3.2 Выбор сечения проводов (жил) по потере напряжения

Сечения проводников должны удовлетворять условию: суммарная потеря напряжения по линии от источника питания к потребителю не должна превышать допустимой величины ∆U_доп, которая принимается равной ±5%. Суммарная потеря напряжения в процентах от номинального равна ∆U_∑ = ∆U_i.

где – активная мощность, передаваемая по линии;

–реактивная мощность, передаваемая по линии;

–активное сопротивление линии, Ом;

–индуктивное сопротивление линии, Ом.

Если суммарная потеря напряжения до потребителя превышает допустимое значение, необходимо увеличивать сечение линии.

1) Отходящие линии от ВЭУ-110.

Примем допущение, что длина линии от ВЭУ-110 равна 0,25 км.

Потеря напряжения в линии превышает допустимое значение, следовательно, для линии ВЭУ-110 провод СИП-2 3×50+1×50 принять к установке нельзя, и нужно увеличить сечение.

Проверим СИП-2 3×95+1×70 с допустимым током нагрузки 300 А.

300>167,13 А, следовательно, данный провод проходит по условию нагрева. Проверим его по потере напряжения:

Потеря напряжения в линии не превышает допустимого значения, следовательно, для линии ВЭУ-110 принимаем к установке СИП-2 3×95+1×70.

2) Отходящие линии от ВЭУ-80.

Принято к установке 3 ВЭУ-80, расстояние между ВЭУ должно быть не менее 3-5 диаметров ротора. Диаметр ротора – 21 метр, значит расстояние между двумя соседними ВЭУ будет составлять 65 метров. Длины линий от ВЭУ-80 до РУ будут составлять тогда 0,315 км, 0,38 км и 0,445 км.

Потери напряжения ВЭУ-80, находящихся на расстояниях 0,38 км и 0,445 км будут еще больше, все значения будут превышать допустимые, значит необходимо увеличить сечения проводов.

Для ВЭУ-80(1), выберем СИП-2 3×70+1×70, проверим на потери напряжения:

Потеря напряжения в линии не превышает допустимого значения, следовательно, для линии ВЭУ-80(1) принимаем к установке СИП-2 3×70+1×70.

Для ВЭУ-80(2), выберем СИП-2 3×95+1×70, проверим на потери напряжения:

Потеря напряжения в линии не превышает допустимого значения, следовательно, для линии ВЭУ-80(2) принимаем к установке СИП-2 3×95+1×70.

Для ВЭУ-80(3), выберем СИП-2 3×95+1×95, проверим на потери напряжения:

Потеря напряжения в линии не превышает допустимого значения, следовательно, для линии ВЭУ-80(3) принимаем к установке СИП-2 3×95+1×95.

Найдем потери напряжения для от всей системы ВЭУ до РУ. Для этого найдем эквивалентное сопротивление:

Для расчета потери напряжения в линии, разобьем фидеры на участки (для наглядности расчета).

3) Рассчитаем потери напряжения для ЛЭП-1.

Длина участка L_ЛЭП-1 = 0,4 км.

R₀

(СИП-2 3×35+1×54,6+1×16) = 0,868 Ом/км;

Потеря напряжения в ЛЭП-1 превышает допустимое значение, следовательно, нужно увеличить сечение провода.

Проверим СИП-2 3×95+1×95:

R₀ (СИП-2 3×95+1×95) = 0,320 Ом/км;

Напряжение не превышает 10%, следовательно, для ЛЭП-1 выбираем провод СИП-2 3×95+1×95.

4) Рассчитаем потери напряжения для ЛЭП-2 (жилой сектор).

Нагрузка на один дом жилого сектора будет составлять .

Длины участковL_РУ-0 = 0,1 км; L_0-1 = 0,3 км; L_0-2 = 0,2 км; L_0-3 = 0,2 км; L_0-4 = 0,18 км.

На каждом из участком принимаем провод СИП-2 3×35+1×54,6+1×16, R₀ (СИП-2 3×35+1×54,6+1×16) = 0,868 Ом/км.

Длительно-допустимый ток на участках:

Потери напряжения на участках:

Потери превышают допустимые, поэтому увеличим сечение провода на участке РУ-0, примем СИП-2 3×70+1×70, R₀ (СИП-2 3×70+1×70) = 0,443 Ом/км, тогда потери на этом участке снизятся:

Потери напряжения не превышают 10%, следовательно, для ЛЭП-2 для участка РУ-0 оставляем выбранный провод СИП-2 3×70+1×70, на остальных участках – СИП-2 3×35+1×54,6+1×16.

5) Рассчитаем потери напряжения для ЛЭП-3 (теплица).

Длина участка L_ЛЭП-3 = 0,35 км.

R₀ (СИП-2 3×16+1×25) = 1,91 Ом/км;

Потеря напряжения в ЛЭП-3превышает допустимое значение, следовательно, нужно увеличить сечение провода.

Проверим СИП-2 3×35+1×54,6+1×16:

R₀ (СИП-2 3×35+1×54,6+1×16) = 0,868 Ом/км;

Напряжение не превышает 10%, следовательно, для ЛЭП-3 выбираем провод СИП-2 3×35+1×54,6+1×16.

6) Рассчитаем потери напряжения для ЛЭП-4 (потребитель-регулятор).

Длина участка L_ЛЭП-4 = 0,2 км.

R₀ (СИП-2 3×16+1×25) = 1,91 Ом/км;

Потеря напряжения в ЛЭП-4не превышает допустимое значение.

Напряжение не превышает 10%, следовательно, для ЛЭП-4оставляем провод СИП-2 3×16+1×25.

7) Рассчитаем потери напряжения для ЛЭП-5 (ферма).

Длина участка L_ЛЭП-5 = 0,2 км.

R₀ (СИП-2 3×16+1×25) = 1,91 Ом/км;

Потеря напряжения в ЛЭП-5 превышает допустимое значение, следовательно, нужно увеличить сечение провода.

Проверим СИП-2 3×35+1×54,6+1×16:

R₀ (СИП-2 3×35+1×54,6+1×16) = 0,868 Ом/км;

Напряжение не превышает 10%, следовательно, для ЛЭП-5выбираем провод СИП-2 3×35+1×54,6+1×16.

8) Рассчитаем потери напряжения для ЛЭП-6 (птичник).

Длина участка L_ЛЭП-6 = 0,34 км.

R₀ (СИП-2 3×16+1×25) = 1,91 Ом/км;

Потеря напряжения в ЛЭП-6превышает допустимое значение, следовательно, нужно увеличить сечение провода.

Проверим СИП-2 3×70+1×70:

R₀ (СИП-2 3×70+1×70) = 0,443 Ом/км;

Напряжение не превышает 10%, следовательно, для ЛЭП-6выбираем провод СИП-2 3×70+1×70.

9) Рассчитаем потери напряжения на освещение.

Нагрузка на участки жилого сектора будет составлять .

Длины участковL_РУ-0 = 0,1 км; L_0-1 = 0,3 км; L_0-2 = 0,2 км; L_0-3 = 0,2 км; L_0-4 = 0,18 км.

На каждом из участком принимаем провод СИП-2 3×16+1×25, R₀ (СИП-2 3×16+1×25) = 1,91 Ом/км.

Длительно-допустимый ток на участках:

Потери напряжения не превышают 10%, следовательно, для ЛЭП на освещение оставляем выбранный провод СИП-2 3×16+1×25 для всех участков.

Выбранные сечения проводов по условию потери напряжения сведем в таблицу 14.

Таблица 14

Выбор сечений проводов по потере напряжения

Номер ЛЭП	Номер присоед.	Длительный ток в линии, А	Длина линии, км	Удельное активное сопротивление провода, Ом/км	Потеря U, %	Марка провода	Длительно допустимый ток провода, А
ВЭУ-110		185,7	0,25	0,363	4,4	СИП 2 3×95+1×70	300
ВЭУ-80(1)		135,06	0,315	0,443	4,94	СИП 2 3×70+1×70	240
ВЭУ-80(2)		135,06	0,38	0,363	4,9	СИП 2 3×95+1×70	300
ВЭУ-80(3)		135,06	0,445	0,320	5	СИП 2 3×95+1×95	300
ВЭУ					4,97
ЛЭП-1		140,27	0,4	0.320	4,72	СИП 2 3×95+1×95	300
ЛЭП-2	РУ-0	145,86	0,1	0,443	1,7	СИП 2 3×70+1×70	240
	0-1	45,26	0,3	0,868	3,1	СИП 2 3×35+1×54,6+1×16	160
	0-2	45,26	0,2	0,868	2,07	СИП 2 3×35+1×54,6+1×16	160
	0-3	35,2	0,2	0,868	1,6	СИП 2 3×35+1×54,6+1×16	160
	0-4	20,12	0,18	0,868	0,83	СИП 2 3×35+1×54,6+1×16	160
ЛЭП-3		85,96	0,35	0,868	4,52	СИП 2 3×35+1×54,6+1×16	160
ЛЭП-4		9,81	0,2	1,91	4,68	СИП 2 3×16+1×25	100
ЛЭП-5		75,84	0,2	0,868	2,28	СИП 2 3×35+1×54,6+1×16	160
ЛЭП-6		79,77	0,34	0,443	3,16	СИП 2 3×70+1×70	240

Продолжение таблицы 14

Номер ЛЭП	Номер присоед.	Длительный ток в линии, А	Длина линии, км	Удельное активное сопротивление провода, Ом/км	Потеря U, %	Марка провода	Длительно допустимый ток провода, А
освещение	РУ-0	10,64	0,1	1,91	0,53	СИП 2 3×16+1×25	100
	0-1	2,67	0,3	1,91	0,4	СИП 2 3×16+1×25	100
	0-2	2,67	0,2	1,91	0,27	СИП 2 3×16+1×25	100
	0-3	2,67	0,2	1,91	0,27	СИП 2 3×16+1×25	100
	0-4	2,67	0,18	1,91	0,24	СИП 2 3×16+1×25	100

Рассчет падение напряжения по длине кабеля

Линии электропередач транспортируют ток от распределительного устройства к конечному потребителю по токоведущим жилам различной протяженности. В точке входа и выхода напряжение будет неодинаковым из-за потерь, возникающих в результате большой длины проводника.

Падение напряжения по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, вызывающего увеличение сопротивления проводника.

На линиях значительной протяженности потери будут выше, чем при прохождении тока по коротким проводникам такого же сечения. Чтобы обеспечить подачу на конечный объект тока требуемого напряжения, нужно рассчитывать монтаж линий с учетом потерь в токоведущем кабеле, отталкиваясь от длины проводника.

к содержанию ↑

Результат понижения напряжения

Согласно нормативным документам, потери на линии от трансформатора до наиболее удаленного энергонагруженного участка для жилых и общественных объектов должны составлять не более девяти процентов.

Допускаются потери 5 % до главного ввода, а 4 % — от ввода до конечного потребителя. Для трехфазных сетей на три или четыре провода номинальное значение должно составлять 400 В ± 10 % при нормальных условиях эксплуатации.

Отклонение параметра от нормированного значения может иметь следующие последствия:

1. Некорректная работа энергозависимых установок, оборудования, осветительных приборов.
2. Отказ работы электроприборов при сниженном показателе напряжения на входе, выход оборудования из строя.
3. Снижение ускорения вращающего момента электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве.
4. Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями на начале линии и на удаленном конце протяженного провода.
5. Работа осветительных приборов на половину накала, за счет чего происходят недоиспользование мощности тока в сети, потери электроэнергии.

В рабочем режиме наиболее приемлемым показателем потерь напряжения в кабеле считается 5 %. Это оптимальное расчетное значение, которое можно принимать допустимым для электросетей, поскольку в энергетической отрасли токи огромной мощности транспортируются на большие расстояния.

К характеристикам линий электропередач предъявляются повышенные требования. Важно уделять особое внимание потерям напряжения не только на магистральных сетях, но и на линиях вторичного назначения.

к содержанию ↑

Причины падения напряжения

Каждому электромеханику известно, что кабель состоит из проводников — на практике используются жилы с медными или алюминиевыми сердечниками, обмотанные изоляционным материалом. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.

Поскольку металлические проводники расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижаты слоями изоляции, при большой протяженности электромагистрали металлические сердечники начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.

Падение напряжения происходит по следующей схеме:

1. Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
2. Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
3. В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
4. Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле.
5. При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю.
6. Комплексное сопротивление проводников приводит к потерям напряжения в кабеле при прохождении тока с векторным отклонением за счет реактивной составляющей.

Графически схему падения напряжения можно представить следующим образом: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор силы тока. Из этой же точки выходит под углом к силе тока вектор входного значения напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2 под меньшим углом. Тогда падение напряжения по линии равно геометрической разнице векторов U1 и U2.

Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения

На представленном рисунке прямоугольный треугольник ABC отражает падение и потери напряжения на линии кабеля большой длины. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременно падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.

Производить подобные расчеты вручную довольно сложно. График служит для наглядного представления процессов, протекающих в электрической цепи большой протяженности при прохождении тока заданной нагрузки.

к содержанию ↑

Расчет с применением формулы

На практике при монтаже линий электропередач магистрального типа и отведения кабелей к конечному потребителю с дальнейшей разводкой на объекте используется медный или алюминиевый кабель.

Удельное сопротивление для проводников постоянное, составляет для меди р = 0,0175 Ом*мм2/м, для алюминиевых жил р = 0,028 Ом*мм2/м.

Зная сопротивление и силу тока, несложно вычислить напряжение по формуле U = RI и формуле R = р*l/S, где используются следующие величины:

• Удельное сопротивление провода — p.
• Длина токопроводящего кабеля — l.
• Площадь сечения проводника — S.
• Сила тока нагрузки в амперах — I.
• Сопротивление проводника — R.
• Напряжение в электрической цепи — U.

Использование простых формул на несложном примере: запланировано установить несколько розеток в отдельно стоящей пристройке частного дома. Для монтажа выбран медный проводник сечением 1,5 кв. мм, хотя для алюминиевого кабеля суть расчетов не изменяется.

Поскольку ток по проводам проходит туда и обратно, нужно учесть, что расстояние длины кабеля придется умножать вдвое. Если предположить, что розетки будут установлены в сорока метрах от дома, а максимальная мощность устройств составляет 4 кВт при силе тока в 16 А, то по формуле несложно сделать расчет потерь напряжения:

U = 0,0175*40*2/1,5*16

U = 14,93 В

Если сравнить полученное значение с номинальным для однофазной линии 220 В 50 Гц, получается, что потери напряжения составили: 220-14,93 = 205,07 В.

Такие потери в 14,93 В — это практически 6,8 % от входного (номинального) напряжения в сети. Значение, недопустимое для силовой группы розеток и осветительных приборов, потери будут заметны: розетки будут пропускать ток неполной мощности, а осветительные приборы — работать с меньшим накалом.

Мощность на нагрев проводника составит P = UI = 14,93*16 = 238,9 Вт. Это процент потерь в теории без учета падения напряжения на местах соединения проводов, контактах розеточной группы.

к содержанию ↑

Проведение сложных расчетов

Для более детального и достоверного расчета потерь напряжения на линии нужно принимать во внимание реактивное и активное сопротивление, которое вместе образует комплексное сопротивление, и мощность.

Для проведения расчетов падения напряжения в кабеле используют формулу:

∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U ном

В этой формуле указаны следующие величины:

• P, Q — активная, реактивная мощность.
• r0, x0 — активное, реактивное сопротивление.
• U ном — номинальное напряжение.

Чтобы обеспечить оптимальную нагрузку по трехфазных линиям передач, необходимо нагружать их равномерно. Для этого силовые электродвигатели целесообразно подключать к линейным проводам, а питание на осветительные приборы — между фазами и нейтральной линией.

Есть три варианта подключения нагрузки:

• от электрощита в конец линии;
• от электрощита с равномерным распределением по длине кабеля;
• от электрощита к двум совмещенным линиям с равномерным распределением нагрузки.

Пример расчета потерь напряжения: суммарная потребляемая мощность всех энергозависимых установок в доме, квартире составляет 3,5 кВт — среднее значение при небольшом количестве мощных электроприборов. Если все нагрузки активные (все приборы включены в сеть), cosφ = 1 (угол между вектором силы тока и вектором напряжения). Используя формулу I = P/(Ucosφ), получают силу тока I = 3,5*1000/220 = 15,9 А.

Дальнейшие расчеты: если использовать медный кабель сечением 1,5 кв. мм, удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм2, а длина двухжильного кабеля для разводки равна 30 метров.

По формуле потери напряжения составляют:

∆U = I*R/U*100 %, где сила тока равна 15,9 А, сопротивление составляет 2 (две жилы)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ом. Тогда ∆U = 15,9*0,7/220*100% = 5,06 %.

Полученное значение незначительно превышает рекомендуемое нормативными документами падение в пять процентов. В принципе, можно оставить схему такого подключения, но если на основные величины формулы повлияет неучтенный фактор, потери будут превышать допустимое значение.

Что это значит для конечного потребителя? Оплата за использованную электроэнергию, поступающую к распределительному щиту с полной мощностью при фактическом потреблении электроэнергии более низкого напряжения.

к содержанию ↑

Использование готовых таблиц

Как домашнему мастеру или специалисту упростить систему расчетов при определении потерь напряжения по длине кабеля? Можно пользоваться специальными таблицами, приведенными в узкоспециализированной литературе для инженеров ЛЭП. Таблицы рассчитаны по двум основным параметрам — длина кабеля в 1000 м и величина тока в 1 А.

В качестве примера представлена таблица с готовыми расчетами для однофазных и трехфазных электрических силовых и осветительных цепей из меди и алюминия с разным сечением от 1,5 до 70 кв. мм при подаче питания на электродвигатель.

Таблица 1. Определение потерь напряжения по длине кабеля

Площадь сечения, мм2		Линия с одной фазой			Линия с тремя фазами
		Питание		Освещение	Питание		Освещение
		Режим	Пуск		Режим	Пуск
Медь	Алюминий	Косинус фазового угла = 0,8	Косинус фазового угла = 0,35	Косинус фазового угла = 1	Косинус фазового угла = 0,8	Косинус фазового угла = 0,35	Косинус фазового угла = 1
1,5		24,0	10,6	30,0	20,0	9,4	25,0
2,5		14,4	6,4	18,0	12,0	5,7	15,0
4,0		9,1	4,1	11,2	8,0	3,6	9,5
6,0	10,0	6,1	2,9	7,5	5,3	2,5	6,2
10,0	16,0	3,7	1,7	4,5	3,2	1,5	3,6
16,0	25,0	2,36	1,15	2,8	2,05	1,0	2,4
25,0	35,0	1,5	0,75	1,8	1,3	0,65	1,5
35,0	50,0	1,15	0,6	1,29	1,0	0,52	1,1
50,0	70,0	0,86	0,47	0,95	0,75	0,41	0,77

Таблицы удобно использовать для расчетов при проектировании линий электропередач. Пример расчетов: двигатель работает с номинальной силой тока 100 А, но при запуске требуется сила тока 500 А. При нормальном режиме работы cos ȹ составляет 0,8, а на момент пуска значение равно 0,35. Электрический щит распределяет ток 1000 А. Потери напряжения рассчитывают по формуле ∆U% = 100∆U/U номинальное.

Двигатель рассчитан на высокую мощность, поэтому рационально использовать для подключения провод с сечением 35 кв. мм, для трехфазной цепи в обычном режиме работы двигателя потери напряжения равны 1 вольт по длине провода 1 км. Если длина провода меньше (к примеру, 50 метров), сила тока равна 100 А, то потери напряжения достигнут:

∆U = 1 В*0,05 км*100А = 5 В

Потери на распределительном щите при запуске двигателя равны 10 В. Суммарное падение 5 + 10 = 15 В, что в процентном отношении от номинального значения составляет 100*15*/400 = 3,75 %. Полученное число не превышает допустимое значение, поэтому монтаж такой силовой линии вполне реальный.

На момент пуска двигателя сила тока должна составлять 500 А, а при рабочем режиме — 100 А, разница равна 400 А, на которые увеличивается ток в распределительном щите. 1000 + 400 = 1400 А. В таблице 1 указано, что при пуске двигателя потери по длине кабеля 1 км равны 0,52 В, тогда

∆U при запуске = 0,52*0,05*500 = 13 В

∆U щита = 10*1400/100 = 14 В

∆U суммарные = 13+14 = 27 В, в процентном отношении ∆U = 27/400*100 = 6,75 % — допустимое значение, не превышает максимальную величину 8 %. С учетом всех параметров монтаж силовой линии приемлем.

к содержанию ↑

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, диаграммы — точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

1. Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
2. В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
3. Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
4. После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
5. Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.

Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.

к содержанию ↑

Как сократить потери

Очевидно, что чем длиннее кабель на линии, тем больше сопротивление проводника при прохождении тока и, соответственно, выше потери напряжения.

Есть несколько способов сократить процент потерь, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно:

1. Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
2. Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
3. Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Расчет потерь напряжения — одна из главных задач энергетической отрасли. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметными, то для крупных предприятий и организаций, занимающихся подачей электроэнергии на объекты, они впечатляющие. Снизить падение напряжения можно, если правильно выполнить все расчеты.

Расчёт потерь напряжения в кабеле

 

Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ — начиная от видеонаблюдения и ОПС и заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.

 

Рис.1	Рис.2

При равенстве сопротивлений Zп1=Zп2=Zп3 и Zн1=Zн2=Zн3 ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп1=Zп2).

Доступна Windows-версия программы расчёта потерь напряжения

Пояснения к расчёту

Расчёт потерь линейного (между фазами) напряжения в кабеле при трёхфазном переменном токе производится по формулам:

 

Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

 

P — активная мощность передаваемая по линии, Вт;
Q — реактивная мощность передаваемая по линии, ВАр;
R — удельное активное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
X — удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
L — длина кабельной линии, м;
Uл — линейное напряжение сети, В;
Uф — фазное напряжение сети, В.

 

Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте [email protected] Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

 

ВСЕ РАСЧЁТЫ

Расчет ВЛ (ВЛИ) по потере напряжения

При проектировании ВЛ (ВЛИ) очень важное значение имеет выбор сечения проводников по заданной потере напряжения. В случае, если не выполнить проверку потери напряжения, то у потребителя может оказаться недопустимо низкое напряжение.

Расчет потери напряжения можно выполнять с учетом индуктивного сопротивления, а также в некоторых случаях можно рассчитать потерю напряжения в сети, не учитывая индуктивное сопротивление. В нашем случае расчет должен производиться  с учетом индуктивного сопротивления.

Сейчас я рассмотрю пример расчета потери напряжения в воздушной линии 0,4кВ, выполненной проводами СИП. Разумеется, у нас будет разветвленная сеть как на рисунке ниже.

Расчет ВЛ (ВЛИ) по потере напряжения

Для расчета сети по потере напряжения можно применять вспомогательные таблицы удельных потерь напряжения. Но зачем, если можно воспользоваться моей программкой для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления))) Первым делом качаем мою программу, если вы этого еще не сделали (на странице SOFT).

Исходные данные для расчета:

• участок АБ: l=0,3км, I=70А, cos=0,8, сечение провода 70мм2;
• участок БВ: l=0,1км, I=50А, cos=0,8, сечение провода 70мм2;
• участок БГ: l=0,2км, I=20А, cos=0,8, сечение провода 50мм2.

Пусть допустимое  отклонение напряжения 5%. Это значит, что в конечных точка В и Г падение напряжения из-за сопротивления проводов должно быть не более 5%. В разветвленных сетях могут быть приняты разные сечения отдельных участков. Поэтому нам необходимо просчитать потери напряжения на каждом участке.

При помощи программы определяем, что на участке АБ потери напряжения составят 3,85%, на участке БВ – 0,92%, на участке БГ – 1,0%.

Исходя из этого, в точке Г потери напряжения составят 3,85+1,0=4,85%, в точке В – 3,85+0,92=4,77%. Т.к. полученные значения меньше 5%, то выбранные сечения проводов удовлетворяют требованию по потере напряжения.

Можно было взять участок АБ сечением 95мм2, тогда участки БВ и БГ можно было бы снизить до 25-35мм2. В этом случае нужно сравнить расход цветных металлов у первого и второго варианта. Предпочтение отдаем тому варианту, где получим меньшее количество цветного метала, как правило алюминия.

Не стоит запоминать цифры, главное уловить суть расчета;)

Советую почитать:

Расчет потерь в кабеле

                                          

    В таблице 1 даны зависимости потерь в кабеле от моментов нагрузки для медных проводников двухпроводных линий при напряжении 220 В.

    В Таблице 2 представлены зависимости потерь в кабеле от моментов нагрузки для четырехпроводных трехфазных линий с нулем на напряжение 380/220 В или трехпроводных без нуля на напряжение 380 В. Таблица 2 справедлива только для случая равенства нагрузок во всех трех фазах. В этом случае в четырехпроводной линии с нулем ток в нулевой жиле кабеля равен нулю. 

     Следует иметь ввиду, что при несимметричной нагрузке в трехфазной линии потери увеличиваются. Чтобы избежать ошибок при большой асимметрии нагрузки в линии с нулем целесообразно потери вычислять для наиболее нагруженной фазы по Таблице 1.

    В таблице 3 даны зависимости потерь в кабеле от моментов нагрузки для медных проводников двухпроводных линий при напряжении 12 Вольт. Таблица предназначена для расчета потерь в линиях, питающих низковольтные светильники от понижающих трансформаторов.

    В данных таблицах индуктивное сопротивление линий не учитывается, так как оно при использовании кабелей пренебрежимо мало по сравнению с активным сопротивлением.

                                                                                               Таблица 1

ΔU, %	Момент нагрузки для медных проводников, кВт∙м, двухпроводных линий на напряжение 220 В
	При сечении проводника s, мм2, равном
	1,5	2,5	4	6	10	16
0,2	4	6	10	14	24	38
0,4	7	12	19	29	48	77
0,6	11	18	29	43	72	115
0,8	14	24	38	58	96	154
1	18	30	48	72	120	192
1,2	22	36	58	86	144	230
1,4	25	42	67	101	168	269
1,6	29	48	77	115	192	304
1,8	32	54	86	130	216	346
2	36	60	96	144	240	384
2,2	40	66	106	158	264	422
2,4	43	72	115	173	288	461
2,6	47	78	125	187	312	499
2,8	50	84	134	202	336	538
3	54	90	144	216	360	576
3,2	58	96	154	230	384	614
3,4	61	102	163	245	408	653
3,6	65	108	173	259	432	691
3,8	68	144	182	274	456	730
4	72	120	192	288	480	768
4,2	76	126	202	302	504	806
4,4	79	132	211	317	528	845
4,6	83	138	221	331	552	883
4,8	86	144	230	346	576	922
5	90	150	240	360	600	960

                                                                                                           

 

                                                                                                        Таблица 2

ΔU, %	Момент нагрузки для медных проводников, кВт∙м, линий четырехпроводных трехфазных с нулем на напряжение 380/220 В или трехпроводных трехфазных без нуля на 380 В при сечении проводника s, мм2, равном
	1.5	2,5	4	6	10	16	25	35	50	70	95	120	150	185
0,2	22	36	58	86	144	230	360	504	720	1 008	1 368	1 728	2 160	2 664
0,4	43	72	115	173	288	461	720	1 008	1 440	2 016	2 736	3 456	4 320	5 328
0,6	65	108	173	259	432	691	1 080	1 512	2 160	3 024	4 104	5 184	6 480	7 992
0,8	86	144	230	346	576	922	1 440	2 016	2 880	4 032	5 472	6 912	8 640	10 656
1	108	180	288	432	720	1 152	1 800	2 520	3 600	5 040	6 840	8 640	10 800	13 320
1,2	130	216	346	518	864	1 382	2 160	3 024	4 320	6 048	8 208	10 368	12 960	15 984
1,4	151	252	403	605	1 008	1 613	2 520	3 528	5 040	7 056	9 576	12 096	15 120	18 648
1,6	173	288	462	691	1 152	1 843	2 880	4 032	5 760	8 064	10 944	13 824	17 280	21 312
1,8	194	324	518	778	1 296	2 074	3 240	4 536	6 480	9 072	12 312	15 552	19 440	23 976
2	216	360	576	864	1 440	2 304	3 600	5 040	7 200	10 080	13 680	17 280	21 600	26 640
2,2	238	396	636	950	1 584	2 534	3 960	5 544	7 920	11 088	15 048	19 008	23 760	29 304
2,4	259	432	691	1 037	1 728	2 765	4 320	6 048	8 640	12 096	16 416	20 736	25 920	31 968
2,6	281	478	749	1 121	1 872	2 995	4 780	6 552	9 360	13 104	17 784	22 464	28 100	34 632
2,8	302	504	806	1 210	2 016	3 226	5 040	7 056	10 080	14 112	19 152	24 192	30 200	37 296
3	324	540	864	1 296	2 160	3 456	5 400	7 560	10 800	15 120	20 520	25 920	32 400	39 960
3,2	346	576	922	1 386	2 304	3 686	5 760	8 064	11 520	16 128	21 888	27 648	34 560	42 624
3,4	367	612	979	1 469	2 448	3 917	6 120	8 568	12 240	17 136	23 256	29 376	36 720	45 280
3,6	389	648	1 037	1 555	2 592	4 147	6 480	9 072	12 960	18 144	24 624	31 104	38 880	47 952
3,8	410	684	1 094	1 642	2 736	4 378	6 840	9 576	13 680	19 152	25 992	32 832	41 040	50 616
4	432	720	1 152	1 728	2 880	4 608	7 200	10 080	14 400	20 160	27 360	34 560	43 200	53 280
4,2	454	756	1 210	1 814	3 024	4 838	7 560	10 584	15 120	21 168	28 728	36 288	45 360	55 944
4,4	475	792	1 267	1 901	3 168	5 069	7 920	11 088	15 840	22 176	30 096	38 016	47 520	58 608
4,6	497	828	1 325	1 987	3 321	5 299	8 280	11 592	16 560	23 184	31 464	39 744	49 680	61 272
4,8	518	864	1 382	2 074	3 454	5 530	8 640	12 096	17 280	24 192	32 832	41 472	51 840	63 936
5	540	900	1 440	2 160	3 600	5 760	9 000	12 600	18 000	25 200	34 200	43 200	54 000	66 600