8.3.1 Описание выбора сечений проводников линий по допустимой потере напряжения.

По допустимым потерям напряжения U_доп следует выбирать такие сечения проводников, при которых фактические наи­большие потери напряжения в них U_нб не больше допустимых

U_{нб ≤} U_доп (3)

Здесь под наибольшей понимается потеря напряжения от ис­точника питания (шин низшего напряжения подстанции) до наи­более удаленного узла сети.

Выбор сечения проводников по допустимым потерям напря­жения главным образом объясняется необходимостью обеспече­ния требуемых отклонений напряжений на зажимах электропри­емников. Речь идет об

электрических сетях напря­жением 0,38-10 кВ, к которым подключены электроприемники.

В воздушных и особенно кабельных линиях напряжением 0,38-10 кВ при небольших нагрузках активное сопротивление больше индуктивного R_iл > Х_iл. Как правило, Р_iл, > Q_iл, активная составляющая потери напряжения в них больше реактивной U_а > U_{р ,} поэтому изменением сечения в таких сетях можно добиться нужной величины потери напряжения U_нб.

При выборе сечений проводников по допустимой потере на­пряжения наряду с выполнением основного условия [1] мо­гут приниматься во внимание дополнительные условия: неиз­менность сечения по всей линии с несколькими нагрузками F = const , минимум расхода проводникового металла т_F: → min; минимум потерь активной мощности в линиях Р_ → min .

Необходимость выполнения первого дополнительного условия характерна для городских сетей, имеющих большое количе­ство нагрузок, достаточно близко расположенных к друг другу. Второе условие необходимо соблюдать в сельских сетях, где из-за относительно малых нагрузок экономия металла важнее эко­номии потерь электроэнергии. Последнее условие, соответст­вующее постоянной плотности тока, наиболее характерно для промышленных сетей, имеющих достаточно большие нагрузки при малых расстояниях передачи.

8.3.2 Описание расчета режима сетей с равномерно распределенной нагрузкой

В некоторых электрических сетях (например, в сетях улично­го освещения, участках цехов с одинаковым оборудованием и равномерно расположенным по длине цеха) можно выделить часть сети с равномерно распределенной нагрузкой (рисунок 1).

Рисунок 1 - Линия с равномерно распределенной нагрузкой по всей длине а) и на части длины б)

Для линии с равномерно распределенной нагрузкой по всей длине линии (рисунок 1, а) формулы расчета потери напряжения, вызываемая всей равномерно распреде­ленной нагрузкой на длине L:

(4)

При определении потери напряжения в линии с равномерно распре­деленной активной нагрузкой Р можно заменить суммарной сосредоточенной нагрузкой , приложенной в середине рас­сматриваемой линии L/2.

На основе этого выражения и аналогичных рассуждений по­лучаем формулу расчета потери напряжения в линии с равно­мерно распределенной чисто реактивной нагрузкой

(5)

где Q — суммарная сосредоточенная реактивная мощность, вы­численная по удельной реактивной мощности q(Q = qL); х_о - удельное реактивное сопротивление линии.

И, наконец, по­лучаем формулу расчета потери напряжения для общего случая линии с равномерно распределенной активной и реактивной на­грузками

(6)

Для линии с равномерно распределенной нагрузкой на части длины линии (рисунок 9б) формула расчета потери напряжения имеет соответственно следующий вид:

(7)

Во всех случаях решение начинают с выбора усредненной величины удельного индуктивного сопротивления х_о в зависи­мости от конструктивного исполнения сети и номинального на­пряжения. Это возможно, так как х_о слабо зависит от сечения проводника.

Ориентируются обычно на следующие усредненные значения х_о Ом/км:

• для воздушных линий напряжением: 380 В - 0,30; 6-10 кВ - 0,36;

• для кабельных линии напряжением: 380 В - 0,06; 6-10 кВ - 0,09.

Затем определяют реактивную составляющую потери напря­жения по :

(8)

где Q_iл - реактивная мощность на i-м участке линии, l_iл – длина i-го участка линии.

Далее по допустимой потере напряжения и найденной реактивной составляющей рассчитывают активную составляющую допустимой потери напряжения

(9)

На допустимую потерю напряжения влияют многие факторы. Учесть их все весьма затруднительно.

В практических расчетах часто принимают следующие зна­чения допустимой потери напряжения:

• для сетей напряжением 380 В от шин низшего напряжения подстанции до последнего электроприемника U_доп = 5...6 %

Последующая часть расчета для рассматриваемых дополнительных условий несколько различна.

Для дополнительного условия F = const формулу для опре­деления U_{а доп} можно записать

(10)

_или

(11)

где Р_iл - активная мощность на i-м участке сети.

Откуда: ₍₁₂₎

Найденное расчетное сечение округляют до ближайшего стандартного значения F_iл  F_iл^ст и для него по справочной литературе находят удельное активное r_о и реактивное х_о сопротивления и в соответствии с ними рассчитывают дейст­вительную наибольшую потерю напряжения до наиболее уда­ленной точки

(13)

Если условие (1) выполняется, то сечения обеспечивают допустимую потерю напряжения.

При выборе сечения проводов в любых линиях, всегда должно проверяться условие по допустимому току нагрева проводов:

(14)

где,

Iмакс.i –максимальный ток

Iдоп - допустимый ток

Потери мощности в элементе длины линии, расположен­ном на расстоянии l от начала линии, рассчитывают по формуле:

(15)

Просуммировав потери мощности в элементе длины линии, получим потери мощности во всей линии.