38
Расчет электрических сетей по потере напряжения
Расчет
электрических сетей по потере напряжения
Располагаемая (допустимая) потеря
напряжения в осветительной сети в %, т.е. потеря напряжения в линии от
источника питания (шин 0,4 кВ КТП) до самой удаленной лампы в ряду,
определяется по формуле:
где 105 - напряжение холостого хода на
вторичной стороне трансформатора, %;
Uмин - наименьшее напряжение,
допускаемое на зажимах источника света, % (принимается равным 95 %);
- потери
напряжения в силовом трансформаторе, приведенные к вторичному номинальному
напряжению
Потери напряжения в трансформаторе можно
определить по табл. 2, или по выражению
где - коэффициент загрузки трансформатора; Uа
и Uр - активная и реактивная
составляющие напряжения короткого замыкания трансформатора, которые
определяются следующими выражениями:
,
где
Рк - потери короткого
замыкания, кВт;
Sном
- номинальная мощность трансформатора, кВА;
Uк - напряжение
короткого замыкания, %
Таблица 12.3. Потери напряжения в
трансформаторах
Мощность
трансформатора, кВА |
Потери
напряжения в трансформаторах , при различных коэффициентах мощности и
коэффициенте загрузки |
|||||
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
|
160 |
1,7 |
3,3 |
3,8 |
4,1 |
4,3 |
4,4 |
250 |
1.5 |
3,2 |
3,7 |
4,1 |
4,3 |
4,4 |
400 |
1,4 |
3,1 |
3,7 |
4,0 |
4,2 |
4,4 |
630 |
1,2 |
3,4 |
4,1 |
4,6 |
4,9 |
5,2 |
1000 |
1,1 |
3,3 |
4,1 |
4,6 |
5,0 |
5,2 |
1600,2500 |
1,0 |
3,3 |
4,1 |
4,5 |
4,9 |
5,2 |
Для определения его значение, найденное по таблице, следует
умножить на фактическое значение коэффициента загрузки .
Таблица 12.4.. Значения потерь холостого хода,
короткого замыкания и напряжения короткого замыкания силовых трансформаторов.
Мощность
трансформатора, кВА |
160 |
250 |
400 |
630 |
1000 |
1600 |
2500 |
|
Потери,
кВт |
Рхх |
0,73 |
1,05 |
1,45 |
2,27 |
3,3 |
4,5 |
6,2 |
Ркз |
2,65 |
3,7 |
5,5 |
7,6 |
11,6 |
16,5 |
23,5 |
|
Напряжение,
Uк % |
4,5 |
4,5 |
4,5 |
5,5 |
5,5 |
5,5 |
5,5 |
Потери напряжения при заданном значении
сечения проводов можно определить по выражению
И, наоборот, при заданном значении
потерь напряжения можно определить сечение провода
где М - момент нагрузки, кВт .м;
С - коэффициент, зависящий от материала провода, напряжения и системы сети
(определяется по таблице 12.5.).
Таблица 12.5. Значение коэффициента С
Номинальное
напряжение сети, В |
Система
сети, род тока |
Коэффициент
С проводов |
|||
медных |
алюминиевых |
||||
380/220 |
Трехфазная
с нулем |
72,4 |
44 |
||
380/220 |
Двухфазная
с нулем |
32,1 |
19,6 |
||
220 |
Однофазная
с нулем |
12,1 |
7,4 |
||
42 24 12 |
Двухпроводная,
переменного и постоянного тока |
0,4 0,324 0,036 |
0,244 0,198 0,022 |
||
Метод определения момента нагрузки
выбирается в зависимости от конфигурации сети освещения.
момент определяется как произведение
расчетной нагрузки ламп на длину участка сети:
M = Pр L
В проектной практике осветительная сеть
имеет более сложную конфигурацию (рис.1.2.), тогда момент нагрузки можно определить
по выражению:
М=Р1 L0+ P2
(L0 + L1) + Р3 (L0 +L1 +
L2) = L0 (P1+P2 +Р3) + L1(Р2 + Р3)
+ L2
М =, где L – длина участка от группового щитка до первого
светильника в данном ряду.
Для сети с равными нагрузками Р и равными длинами участков сетей между ними
(Рис.1.4.):
М= nP[L0 + L(n-1)/2] = nPLпр , где Lпр — приведенная длина до центра нагрузки
Рис. 1.4. Схема сети с равными
нагрузками Р и равными длинами участков
сетей между ними.
Для сети более сложной конфигурации,
когда участки сети имеют разное количество фазных проводов, определяется
приведенный момент по выражению:
где - сумма моментов
данного и всех последующих по направлению тока участков с тем же числом
проводов в линии, что и на данном участке; - сумма
моментов, питаемых через данный участок линии с иным числом проводов, чем на
данном рассчитываемом участке; а -
коэффициент приведения моментов (определяется по табл. 12.6.).
Таблица 12.6. Значение коэффициентов приведения моментов
Линия |
Ответвление |
Коэффициент
приведения моментов, а |
Трехфазная с нулем |
Однофазное |
1,85 |
Трехфазная с нулем |
Двухфазное
с нулем |
1,39 |
Двухфазная с нулем |
Однофазное |
1,33 |
Трехфазная без нуля |
Двухпроводное |
1,15 |
Расчет сети на наименьший расход
проводникового материала выполняется по формуле
где - расчетные потери напряжения %, допустимые от начала данного
рассчитываемого участка до конца сети.
По этой формуле определяется сечение на
первом (головном) участке сети освещения, начиная от источника питания и
округляется до ближайшего большего стандартного
значения, удовлетворяющего допустимому
нагреву. По выбранному сечению данного участка определяется фактическая потеря
напряжения в нем. Последующий участок сети рассчитывается по допустимой потере
напряжения от места его присоединения
При расчете коэффициента С приняты следующие значения удельного
электрического сопротивления проводов для средней эксплуатационной температуры
нагрева жил + 35 °С: медных - 20 . 10-9 Ом . м,
алюминиевых – 33. 10-9 .
Для нахождения значений коэффициента С для алюминиевых проводов соответствующие значения
коэффициента следует умножить на 0,85. Моменты рассчитаны для U = 1 %. Для определения потери напряжения в линии следует разделить
фактическое значение момента нагрузки на значение, приведенное в таблицах.
Расчетные формулы предназначены для сетей с симметричным распределением
нагрузок по фазам. Можно считать, что это условие выполняется при примерном
равенстве моментов, рассчитанных для каждой из фаз. Как симметричные могут
рассматриваться:
1) линии питающей сети;
2)
групповые трехфазные четырех-
пятипроводные линии с чередованием фаз, к которым
последовательно подключаются одинаковые ОП или их группы (установленные в одном
помещении или его части общей мощностью не более 1,2 кВт) по схеме А—В—С,
С—В—А. Если число ответвлений
от каждой фазы
не менее трех,
то может быть допущена и схема А—В—С, А—В—С;
3)
групповые двухфазные трех-
четырехпроводные линии с чередованием фаз в ответвлениях А—В—В, А.
при числе ответвлений для каждой из фаз более двух;
4)
групповые линии, питающие
сложные многоламповые ОП с
равномерной загрузкой всех
фаз в каждой
точке ответвления. При выполнении рекомендаций
п. 2 и
3 в 03 расчет линий с
местными выключателями можно проводить, как для трех- или двухфазных
линий с нулевым проводом и симметричной нагрузкой. Исключение составляют
линии, в которых
возможны длительные режимы,
преднамеренно создаваемые
пофазным отключением ОП.
В этом случае
трех- и двухфазные линии с общим
нулевым проводом должны рассчитываться как однофазные.
Для несимметричных линий потеря напряжения, %, в любой фазе
трехфазных четырехпроводных линий определяется по формуле
где Мф1} — момент нагрузки одной из фаз, кВт .
м; М ф2 и Mф3 моменты нагрузки двух других
фаз, кВт . м; Sф1 и Sо, —
сечения фазы и нулевого провода, мм2. Первый член формулы
представляет собой потерю напряжения в фазном проводе, второй — в нулевом.
Моменты, указанные в скобках, учитываются только до последнего ответвления к
нагрузке той фазы, в которой рассчитывается потеря напряжения (фазы 1),
коэффициент С принимается как для двухпроводной линии.
На практике используют
метод расчета сети, обеспечивающий наименьший расход проводникового материала.
Сеть, удовлетворяющую такому условию, в ряде случаев можно считать наиболее
экономичной.
Расчет сети на
наименьший расход проводникового материала ведется по формуле:
где S — сечение участка, мм2;
— сумма
моментов данного и всех последующих (по направлению потока энергии) участков с
тем же числом проводов в линии, что и на данном участке, кВт. м; — сумма моментов всех ответвлений, питаемых данным
участком и имеющих иное число проводов линии, чем этот участок, кВт .м. Перед суммированием все
моменты умножаются на коэффициент приведения моментов a,
зависящий от числа проводов на участке и ответвлении; U —
расчетные потери напряжения, %, допускаемые
от начала данного участка до конца сети.