РФ).
7.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения 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 ряда электроприемников (аппараты управления, электродвигатели) допускается снижение напряжения в пусковых режимах в пределах значений, регламентированных для данных электроприемников, но не более 15%.

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.

ГОСТ 13109.

5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжения  в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно 10 % от номинального напряжения.

Потери напряжения зависят от материала кабеля (медь, алюминий), сечения,  длины линии, мощности (силы тока) и напряжения.

Для расчета потери напряжения я сделал 3 программки в Excele на основе книги Ф.Ф. Карпова «Как выбрать сечение проводов и кабелей».

1 Для сетей постоянного тока индуктивное сопротивление не учитывают. Рассчитать потерю напряжения можно по следующим формулам (для двухпроводной линии):

По этим формулам я считаю потерю напряжения электроприводов открывания окон (24В), а также сети освещения (220В).

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 12, 24, 36, 42В

2  Для трехфазных сетей, где косинус равен 1 индуктивное сопротивление также не учитывают. Этот метод также можно использовать для сетей освещения, т.к. у них cos близок к 1, погрешность получим не значительную. Формула для расчета потери напряжения (380В):

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В

3 Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления применяют в остальных случаях, в частности в  сетях. Формула для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления:

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 380В, 6кВ, 10кВ

Чтобы получить программу, зайдите на страницу МОИ ПРОГРАММЫ.

Жду ваших отзывов и предложений:)

Советую почитать:

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

Ниже рассмотрены методы расчета потерь электроэнергии в следующем оборудовании сетей и подстанций:

  • линейной арматуре ВЛ;
  • устройствах присоединения ВЧ-связи;
  • РВ и ОПН;
  • измерительных ТТ и ТН;
  • электрических счетчиках 0,38 кВ непосредственного включения (без ТН).

Линейная арматура

В конструкциях ВЛ напряжением 110 кВ и выше используется арматура, предназначенная для крепления проводов – поддерживающие зажимы (лодочки), гасители вибрации (на линиях 110–220 кВ), дистанционные распорки между проводами расщепленной фазы (на линиях 330–750 кВ). Наличие в конструкциях линейной арматуры замкнутых контуров из магнитных материалов (стальных болтов с плашками и лодочками из стали или ковкого чугуна) приводит к потерям электроэнергии в них на перемагничивание и вихревые токи.

Ввиду больших потерь в арматуре из магнитных материалов на линиях 330 кВ и выше (для ВЛ 750 кВ расчетное активное сопротивление практически удваивается) при их строительстве в последние 20 лет стали использовать немагнитную арматуру из алюминиевых сплавов. Ее применение снижает потери в арматуре в 25–30 раз, приводя их относительное увеличение к цифрам того же порядка, что и для линий 110–220 кВ с арматурой из магнитных материалов. Однако большое количество эксплуатируемых линий 110–220 кВ имеют старую арматуру; имеются и старые линии 500 кВ с арматурой из магнитных материалов.

Потери мощности в линейной арматуре из магнитных материалов, полученные на основе исследований [36], приведены в табл. П2.1, а среднее количество арматуры на 1 км линии – в табл. П2.2.

Таблица П2.1

Потери мощности в линейной арматуре воздушных линий

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Аппроксимация данных, приведенных в табл. П2.1, позволяет судить, что зависимость потерь мощности в арматуре ∆Pа от тока в проводе I близка к квадратичной, поэтому учет этих потерь может быть сделан с помощью увеличения удельного активного сопротивления провода на величину ∆r 0 = ∆Pа /I 2 . Результаты аппроксимации приведены в табл. П2.3.

Таблица П2.3

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Высокочастотная связь

В отличие от потерь в ВЗ, являющихся нагрузочными, потери в устройствах присоединения ВЧ-связи являются практически постоянными. Подавляющая их часть приходится на конденсатор связи. Годовой расход электроэнергии в нем определяют по формуле

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Рассчитанные таким способом потери мощности и электроэнергии приведены в табл. П2.4.

Таблица П2.4

Параметры конденсаторов ВЧ-связи

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Потери для напряжений 60 и 154 кВ, полученные с помощью линейной интерполяции, составляют 117 и 300 кВт·ч/год соответственно.

Вентильные разрядники

Токи проводимости элементов РВ нормируются в виде допустимого диапазона, за который они не должны выходить при приложении установленного значения выпрямленного напряжения Uисп [37]. Уменьшение тока ниже нижнего предела (обычно в несколько или в десятки раз) указывает на обрыв в цепи шунтирующих сопротивлений, а увеличение тока – на увлажнение нелинейных резисторов.

Сопротивление РВ в целом может быть определено по формуле, МОм:

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Параметры РВ различных типов и напряжений, потери мощности и электроэнергии в них, рассчитанные по формулам (П2.4) и (П2.5), приведены в табл. П2.5. Прочерки в последних двух столбцах таблицы означают, что данный РВ используется только для комплектации РВ более высоких напряжений, а прочерки в столбцах Uисп и Iпр – что данный разрядник скомплектован из элементов и испытаниям в скомплектованном виде не подвергается [37, 38].

Таблица П2.5

Параметры вентильных разрядников с шунтирующими сопротивлениями

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

В качестве расчетных значений потерь электроэнергии могут быть приняты потери для сетевых разрядников, составляющих большинство установленных РВ. Эти значения приведены в табл. П2.6.

Таблица П2.6

Потери электроэнергии в РВ и ОПН

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Ограничители перенапряжений

Потери мощности в колонке резисторов зависят от распределения напряжения по высоте столба. При обычно используемых в конструкциях ОПН устройствах выравнивания напряжений удельные потери в фазе ОПН 500 кВ, полученные на основе натурных измерений, составили 150 Вт [39]. Годовые потери электроэнергии в трех фазах такого ОПН составляют 3 ∙ 150 ∙ 8 760 ∙ 10–3 = 3 940 кВт·ч.

В связи с тем, что в ОПН других напряжений используются такие же резисторы, потери в них могут быть рассчитаны на основании приведенного значения для ОПН 500 кВ по формуле

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Колонки резисторов ОПН, используемых в сетях 6–35 кВ, рассчитываются на линейное напряжение, то есть потери в них в 3 раза меньше. В сетях 6–20 кВ используются резисторы других конструкций, однако общие закономерности изменения потерь мощности в зависимости от номинального напряжения сети справедливы и для них. На основании анализа соотношения потерь электроэнергии в ОПН 110–750 кВ нетрудно заметить квадратичный характер их зависимости от номинального напряжения сети. В соответствии с этой зависимостью потери в ОПН 6–20 кВ, приведенные в табл. П2.6, были определены как произведение потерь в ОПН 35 кВ на квадрат отношения напряжений. Потери в РВ и ОПН напряжением 60 и 154 кВ получены с помощью линейной интерполяции.

Трансформаторы тока

Потери в ТТ и его вторичной нагрузке относятся к нагрузочным потерям и зависят от квадрата фактического тока. При относительной токовой нагрузке ТТ, равной, например, 50 % номинального первичного тока, потери составят 25 % номинальных. Исключение составляют потери в магнитной системе, которые не зависят от нагрузки. Однако, как показывают расчеты, проведенные на Свердловском заводе трансформаторов тока (ОАО «СЗТТ»), они составляют доли процента от суммарных потерь и ими можно пренебречь.

Мощность, потребляемая ТТ от силовой цепи, определяется суммой шести составляющих: потерь в первичной обмотке ∆P1 , в магнитной системе ∆Pм, во вторичных обмотках – измерительной ∆P2 изм и защитной ∆P2 защ и в их нагрузках – ∆Pн. изм и ∆Pн. защ. Сумма первых четырех составляющих представляет собой потери во внутренних элементах ТТ (∆Pвн ), а последних двух – во внешних элементах ТТ.

П

араметры и потери в обмотках и магнитной системе ТТ напряжением 10 и 35 кВ, выпускаемых ОАО «СЗТТ», приведены в табл. П2.7. Для целей расчета суммарных потерь мощности во всех ТТ на объекте могут использоваться их средние значения:

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Допустимые нагрузки измерительных и защитных обмоток ТТ устанавливаются в виде полной мощности (табл. П2.8) [40]. Аппаратура, присоединяемая ко вторичным цепям ТТ, имеет низкий cos ϕ2 (подавляющая индуктивная нагрузка). Однако соединительные кабели, имеющие протяженность иногда до десятков, а на подстанциях 330–750 кВ – сотен метров, обладают практически активным сопротивлением. Поэтому расчетное значение cos ϕ2 принимают равным 0,8.

С учетом данных, приведенных в табл. П2.7–П2.8, расчетные значения активной мощности, потребляемой от силовой цепи ТТ, установленными в одной точке учета, при известном коэффициенте токовой загрузки βтт , определяют по формулам:

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Значения, рассчитанные по формулам (П2.7) – (П2.9), приведены в табл. П2.9.

При расчете фактических и допустимых небалансов электроэнергии на объекте все параметры ТТ (номинальные напряжения и токи, классы точности) обычно известны. Коэффициент токовой загрузки ТТ легко определяется по известному значению электроэнергии W, проходящей через каждую точку учета.

Результаты обследования более 1000 точек учета по четырем АОэнерго, проведенные в ОАО «ВНИИЭ», показали, что подавляющее число потребителей на напряжении 6–35 кВ имеет ТТ с Iном < 1000 А. Среднегодовой коэффициент токовой загрузки ТТ не превышает 0,4. Потери в ТТ при этом составляют 16 % номинальных. На основе этих данных рассчитаны средние значения потерь электроэнергии в ТТ, которые могут быть использованы в качестве расчетных при отсутствии точных расчетов по программе РАПУ (см. п. 5.7):

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Выборочный анализ ТТ более высоких напряжений показал, что расчетные годовые потери в ТТ во всем диапазоне номинальных напряжений хорошо аппроксимируются линейной зависимостью, тыс. кВт·ч/год,

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Таблица П2.7

Параметры трансформаторов тока 10–35 кВ

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Таблица П2.8

Допустимые нагрузки вторичных обмоток ТТ

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Трансформаторы напряжения

В отличие от ТТ, ТН работают в практически стабильном режиме в течение всего расчетного периода. Потери в них незначительно изменяются при изменении напряжения в контролируемой точке, поэтому они относятся к условно-постоянным потерям. Потери в обмотках ТН составляют 3–4 % суммарных потерь, остальные потери приходятся на магнитную систему. В сумме эти потери составляют потери во внутренних цепях ТН (∆Pвн ТН ). Допустимая нагрузка вторичных обмоток ТН Sн2 в отличие от ТТ устанавливается как суммарная величина для всех обмоток.

Мощность, потребляемую от силовой цепи тремя ТН, установленными в одной точке учета, определяют по формуле

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

 

Таблица П2.10

Потери мощности и электроэнергии в ТН и ТТ

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

Примечание. Расчетные значения энергии, потребляемой комплексами ТН и ТТ в сетях 6; 15; 20; 60 и 154 кВ, полученные с помощью линейной интерполяции, составляют соответственно 1,6; 2,5; 2,9; 6,8 и 13,3 тыс. кВт·ч/год.

Электрические счетчики непосредственного включения

В табл. П2.11 приведены данные по потреблению мощности цепями тока и напряжения индукционных и электронных счетчиков непосредственного включения, нормируемому стандартами [41, 42]. Потребление каждой цепью напряжения установлено в стандартах в виде активной и полной мощности, а каждой цепью тока – только в виде полной мощности. Поэтому потребление активной мощности каждой цепью тока в табл. 11 принято равным 1/5 потребления полной мощности – аналогично соотношению, приведенному в [41, 42] для цепей напряжения. Потери в трехфазных счетчиках вычислены для трех цепей.

Таблица П2.11

Параметры счетчиков непосредственного включения

Потери электроэнергии в оборудовании сетей и подстанций

Средние потери в рассмотренном оборудовании приведены в п. 2.2.5.

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Внутренние электрические системы обычно отличаются небольшой протяженностью и низким уровнем нагрузки, поэтому их не так часто проверяют на потери напряжения. Несколько иной является ситуация с системами освещения, в них потери напряжения происходят гораздо чаще, потому при проведении электроизмерительных работ на объектах уровень потерь обязательно фиксируется специалистами.

Электропроект дома с грамотными расчетами

 

 

Чтобы определить функциональность и надежность внутренней электрики, специалистам должен быть хорошо известен допустимый уровень потерь напряжения в сети.

Параметры допустимых потерь напряжения должны учитываться на этапах создания проекта электроснабжения для дома, квартиры или любого другого объекта.

Схемы электрического освещения

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Чтобы понять, как потери напряжения влияют на проектирование электрических систем, следует предварительно подробно разобрать структурную схему обычного светильника. Схема подключения осветительных приборов обычно включает в себя 4 отдельных элемента. Начинается питание с трансформаторной подстанции, от которой электрическая энергия будет передаваться на объект собственника. От трансформатора электричество проходит на вводно-распределительный домовой электрощит, а от него на отдельный щит для системы освещения. Только пройдя описанный путь, электрическая энергия, наконец, попадает на конечное устройство потребления, в нашем случае на прибор освещения.

Между каждыми двумя описанными элементами цепи происходит падение уровня напряжения определенной величины. Чтобы определить общий уровень потерь напряжения следует воспользоваться формулой:

∆U=∆U0+∆U1+∆U2

Здесь, ∆U – общий уровень потерь, ∆U0 – потери напряжения между трансформатором и вводным устройством, ∆U1 – потери между вводным устройством и щитом освещения, ∆U2 – потери между щитком и конечным потребителем.

Полученная в ходе расчетов характеристика потерь сравнивается с допустимыми параметрами, описанными в действующей нормативной документации. В нормах ГОСТа указывается, что при нормальной работе трансформаторной подстанции, общие потери уровня напряжения от трансформатора до конечного прибора освещения не должны превышать 7,5%. Более того, уровень потерь напряжения между элементами электросети внутри объекта не должны быть выше 4%.

Таким образом, в описанной формуле величина ∆U не должна превышать 7,5 процентов. У малоопытных проектировщиков нередко возникает вопрос, как распределить проценты потерь между отдельными участками электрического кабеля, на протяжении которого могут происходить потери. Мастерам следует учитывать виды и особенности трансформаторов, при проектировании мощных электрических систем.

Распределение уровня потерь

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

В процессе проектирования электрической системы, проектировщики должны распределить потери между отдельными участками цепи. Опытные мастера рекомендуют выделять на участок цепи от трансформатора до вводного аппарата до 4%. Такая величина потерь считается оптимальной, так как для обеспечения меньшего уровня потерь придется использовать электрический кабель большого диаметра сечения, что крайне негативно скажется на стоимости подключения объекта к электрическим сетям.

Естественно, величина потерь на данном участке должна быть максимально низкой. Если на участке от трансформатора до вводного устройства будет взята величина потерь на уровне 4%, то потери в электрической системе внутри объекта должны будут быть на уровне не более 3,5%. Внутри электрифицируемых объектов создаются электрические системы не очень большой протяженности, потому величина потерь на них, при использовании кабеля для линии освещения диаметром 1,5-2,5 мм, будет составлять около 2%. Таким образом, допустимая величина потерь напряжения в электросети не будет превышена, а стоимость монтажа электрической системы не будет слишком высокой.

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Многие молодые проектировщики могут недооценивать важность грамотного распределения потерь электрического напряжения на пути транспортировки электроэнергии от объектов энергетического хозяйства сетевых компаний до конечного потребителя. Это достаточно грубая ошибка. В первую очередь, грамотное распределение позволяет значительно экономить на электрических кабелях, за счет чего общая стоимость монтажа электрики внутри объекта может быть значительно снижена. Кроме того, неправильное распределение потерь может привести к запрету на выполнение электромонтажных работ по электропроекту, если эта ошибка будет выявлена специалистами на этапе согласования проектной документации. Чтобы проект успешно прошел этап экспертизы, проектировщикам должны быть известны особенности согласования электропроектов.

При определении уровня потерь напряжения на каждом участке транспортировки электричества, специалистам обязательно следует учитывать индивидуальные особенности и характеристики объекта, для которого создается электросеть. В некоторых случаях на участок от трансформатора до вводного устройства можно устанавливать потери и на уровне 6%. Это имеет смысл в ситуациях, когда небольшой объект с маломощной электрической системой располагается на большом расстоянии от объектов энергетического хозяйства сетевой компании.

Также вы можете узнать стоимость проектирования электрики, воспользовавшись калькулятором.

Поделитесь ссылкой

 

Дата публикации: 28.08.2015

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *