2.6.2. Вибір перетинів провідників по нагріву

Нагрів провідників викликається проходженням по них струму I, величина якого визначається по формулах:

для трифазної мережі, з нулем і без нуля, при рівномірному навантаженні фаз:

, А;(12)

- для двофазної мережі з нулем, при рівномірному завантаженні фаз:

- для двохдротяної мережі:, А;(13)

, А; (14)

для кожної з фаз двох- або трьохдротяної мережі з нулем при будь-кому, у тому числі і нерівномірному навантаженню

, А,(15)

где Рi – активна розрахункова потужність однієї, двох або трьох фаз; Uл, Uф, Uн – відповідно лінійна, фазна і номинальна напруги мережі.

При рівномірному завантаженні фаз струм в нульовому дроті трифазних мереж, що живлять лампи розжарювання, рівний нулю, струм же мереж, що живлять газорозрядні лампи, може досягати величини фазного струму.

Нелінійність ПРА і вольт-амперних характеристик газорозрядних ламп ведуть до спотворення синусоїдальної формули струму і появи вищих гармонік, причому останні, в основному третя, призводять до наявності струму в нульових робочих дротах трифазних ліній. Стандарти обмежують величину струму в нульовому дроті трифазних ліній на рівні фазного при компенсованих ПРА і половини фазного струму – при індуктивних ПРА.

У двофазних трьохдротяних мережах при рівномірному завантаженні фаз струм в нульовому дроті рівний фазному струму при живленні ламп розжарювання; проте може бути дещо більше фазний струм при живленні газорозрядних ламп.

При нерівномірному навантаженні фаз лінійні струми будуть неоднакові і при невеликій нерівномірності, вибір перетину дротів слід вести, як для лінії з рівномірним навантаженням фаз, прийнявши як розрахункова потрійне навантаження самої завантаженої фази. При істотній нерівномірності навантаження (наприклад, при могутніх світильниках Ксенону) необхідно визначити струми і перетини провідників окремо для кожної фази. Для трифазних ліній з включенням навантажень на лінійну напругу лінійні струми Iа, Iв, Iс залежать від порядку проходження фаз (А-В-С або С-В-А).

При прямому порядку проходження фаз:

; (16)

; (17)

. (18)

При зворотному порядку проходження фаз в кожній з формул необхідно поміняти місцями індекси кутів (ab і ca, bc і cb, bc і ca). Оскільки порядок проходження фаз при проектуванні невідомий і може мінятися в процесі експлуатації, необхідно визначати лінійні струми для обох варіантів проходження фаз.

Струм навантаження, протікаючи по провіднику, нагріває його. Нормами встановлені найбільші допустимі температури нагріву жил дротів і, виходячи з цього, визначені тривало допустимі струмові навантаження для дротів і кабелів залежно від матеріалу їх ізоляції і оболонки і умов прокладки.Значення струмів прийняті для температури навколишнього повітря +250С і землі +150С. У випадку, якщо передбачається тривала експлуатація дроту в середовищі з температурою, відмінною від нормативної, допустиме струмове навантаження, (в амперах), визначається по формулі:

,(19)

де Iн – нормативне струмове навантаження, А,

τф и τн– допустиме перевищення температури дроту відповідно над фактичною і нормативною температурою середовища 0ºС.

Розрахунок значення струму в лініях виконується за формулою:

(20)

де Рр – розрахункове навантаження, кВт;

–коефіцієнт, значення якого наведені в додатку.

2.6.3. Розрахунок освітлювальної мережі по втраті напруги

Величина втрат напруги в мережі [8] визначається за формулою:

, %, (21)

где ΔUд – располагаемая втрата напруги в мережі;

Uxx – номінальна напруга при холостому ходу трансформатора (105%);

Uмін – напруга, що допускається, у найвівдаленіших ламп;

ΔUт – втрата напруги в трансформаторі, приведена до вторинної напруги.

Відзначимо, що значення напруг Uхх, Uмин, ΔU,% – указуються у відсотках.

Допустимі втрати напруги в освітлювальній мережі U,% залежно від потужності трансформатора Sн, коефіцієнта його завантаження β і cosφ навантаження наведені в додатку. Ці втрати розраховані для U_мін рівного 97,5%, і при інших значеннях повинні бути відповідно змінені.

Втрата напруги ΔUТ зависит от мощности трансформатора, його навантаження, коефіцієнта потужності елетроприймачів, що живляться, і визначається з достатнім наближенням за формулою:

,(22)

де Uа.т. і Uр.т. – активна і реактивна складові напруги короткого замикання трансформатора, які визначаються за формулами:

(23)

и

;(24)

Рк – втрати короткого замикання, кВт; Рн – номінальна потужність трансформатора, КВ•А; Uк – напруга короткого замикання, %.

У загальному випадку втрата напруги в мережі визначається за формулами:

у мережах без індуктивності (25)

;

у мережах з індуктивністю

,(26)

де I – розрахунковий струм лінії, А; R і X – активний і реактивний опори лінії, Ом; cos φ – коефіцієнт потужності навантаження.

Якщо виразити ΔU в процентах от номинального напряжения Uн, а ток нагрузки через мощность (в киловаттах), то получим расчетные формулы потери напряжения в осветительной сети через момент нагрузки:

для двохдротяної мережі (однофазної, двофазної без нуля або постійного струму):

;(27)

для чотирьохдротяної трифазної з нулем і трифазної трьохдротяної без нуля мережі:

;(28)

для трьохдротяної двофазної з нулем в мережі:

,(29)

де γ – питома провідність провідника, См/м; S – переріз провідника, мм²; U_н – номинальна напруга мережі (для трьох- і двохфазних мереж лінійна напруга), В; М – момент навантаження, равний добутку потужності навантаження, кВт, на довжину лінії l, м і визначаємий за схемами на рис.9.

При заданих номінальній напрузі мережі і матеріалі провідника:

(30)

и

,(31)

где С – коэффициент, зависящий от напря-жения и материала проводника (см. табл.2).

Потери напряжения на всех участках сети (от шин низшего напряжения трансформатора до самого удаленного светильника) суммируются и сравниваются с величиной допустимой потери напряжения ΔUдоп. В табл.2 приведены значения ΔUТ для коэффициента загрузки β = 1. Для определения истинной величины ΔUТ его значение, найденное по таблице 2, следует умножить на фактическое значение коэффициента загрузки β.

Таблица 2. Потери напряжения в трансформаторах.

Потужність трансформатора, кВ•А	Втрата напруги ΔUТ,%,при коефіцієнті потужності навантаження, рівному
	1,0		1,0		1,0
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