Расчет потери напряжения в частном секторе. Потери напряжения расчет

Расчет потери постоянного напряжения. Как рассчитать потери напряжения в кабеле

Вопрос качества передачи и получения электрической энергии во многом зависит от состояния оборудования, которое участвует в этом сложном технологическом процессе. Поскольку в энергетике транспортируются огромные мощности на большие расстояния, то к характеристикам линий электропередач предъявляются повышенные требования.

Причем снижению потерь напряжения постоянно уделяется внимание не только на протяженных высоковольтных магистралях, но и во вторичных цепях, например, измерительных трансформаторов напряжения, как показано на фотографии.

Кабели вторичных цепей ТН с каждой фазы собираются в одном месте — шкафу клеммной сборки. От этого распределительного устройства, расположенного на средней мачте крепления оборудования, цепи напряжения отдельным кабелем поступают на клеммник панели, расположенной в релейном зале.

Силовое первичное оборудование располагают на значительном удалении от защит и измерительных устройств, смонтированных на панелях. Протяжённость подобного кабеля достигает 300÷400 метров. Такие расстояния ведут к ощутимым потерям напряжения во внутренней схеме, что может серьёзно занизить метрологические характеристики измерительных приборов и системы в целом.

По этой причине качество преобразования первичной величины напряжения, например, 330 кВ во вторичное значение 100 вольт с необходимым классом точности 0,2 или 0,5 может не укладываться в допустимые пределы, требуемые для надежной работы измерительных комплексов и защит.

Чтобы исключить подобные ошибки на стадии эксплуатации все измерительные кабели подвергаются расчету на потери напряжения еще во время проектирования схемы электрического оборудования.

Как создаются потери напряжения

Кабель состоит из токопроводящих жил, каждая из которых окружена слоем диэлектрика. Вся конструкция помещена в герметичный диэлектрический корпус.

Металлические проводники размещены довольно близко между собой, плотно прижаты защитной оболочкой. При большой длине магистрали они начинают работать . За счет его действия образуется емкостное сопротивление, являвшееся составной частью реактивного.

В результате преобразований на обмотках трансформаторов, реакторов и других элементах с индуктивностями мощность электрической энергии приобретает индуктивный характер. Резистивное сопротивление металла жил образует активную составляющую полного или комплексного сопротивления Zп каждой фазы.

Для работы под напряжением кабель подключается на нагрузку с полным комплексным сопротивлением Zн в каждой жиле.

Во время эксплуатации кабеля в трехфазной схеме при номинальном режиме нагрузки токи в фазах L1÷L3 симметричны, а в нейтральном проводе N протекает ток небаланса очень близкий к нулю.

Комплексное сопротивление проводников при протекании по ним тока вызывает падение и потери напряжения в кабеле, снижает его входную величину, а за счет реактивной составляющей еще и отклоняет по углу. Все это схематично показано на векторной диаграмме.

На выходе кабеля действует напряжение U2, которое отклонено от вектора тока на угол φ и снижено на величину падения I∙z от входного значения U1. Другими словами, вектор падения напряжения в кабеле образован прохождением тока по комплексному сопротивлению проводника и равен значению геометрической разности входного и выходного векторов.

Для наглядности он показан увеличенным масштабом и обозначен отрезком ас или гипотенузой прямоугольного треугольника асk. Его катеты ak и kc обозначают падение напряжения на активной и реактивной составляющей сопротивления кабеля.

Мысленно продолжим направление вектора U2 до пересечения с линией окружности, образованной вектором U1 из центра в точке О. У нас появился вектор ab, с углом, повторяющим направлением U2 и длиной, равной арифметической разности величин U1-U2. Эта скалярная величина называется потерей напряжения.

Ее рассчитывают при создании проекта и замеряют в процессе эксплуатации кабеля для контроля сохранности его технических характеристик.

Для проведения эксперимента необходимо выполнить два замера вольтметром на разных концах: входе и нагрузке. Поскольку разница между ними будет маленькая, то необходимо пользоваться высокоточным прибором желательно класса 0,2.

Длина кабеля может большой, что потребует значительного времени на переход с одного места на другое. За этот период напряжение в сети способно измениться по разным причинам, что исказит конечный результат. Поэтому такие замеры принято выполнять одновременно с двух сторон, привлекать помощника со средствами связи и вторым измерительным высокоточным прибором.

Поскольку вольтметры измеряют действующую величину напряжения, то разница их показаний укажет на величину потерь, образованную арифметическим вычитанием модулей векторов на входе и выходе кабеля.

В качестве примера рассмотрим приведенные на верхних фотографиях цепи измерительных трансформаторов напряжения. Допустим, что линейная величина на входе кабеля замерена с точностью до десятых долей и равно 100,0 вольт, а на выходных клеммах, подключенных к нагрузке, она составила 99,5 вольта. Это значит, что потери напряжения определены как 100,0-99,5=0,5 V. При переводе в проценты они составили 0,5%.

Принцип расчета потерь напряжения

Вернёмся к векторной диаграмме векторов падения и потерь напряжения. Когда конструкция кабеля известна, то по удельному сопротивлению, толщине и длине металла токоведущей жилы вычисляется ее активное сопротивление.

Удельное реактивное сопротивление и длина позволяют определить полное реактивное сопротивление кабеля. Часто для расчета вполне достаточно взять справочник с таблицами и вычислить оба вида сопротивлений (активное и реактивное).

Зная два катета прямоугольного треугольника вычисляют гипотенузу — значение комплексного сопротивления.

Кабель создается для передачи тока номинальной величины. Умножив его численное значение на комплексное сопротивление узнаем величину падения напряжения — сторону ас. Аналогично вычисляются оба катета: ak (I∙R) и kс (I∙X).

Далее выполняются простые тригонометрические вычисления. В треугольнике ake определяется катет ae умножением I∙R на cos φ, а в Δ сkf — длина стороны cf (I∙X умножается на sin φ). Обращаем внимание, что отрезок cf равен длине отрезка ed, как противоположной стороне прямоугольника.

Складываем полученные длины ae и ed. Узнаем протяженность отрезка ad, которая чуть-чуть меньше, чем ab или потери напряжения. В силу малой величины bd этим значением проще пренебречь, чем пытаться его учитывать в расчетах, что практически всегда и делают.

Вот такой несложный алгоритм заложен в основу расчета двухжильного кабеля при питании его переменным синусоидальным током. Методика действует с небольшими корректировками и для цепей постоянного тока.

В трехфазных линиях, работающих по трех- или четырехжильным кабелям подобная методика расчета используется для каждой фазы. За счет этого она намного усложняется.

Как выполняется расчет на практике

Времена, когда подобные расчеты производились вручную по формулам уже давно прошли. В проектных организациях давно используются специальные таблицы, графики и диаграммы, сведенные в технические справочники. Они избавляют от рутинной работы выполнения многочисленных математических операций и связанных с ними ошибок оператора.

В качестве примера можно привести методики, изложенные в общедоступных справочниках:

Федорова по электроснабжению за 1986 год;

по проектным работам для электроснабжения линий электропередач и электросетей под редакцией Большмана, Круповича и Самовера.

С массовым внедрением в нашу жизнь компьютеров стали разрабатываться программы расчета потерь напряжения, значительно облегчающие этот процесс. Они создаются как для выполнения сложных расчетов сетей электроснабжения проектными организациями, так и приближенной оценки предварительных результатов использования отдельного кабеля.

Владельцы электротехнических сайтов для этих целей размещают на своих ресурсах различные калькуляторы, которые позволяют быстро оценить возможности кабелей разных марок. Чтобы их найти достаточно в поиске Гугл ввести соответствующий запрос и выбрать один из сервисов.

В качестве примера рассмотрим работу калькулятора такого вида

electric-idea.ru

Расчет потери напряжения.

 

Проверяем выбранный шинопровод по потере напряжения, Согласно ГОСТов потеря напряжения в шинопроводах не должна превышать 5% по формуле [2.с124]

 

 

Рассчитаем потери напряжения для ШРА1

oU = V3 -567 • 210 ( 0.1 • 0.7 +0.13 • 0.6) = 4%

По Зонным расчетам мы получили 4% потери напряжения, эти данные нас устраивает.

Для других шинопроводов потеря напряжения рассчитывается аналогично.

На ответвлении от магистрального шинопровода к распределительному в целях защиты ставим автоматический выключатель, марки ВА51 l= 250A lyст=2500A, которые выбираются на максимальный ток шинопровода.

Аналогично рассчитываем шинопроводы, питающие остальные группы ЭП и все расчеты сводим в таблицу 5

Таблица 4- - Выбор шинопроводов

№ РШ	Расчетный ток РШ.А	Тип ШРА	Номина- льный ток ШРА,	Тип автоматиче ского выключателя на вводе	Номинальны й ток расцепите ля	Ток мгновенного сработыва ния
		ШРА-4		ВА51
		ШРА-4		ВА51
		ШРА-4		ВА53-43

 

Для Выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки сравнивается расчетный максимальный ток Ip и допустимый ток Iд для проводника принятой марки и условий его прокладки. При этом должно соблюдаться соотношение lp< Iд

Выбор сечения проводов и кабелей производим по таблице, приведенной в ПУЭ.

Выбранные сечения проверяются с точки зрения осуществления защиты автоматами.

 

 

Расчет: Выберем сечение кабеля РШ-1 Рном =102 кВт, cos=0,65, п= 80% Uhom=0,4 kB

По таблице выбираем сечение 95 мм2 марки АВВГ.

Аналогично рассчитываем шинопроводы питающие остальные группы ЭП и все расчеты сводим в таблицу 6

 

Таблица 5 - Выбор сечения кабелей

№ РШ	Мощность Рн, кВт	Ток расчет. lp,A	Марка	Сечение мм.кв	Ток доп. А
			АВВГ
			АВВГ
			АВВГ

2.4.Методы индустриализации.

 

При разработке проектного производства работ "ППР" необходимо обеспечить повышение качества и уменьшение сроков ЭМР.

Перенести объемы выполняемых ЭМР о МЭЗ и на заводы имеющие возможность изготавливать блоки опорных металлоконструкций для электрических проводов и крепления электрооборудования к строительным основаниям:

1.конструкции для установки светильников;

2.кабельные стопки полки, собранные в МЭЗ в блоки;

3.прогоны с установленными на них кабельными конструкциями ;

4.одиночные электроаппараты и оборудование, скомплектованные в монтажные блоки, установленные на металлоконструкциях в МЭЗе для монтажа укрепленными блоками;

5.блоки светильников на конструкциях и коробах;

6.заготовка проводок и кабелей пучками, заготовка мерных отрезков стальных труб;

7.открытые проводки на лотках и проводах взамен трубных;

При необходимости предусматриваем необходимые механизмы В ППР

1.широкое применение бригадных нормокомплектов (комплект инструментов с которым должны работать монтажник), механизмов и приспособлений для Выполнения ЭМР по монтажу силового электрооборудования, кабельных линий, токопроводов, электросварки черных и цветных металлов;

2.максимальное сокращение доли ручного труда. Все механизмы и приспособления должны соответствовать современной технологии производства

ЭМР;

При решении вопросов по внедрению новой технологии внедрить следующие мероприятия:

1.стальные трубы для электропроводки;

2.железобетонные фундаменты сооружений в качестве заземлителей;

3.термоусаживаемые материалы, полиуретановые смолы при производстве кабельных работ;

4. дюбель - винты и безметизные конструкции для крепления;

5.шинопроводы магистральные, распределительные, осветительные;

6.многослойную прокладку проводов и кабелей в проводах и коробах; прокладка коробов в каналах по внешнему контуру фундамента.

2.5.Составление технологической карты.

 

Электромонтажные работы но объекте ведутся в две стадии. На первой стадии при монтаже должны выполняться работы по установке закладных деталей в строительных конструкциях, подготовка трасс для прокладки электропроводок, т.е. кабельные конструкции, трубные разводки, крепеж для последующего монтажа шинопроводов. На первой стадии также выполняют заземление, ведется подготовка мест складирования, при наличии крупногабаритного оборудования готовятся средства транспортировки и путь по которому будет перемещается оборудование. На второй стадии производится монтаж электрооборудования, прокладка проводов и кабелей, монтаж шинопроводов. Производится подключение всех сетей к электрооборудованию и передача его, если требуется в пуск и наладку. По завершению всех работ электромонтажная организация подготавливает и передает рабочей комиссии документацию в полном объеме.

Таблица 6. - Технологическая карта по монтажу кабелей на элементах строений.

 

Требодания	Технические указания.	Норма комплект
Подготовка трассы	Нанесение краской на элементах строения отметок мест установки креплений установка изделий для крепления или их закладных элементов	В подготовке трассы предшествует проверка соответствия чертежам необходимых отверстий, гнезд, выполненных строительными организациями.
Транспортирование проводов кабелей	доставка в монтажную зону контейнеров с уложенными и них заготовленными в мастерских проводами и кабелями и развозка их по трассе	Заготовление в мастерских провода и кабеля могут быть доставлены также на инвентарных барабанах.
Прокладка проводов и кабелей	Раскладка доставленных проводов и кабелей на отметке пола подъем их в проектное положение и закрепление	При производстве работ используют средства подмащивания и механизмы.

Продолжение Таблица 6. - Технологическая карта по монтажу кабелей на элементах строений

 

stydopedia.ru

Расчет потери напряжения в частном секторе

Предположим, вы проектируете электрические сети в частном секторе. Особенность таких сетей – наличие многочисленных ответвлений вдоль магистральной линии электроснабжения. Как рассчитать потери напряжения при таком распределении электроэнергии?

Для наглядности смоделируем простую однолинейную схему:

Однолинейная схема ВЛ(ВЛИ)

На данной схеме показана ТП, от которой уходит ВЛИ для электроснабжения 9 частных домов. ВЛИ имеет 5 опор. До опоры №2 идет вся мощность, а далее с каждым ответвлением мощность уменьшается.

Разумеется, наибольшие потери напряжения будут в конце линии.

Чтобы найти потери напряжения у последнего потребителя, необходимо считать потери по каждому участку, т.к. все участки могут иметь разную длину и мощность на каждом участке разная.

Чтобы упростить такой расчет, я сделал новую программу на основании своих старых программ.

Внешний вид программы по расчету потери напряжения

Для упрощенного расчета можно воспользоваться верхней таблицей. Этот метод подойдет, если нагрузка распределяется относительно равномерно вдоль линии электроснабжения. Потери напряжения на конце линии будут примерно равны таким потерям напряжения, если бы наша мощность передавалась на расстояние равное L/2.

В правой таблице можно задать удельное сопротивление для кабелей.

Ниже представлена таблица для точного расчета потери напряжения в сетях электроснабжения частного сектора. В программе можно ввести 50 участков (трехфазных), а также при наличии однофазного ввода – заполняется строка ∆U51.

Для каждого участка выбирается тип кабеля (провода), напряжение, мощность, длина, количество кабелей, сечение и коэффициент мощности. Кстати, программа позволяет рассчитывать потери напряжения также в сетях 6 и 10 кВ.

На вопрос о допустимых потерях напряжения в электрических сетях сельскохозяйственного назначения ответит:

ТКП 385-2012 (02230) (Нормы проектирования электрических сетей внешнего электроснабжения напряжением 0,4-10кВ сельскохозяйственного назначения)(РБ).

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).

Жду ваших замечаний и предложений, а затем сделаю видео-обзор программы.

Если вам нужны мои программы, то ознакомиться с условиями получения программ можно на странице МОИ ПРОГРАММЫ.

Советую почитать:

220blog.ru

---

• 
  Расчет мощности от сечения провода
• 
  Датчик подачи
• 
  Подключение трехфазного автомата
• 
  Параллельная работа генератора с сетью
• 
  Льготы на отопление
• 
  Что делает электрик
• 
  Различия узо от дифавтомата
• 
  Плавное включение ламп
• 
  Абсолютная надежность правильное устройство
• 
  Последовательное соединение стабилитронов для увеличения напряжения
• 
  Siemens контроллер