Пример определения потери напряжения в линии 10 кВ

В данной статье я буду рассматривать 2 примера определения потери напряжения в воздушной линии 10 кВ, когда нагрузка подключена в конце линии и с несколькими нагрузками вдоль линии.

Пример 1 – Определение потери напряжения когда нагрузка подключена в конце линии

Определить потерю напряжения в трехфазной воздушной линии с номинальным напряжением Uном.=10 кВ протяженностью l = 2 км, питающей электрооборудование коммунального предприятия мощностью Р=100 кВт. Коэффициент мощности нагрузки cosϕ = 0,8. Линия выполнена алюминиевыми проводами марки А-25 сечением 25 мм2, расстояние между фазами 600 мм.

Решение.

1. Определяем активное сопротивление провода марки А-25:

где:

  • γ – значение удельной проводимости для медных и алюминиевых проводов при температуре 20 °С принимается: для медных проводов – 53 м/Ом*мм2; для алюминиевых проводов – 31,7 м/Ом*мм2;
  • s – номинальное сечение провода(кабеля),мм2;

Также вы можете встретить в тех. литературе еще одну формулу по определению активного сопротивления провода (кабеля):

где:

  • ρ – значение удельного сопротивления принимается: для медных проводов — 0,017-0,018 Ом*мм2/м; для алюминиевых проводов – 0,026 — 0,028 Ом*мм2/м, см. таблицу 1.14 [Л2. с.30].

2. Определяем индуктивное сопротивление для провода марки А-25 [Л1.с.420]:

где:

  • Дср. – среднее геометрическое расстояние между осями проводов, мм;
  • d – диаметр провода, мм;
  • µ — относительная магнитная проницаемость для цветных металлов (немагнитных) равна 1, для стальных проводов µ может достигать значений 103 и даже больше.

2.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между осями трех проводов проложенных в одной плоскости [Л1.с.419]:

где: расстояние между проводами первой и второй фазы Д1-2= 600 мм, между второй и третью Д2-3 = 600 мм, между первой и третью Д1-3= 600 + 25 + 600 = 1225 мм.

3. Определяем коэффициент мощности tgϕ, зная cosϕ:

4. Определяем потерю напряжения в линии [Л1.с.422]:

Пример 2 – Определение потери напряжения с несколькими нагрузками вдоль линии

Определить потерю напряжения в трехфазной сети 10 кВ, изображенной на рис.1. Сеть выполнена воздушной линией с алюминиевыми проводами марки А-35 сечением 35 мм2 на участке А-Б и проводами марки А-25 сечением 25 мм2 на участке Б-В. Расстояние между фазами равно 600 мм. Соответствующая нагрузка, коэффициент мощности cosϕ в ответвлениях, а также длины участков сети указаны на схеме.

Решение.

1. Определяем активное сопротивление провода марки А-35 на участке А-Б:

2. Определяем индуктивное сопротивление для провода марки А-35 [Л1.с.420]:

2.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между осями трех проводов проложенных в одной плоскости [Л1.с.419]:

где: расстояние между проводами первой и второй фазы Д1-2= 600 мм, между второй и третью Д2-3 = 600 мм, между первой и третью Д1-3= 600 + 35 + 600 = 1235 мм.

3. Определяем коэффициент мощности tgϕ1, зная cosϕ1:

4. Значения активного и индуктивного сопротивления для марки провода А-25 берем из примера 1: r02 = 1,26 Ом/км; х02 = 0,256 Ом/км; tgϕ2 = 0,75.

5. Определяем суммарную потерю напряжения в линии 10 кВ:

где:

  • Uном. – номинальное напряжение, В;
  • r01, x01, r02, x02 – активные и индуктивные сопротивления трехфазных линий, Ом/км;
  • Р1,Р2 – мощности в ответвлениях, кВт;
  • L1,L2 – длины от начала линии до соответствующего ответвления, км;
  • tgϕ1, tgϕ2 – коэффициент мощности;

Литература:

1. Основы проектирования систем электроснабжения. Маньков В.Д. 2010 г.
2. Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004 г.

Поделиться в социальных сетях

raschet.info

Расчет сетей по потерям напряжения / Публикации / Energoboard.ru



Разместить публикацию



Мои публикации



Написать

27 февраля 2013 в 10:00

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.

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
  4. Допустимая активная потеря напряжения определяется как разность между заданной потерей линейного напряжения и реактивной:
  5. Определяем сечение провода s, мм2


    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

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

где U — номинальное напряжение, В.

Сопротивление провода линии в оба конца

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

Потеря напряжения на линии

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 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:

потери напряжения в линии

а необходимое сечение провода линии

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.

Потери напряжения определены следующей формулой:

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




4 июня 2012 в 11:00


35990




12 июля 2011 в 08:56


14030




14 ноября 2012 в 10:00


8784




21 июля 2011 в 10:00


6859




29 февраля 2012 в 10:00


6313




28 ноября 2011 в 10:00


6291




24 мая 2017 в 10:00


5611




16 августа 2012 в 16:00


5172




25 декабря 2012 в 10:00


3976




31 января 2012 в 10:00


3628

energoboard.ru

Расчет потери напряжения в трехфазных сетях до 10кВ

Напряжение в электрических сетях изменяется из-за активного и индуктивного сопротивления проводов и кабелей. У источника электроэнергии  оно выше, у потребителя чуть ниже. Есть нормативы, которые регламентируют допустимые потери напряжения в электрических сетях.
Потерей напряжения называют разность между значениями напряжения в начале и в конце линии.

Чтобы приемники электрической энергии получали нормируемое значение напряжения, трансформаторы обычно выдают в сеть напряжение на 5% больше.

Я уже представлял несколько своих простых программ для расчета потери напряжения в однофазных и трехфазных сетях, без учета индуктивного сопротивления и с учетом индуктивного сопротивления в сетях до 0,4кВ. Сегодня расскажу о своей очередной программе для расчета потери напряжения в трехфазных сетях до 10кВ.

Потерю напряжения в трехфазной сети до 10кВ можно найти по следующим формулам:

Формулы для расчета потери напряжени в трехфазных сетях до 10кВ

В эти формулы остается лишь подставить исходные данные: мощность (ток), длину линии, номинальное напряжение, косинус и синус в конце линии, активное и индуктивное сопротивление линии.

На этих двух простых формулах построена моя программа.

Внешний вид программы не отличается от моих предыдущих.

Внешний вид программы для расчета потери напряжения в сетях до 10кВ

Эта программа позволяет рассчитать падение напряжения в трехфазной сети 0,38, 6 и 10кВ. Для расчета выбираем из выпадающих списков напряжение, сечение и материал кабеля, указываем длину линии, ток (мощность), коэффициент мощности, индуктивное сопротивление из таблицы. По этим исходным данным программа посчитает потери напряжения в процентах и в вольтах.

Теперь могу твердо заявить, что вопросов с расчетом потери напряжения в сетях до 10кВ не должно возникнуть, а если возникнут, задавайте здесь либо на форуме.

Чтобы получить программу, зайдите на странцицу МОИ ПРОГРАММЫ.

Советую почитать:

220blog.ru

4.2. Расчет потерь напряжения в трансформаторах

ПОДСТАНЦИЙ ПС-1, ПС-2, ПС-3.

Расчет потерь напряжения проводим для
двух режимов:

1
Нормальный режим при 100% нагрузке.

2
Нормальный режим при 25% нагрузке.

Подстанция ПС-1

Напряжение на шинах низкой стороны
трансформатора подстанции ПС-1 при 100%
нагрузке определяется по формуле:

.

Потери
напряжения в трансформаторе подстанции
ПС-1 при 100% нагрузке:

,

.

Определяем
коэффициент трансформации:

.

где n– номер задействованной ступени
регулирования РПН (РПН позволяет
регулировать напряжение в пределах6).

Напряжение
на шинах низкой стороны трансформатора
подстанции ПС-1 при 100% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны
трансформатора подстанции ПС-1 при 25%
нагрузке определяется по формуле:

,

.

Напряжение
на шинах низкой стороны подстанции ПС-1
при 25% нагрузке:

,

.

Подстанция ПС-2 (точка K).

Напряжение на шинах низкой стороны
трансформатора подстанции ПС-2 при 100%
нагрузке:

.

Потери
напряжения в трансформаторе подстанции
ПС-2 при 100% нагрузке:

,

.

Определяем
коэффициент трансформации:

.

Напряжение
на шинах низкой стороны трансформатора
подстанции ПС-2 при 100% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны
трансформатора подстанции ПС-2 при 25%
нагрузке:

.

Потери
напряжения в трансформаторе подстанции
ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Напряжение
на шинах низкой стороны трансформатора
подстанции ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Подстанция ПС-2 (точка C).

Напряжение на шинах низкой стороны
трансформатора подстанции ПС-2 при 100%
нагрузке:

.

Потери
напряжения в трансформаторе подстанции
ПС-2 при 100% нагрузке:

,

.

Определяем
коэффициент трансформации:

.

Напряжение
на шинах низкой стороны трансформатора
подстанции ПС-2 при 100% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны
трансформатора подстанции ПС-2 при 25%
нагрузке:

.

Потери
напряжения в трансформаторе подстанции
ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Напряжение
на шинах низкой стороны трансформатора
подстанции ПС-2 при 25% нагрузке:

.

Подстанция ПС-3

Напряжение
на шинах низкой стороны трансформатора
подстанции ПС-3 при 100% нагрузке определяется
по формуле:

.

Потери
напряжения в трансформаторе подстанции
ПС-3 при 100% нагрузке:

,

.

Определяем
коэффициент трансформации:

,

Напряжение
на шинах низкой стороны трансформатора
подстанции ПС-3 при 100% нагрузке:

.

Напряжение на шинах низкой стороны
трансформатора подстанции ПС-3 при 25%
нагрузке определяется по формуле:

,

.

Напряжение
на шинах низкой стороны подстанции ПС-3
при 25% нагрузке:

,

.

4.3. Расчет потерь напряжения в линиях 10кв

Рассмотрим линию
10кВ изображенную на рисунке.

G 10n

L13 L14

S10
Sn

Рис.
14. Линия 10 кВ. Участок G-n

Находим
мощности, протекающие по участкам:

,

.

Активное
и индуктивное сопротивление участка
G-10:

,

.

Активное
и индуктивное сопротивление участка
10-n:

,

.

Определяем потери напряжения при 100%
режиме нагрузки.

Напряжение
в узле 10 определяется по формуле:

,

.

Потеря
напряжения на участке G-10:

.

Напряжение
в узле 10:

.

Напряжение
в узле nопределяется по
формуле:

.

Потеря
напряжения на участке 10-n:

.

Напряжение
в узле n:

.

Определяем потери напряжения при 25%
режиме нагрузки.

Напряжение
в узле 10 определяется по формуле:

.

Потеря
напряжения на участке G-10:

Напряжение
в узле 10:

.

Напряжение
в узле nопределяется по
формуле:

.

Потеря
напряжения на участке 10-n:

Напряжение
в узле n:

.

Рассмотрим линию
10кВ изображенную на рисунке.

D
8 9 m

L10 L11
L12

S8
S9
Sm

Рис.
15. Линия 10 кВ. Участок D-m

Находим мощности,
протекающие по участкам:

,

,

.

Сопротивления
участков:

,

,

,

,

,

,

Определяем потери напряжения при 100%
режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 25%
режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Рассмотрим линию
10кВ изображенную на рисунке.

С
6 7

L7 L8

S6
S7

Рис.
16.
Линия 10 кВ. Участок C-7

Находим мощности,
протекающие по участкам:

,

.

Сопротивления
участков:

,

,

,

,

Определяем потери напряжения при 100%
режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 25%
режиме нагрузки.

,

,

,

,

.

Рассмотрим линию
10кВ изображенную на рисунке.

K
1 1
2 3

L1 L2
L3 L4

S1
S1S2
S3

Рис.
17.
Линия 10 кВ. Участок K-3

Находим мощности,
протекающие по участкам:

,

,

.

Сопротивления
участков:

,

,

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 100%
режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 25%
режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

,

,

,

кВ,

,

,

.

Рассмотрим линию
10кВ изображенную на рисунке.

1
4 5

L5 L6

S4
S5

Рис.
18.
Линия 10 кВ. Участок 1’-5

Находим мощности,
протекающие по участкам:

,

.

Сопротивления
участков:

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 100%
режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

.

Определяем потери напряжения при 25%
режиме нагрузки.

,

,

,

,

,

.

studfiles.net

Расчет величины падения и потери напряжения в ЛЭП — 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.

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

4. Допустимая активная потеря напряжения определяется как разность между заданной потерей линейного напряжения и реактивной:

5. Определяем сечение провода s, мм2

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.

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.

cyberpedia.su

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о