Výpočet poklesu napětí v sítích

Spotřebiče elektrické energie pracují normálně, když jsou jejich svorky napájeny napětím, pro které je daný elektromotor nebo zařízení navrženo. Když je elektřina přenášena dráty, část napětí se ztrácí odporem drátů a v důsledku toho je na konci vedení, tedy u spotřebitele, napětí nižší než na začátku vedení. .

Snížení spotřebitelského napětí ve srovnání s normálním stavem ovlivňuje provoz pantografu, ať už jde o napájení nebo osvětlení. Proto by při výpočtu jakéhokoli elektrického vedení neměly odchylky napětí překročit přípustné normy, sítě vybrané z aktuálního zatížení a určené k vytápění jsou zpravidla kontrolovány ztrátou napětí.

Ztráta napětí ΔU nazývána rozdílem napětí na začátku a konci vedení (úseku vedení). Je obvyklé udávat ΔU v relativních jednotkách — vzhledem ke jmenovitému napětí. Analyticky je ztráta napětí určena vzorcem:

kde P — činný výkon, kW, Q — jalový výkon, kvar, odpor ro— vedení, Ohm/km, xo — indukční odpor vedení, Ohm/km, l — délka vedení, km, Unom — jmenovité napětí , kV.

Hodnoty aktivního a indukčního odporu (Ohm / km) pro venkovní vedení s drátem A-16 A-120 jsou uvedeny v referenčních tabulkách. Aktivní odpor 1 km hliníkových (třída A) a ocelovo-hliníkových (třída AC) vodičů lze také určit podle vzorce:

kde F je průřez hliníkového drátu nebo průřez hliníkové části střídavého drátu, mm2 (vodivost ocelové části střídavého drátu se nebere v úvahu).

Podle PUE ("Pravidla pro elektrické instalace") pro elektrické sítě by odchylka napětí od normálu neměla být větší než ± 5%, pro sítě elektrického osvětlení průmyslových podniků a veřejných budov - od +5 do - 2,5%, pro obytné elektrické osvětlovací sítě budov a venkovní osvětlení ± 5 %. Při výpočtu sítí vycházejí z dovolené ztráty napětí.

S přihlédnutím ke zkušenostem s projektováním a provozem elektrických sítí se berou následující přípustné ztráty napětí: pro nízké napětí - ze sběrnic transformátorové místnosti k nejvzdálenějšímu spotřebiteli - 6% a tato ztráta je rozdělena přibližně takto : od stanice nebo trafostanice ke vstupu do areálu v závislosti na hustotě zatížení — od 3,5 do 5 %, od vstupu k nejvzdálenějšímu uživateli — od 1 do 2,5 %, pro sítě vysokého napětí za normálních podmínek provoz na kabelových sítích — 6 %, v režii — 8 %, v nouzovém režimu sítě v kabelových sítích — 10 % a v anténě — 12 %.

Předpokládá se, že třífázová třívodičová vedení s napětím 6-10 kV pracují s rovnoměrným zatížením, to znamená, že každá z fází takového vedení je zatížena rovnoměrně. V nízkonapěťových sítích může být kvůli světelné zátěži obtížné dosáhnout rovnoměrného rozdělení mezi fázemi, proto se tam nejčastěji používá 4vodičový systém s třífázovým proudem 380/220 V. Elektromotory jsou připojeny k lineárním vodičům a osvětlení je distribuováno mezi linkové a nulové vodiče. Tímto způsobem se vyrovná zatížení tří fází.

Při výpočtu můžete použít jak udávané výkony, tak hodnoty proudů, které těmto výkonům odpovídají. U vedení o délce několika kilometrů, což platí zejména pro vedení s napětím 6-10 kV, je nutné vzít v úvahu vliv indukčního odporu vodiče na ztrátu napětí ve vedení.

Pro výpočty lze předpokládat, že indukční odpor měděných a hliníkových drátů je roven 0,32-0,44 Ohm / km a nižší hodnota by měla být brána v malých vzdálenostech mezi dráty (500-600 mm) a průřezy drátu nad 95 mm2 a více ve vzdálenostech 1000 mm a více a průřezech 10-25 mm2.

Ztráta napětí v každém vodiči třífázového vedení, s přihlédnutím k indukčnímu odporu vodičů, se vypočítá podle vzorce

kde první člen vpravo je aktivní složka a druhý je jalová složka ztráty napětí.

Postup výpočtu ztráty napětí elektrického vedení s vodiči z neželezných kovů s přihlédnutím k indukčnímu odporu vodičů je následující:

1. Nastavíme průměrnou hodnotu indukčního odporu pro hliníkový nebo ocelovo-hliníkový drát na 0,35 Ohm / km.

2. Vypočteme činné a jalové zatížení P, Q.

3. Vypočítejte jalovou (indukční) ztrátu napětí

4. Přípustná ztráta aktivního napětí je definována jako rozdíl mezi specifikovanou ztrátou síťového napětí a ztrátou jalového napětí:

5. Určete průřez vodiče s, mm2

kde γ je převrácená hodnota měrného odporu ( γ = 1 / ro – měrná vodivost).

6. Zvolíme nejbližší standardní hodnotu s a najdeme pro ni aktivní a indukční odpor ve vzdálenosti 1 km od vedení (ro, NS).

7. Vypočítejte aktualizovanou hodnotu ztráta napětí podle vzorce.

Výsledná hodnota by neměla překročit povolenou ztrátu napětí.Pokud se ukázalo, že je přijatelnější, budete muset vzít drát s větším (dalším) úsekem a znovu jej vypočítat.

Pro stejnosměrná vedení neexistuje žádný indukční odpor a výše uvedené obecné vzorce jsou zjednodušené.

Výpočet ztrát konstantního proudu sítí NS.

Nechť se přenese výkon P, W po přímce délky l, mm, tento výkon odpovídá proudu

kde U je jmenovité napětí, V.

Odpor drátu na obou koncích

kde p je měrný odpor vodiče, s je průřez vodiče, mm2.

Ztráta síťového napětí

Poslední výraz umožňuje provést výpočtový výpočet úbytku napětí ve stávajícím vedení při známém jeho zatížení nebo zvolit průřez vodiče pro danou zátěž.

Výpočet jednofázových střídavých sítí pro ztráty napětí.

Pokud je zátěž čistě aktivní (osvětlení, topná zařízení atd.), pak se výpočet neliší od výše uvedeného výpočtu konstantní linie. Pokud je zatížení smíšené, tj. účiník se liší od jednoty, mají vzorce pro výpočet tvar:

ztráta síťového napětí

a požadovaný úsek liniového vodiče

Pro distribuční síť s napětím 0,4 kV, která napájí procesní linky a další elektrické přijímače dřevařských nebo dřevozpracujících podniků, je vypracováno její konstrukční schéma a pro jednotlivé úseky se vypočítá úbytek napětí. Pro usnadnění výpočtů v takových případech použijte speciální tabulky. Uveďme příklad takové tabulky, která ukazuje ztráty napětí v třífázovém venkovním vedení s hliníkovými vodiči o napětí 0,4 kV.

Ztráty napětí se určují podle následujícího vzorce:

kde ΔU—úbytek napětí, V, ΔUsection — hodnota relativních ztrát, % na 1 kW • km, Ma — součin přeneseného výkonu P (kW) délkou vedení, kW • km.