5. Выбор сечение проводников по допустимой потере напряжения по условиям постоянства сечения вдоль линии
Потеря напряжения в линиях электропередачи распределительных сетей, где обычно нет устройств для регулирования напряжения в течение суток, не должна превышать допустимых пределов, чтобы напряжение на шинах потребителей, питающихся по этим линиям, оставалось в рамках, предусмотренных стандартом. Расчет потери напряжения производится в двух случаях. Во-первых, для проверки сечения, уже выбранного по другим условиям, например, по условиям экономической целесообразности. И во-вторых, когда сечение выбирается непосредственно по потере напряжения, то есть когда заведомо известно, что потеря напряжения является определяющим техническим ограничением, и нет смысла проводить выбор по другим условиям. При проверке по потере напряжения уже выбранного сечения определяются параметры схемы замещения линии, а затем рассчитывается ее электрический режим (см. задачи главы 1 и 2), и полученная величина потери напряжения сравнивается с допустимой.При выборе сечения по условиям допустимой потери напряжения задача усложняется, поскольку потеря напряжения определяется не только активным сопротивлением линии, напрямую связанным с сечением, но и реактивным, которое от сечения зависит в очень малой степени. Если проектируемая линия состоит из нескольких участков, то задача выбора становится неопределенной и необходимо задаваться какими-то дополнительными условиями. В городских сетях с целью более удобного монтажа и обслуживания дополнительным условием обычно является равенство сечений по всем участкам. В коротких и обычно сильно загруженных сетях промышленных предприятий в качестве дополнительного условия принимают минимум потерь мощности. В протяженных сельских сетях чаще принимают минимум расхода проводникового материала. Площадь сечения проводов линии с расчетной нагрузкой, удовлетворяющая допустимой потере напряжения, определяется по выражению
s = Pр L /(g Uном DU'доп), (7.6)
где s – площадь сечения проводов, мм2 ; g – удельная проводимость, принимаемая для алюминиевых проводов или жил – 31,7 м/(Ом×мм2), а для медных проводов – 53,1 м/(Ом×мм2); DU'доп – допустимая потеря напряжения в линии при передаче активной мощности, определяемая выражением
DU'доп = DUдоп – (Qр х0 L / Uном), (7.7)
где DUдоп = (Uном DUдоп %) / 100; Pp – расчетная активная мощность нагрузки; Qp – расчетная реактивная мощность нагрузки; х0 – индуктивное сопротивление фазы линии, Ом/км.
Индуктивное сопротивление фазы линии х0 меняется незначительно с изменением площади сечения проводов линии. Поэтому расчет выполняют по среднему значению этого сопротивления, которое выбирают по справочным данным в зависимости от номинального напряжения питающей линии
Выбор сечения кабелей и проводов по потере напряжения
Сечение кабелей и проводов, выбранное из условий нагрева и согласованное о коммутационными возможностями аппаратов защиты, нужно проверять на относительную линейную потерю напряжения.
где U — напряжение источника электрической энергии, Uном - напряжение в месте присоединения приемника.
Допустимое отклонение напряжения на зажимах двигателей от номинального не должно превышать ±5 %, а в отдельных случаях оно может достигать +10 %.
В осветительных сетях снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещения и прожекторных установок наружного освещения не должно превышать 2,5 % номинального напряжения ламп, у ламп наружного и аварийного освещения — 5 %, а в сетях напряжением 12.,.42 В — 10 %. Большее снижение напряжения приводит к существенному уменьшению освещенности рабочих мест, вызывает снижение производительности труда и может привести к условиям, при которых зажигание газоразрядных ламп не гарантировано. Наибольшее напряжение на лампах, как правило, не должно превышать 105 % его номинального значения.
Повышение напряжения сетей внутреннего электроснабжения выше предусмотренного нормами не допустимо, так как оно приводит к существенному увеличению расхода электрической энергии, сокращению срока службы силового и осветительного электрооборудования, а иногда к снижению качества выпускаемой продукции.
Рис. 2. Расчет потери напряжения в трехфазной трехпроходной линии при выборе сечения кабелей и проводов: а - с одной нагрузкой на конце линии, б - с несколькими рапределенными нагрузками.
Проверку сечения проводников трехфазной трехпроводной линии с одной нагрузкой в конце ее (рис. 2, а), характеризуемой расчетным токомIp и коэффициентом мощности cos фи на относительную линейную потерю напряжения, выполняют так:
где Uном — номинальное линейное напряжение сети, В, Ro и Хо — соответственно активное и индуктивное сопротивление одного километра линии, выбираемое из справочных таблиц, Ом / км, Pр — расчетная активная мощность нагрузки, кВт, L — длина линии, км.
Для неразветвленной магистральной трехфазной трехпроводной линии постоянного сечения, несущей распределенные вдоль нее нагрузки с расчетными токами Ip1, Iр2, ..., Iр и соответствующими коэффициентами мощности cos фи1, cos фи2, ..., cos фи, удаленными от источника питания на расстояния L1, L2, ..., Ln (рис. 2, б), относительная линейная потеря напряжения до наиболее удаленного приемника:
где Pрi активная мощность — расчетная i-й нагрузки, удаленной от источника питания на расстояние L.
Если расчетная относительная потеря напряжения dU получится выше допустимой нормами, приходится выбранное сечение увеличить с тем, чтобы обеспечить нормируемое значение этой величины.
При небольших сечениях проводов и кабелей индуктивным сопротивлением Хо можно пренебречь, что существенно упрощает соответствующие вычисления. в трехфазных трехпроводных распределительных сетях наружного освещения отличающихся значительной протяженностью, следует обращать внимание на правильное включение равноудаленных светильников, ибо в противном случае потери напряженияраспределяются по фазам неравномерно и могут достигнуть нескольких десятков процентов по отношению к номинальному напряжению.
Схемы включения равноудаленных светильников наружного освещения: а - правильная, б - неправильная
Билет №12 замыкание фазы на землю в сети с изолированной нейтралью
Замыкание на землю — это замыкание, обусловленное соединением проводника с землей или уменьшением сопротивления его изоляции по отношению к земле ниже определенной величины (СТ МЭК 50(151)—78).
Компенсация емкостного тока замыкания на землю в сетях 6-35 кВ применяется для уменьшения тока замыкания на землю, снижения скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения заземляющей дуги, уменьшения перенапряжений при повторных зажиганиях дуги и создания условий для ее самопогасания.
Из 1, а видно, что при замыкании фазы на землю обмотка ТН поврежденной фазы оказывается замкнутой накоротко и показания ее вольтметра будут равны нулю. Две другие фазы будут находиться под линейным напряжением, что зафиксируют вольтметры.
В точке замыкания фазы (например, фазы С) на землю проходит ток, равный геометрической сумме емкостных токов неповрежденных фаз, то есть
Чем протяженнее сеть, тем больше ее емкость и, следовательно, тем больше ток замыкания на землю, что вытекает из формулы (11.1).
Опасность замыкания фазы на землю состоит в том, что в месте повреждения, как правило, возникает перемежающаяся заземляющая дуга, длительное горение которой при большом емкостном токе приводит к значительному тепловому эффекту с возможным возникновением междуфазных КЗ, а повышение напряжения двух фаз до линейного значения может привести к пробою дефектной изоляции.