2. Электрический расчет распределительной сети

НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4 кВ

В электрических расчетах распределительных сетей напряжени­ем до 35 кВ могут быть допущены некоторые упрощения, не ока­зывающие существенного влияния на точность расчетов, например емкостную и активную проводимость ли­нии принимают равными нулю. Следовательно, можно считать, что схемы замещения ли­ний распределительных сетей состоят из последовательно соединенных активных и индуктивных сопротивлений.

Рассмотрим схему замещения трехфазной линии, питающей симметричную на­грузку (рис. 3, а). При этом достаточно рассмотреть только одну фазу линии, так как в остальных фазах ток и напряжение имеют те же значения, но со сдвигом на 120°.

Геометрическую разность векторов фазных напряже­ний U_1ф и U_2ф в начале и конце линии (отрезок ае) называют вектором падения напряжения в линии (рис. 3, б).

Продольная составляющая падения напряжения в линии на­п­равлена вдоль вектора напряжения U_2ф, а поперечная – перпендикулярно к вектору напряжения U_2ф.

Арифметическую разность значений модулей напряжений в на­чале и конце называют потерей напряжения в линии. Для того чтобы найти ее графически (см. рис. 3, б), проведем дугу радиусом ое, равным вектору напряжения U_1ф в начале линии, до пересечения с направлением вектора U_2ф. Потери напряжения в линии отличают­ся от продольной составляющей падения напряжения на длину отрезка гд и не превышают 0,125 % от номинального напряжения [1], что значительно меньше погрешности электрических расчетов. Поэтому в распределительных сетях потери напряжения принимают равными продольной составляющей падения напряжения.

Электрический расчет распределительной сети напряжением 0,4 кВ следует начать с составления расчетной схемы в соответствии с рис. 2. Схему необходимо привести в расчетно-пояснительной записке на листе формата А4 в масштабе. На расчетной схеме указываются длина участков, мощность активных и реактивных нагрузок всех потребителей, а также мощность, передаваемая по всем участкам магистрали ТП3 – Г и ответвлениям Б и В (см. рис. 2).

В расчетах по определению мощности, передаваемой по участ­ку распределительной сети напряжением 0,4 кВ, можно не учитывать потери в транс­форматорах потребителей и самой сети. Тогда передаваемая мощность равна сумме нагрузок потребителей, питаемых по рассматриваемому участку.

а

 U_ф

 U_ф



б

Рис. 3. Схема замещения (а) и векторная диаграмма (б) фазы линии

распределительной сети

После составления расчетной схемы необходимо рассчитать сечение провода электрической сети по допустимым потерям напряжения и сделать проверку его по нагреву.

Как известно, потери напряжения имеют две составляющие – активную и реактивную, которые определяются соответственно активными и реактивными сопротивлениями токопроводящих элементов. Индуктивное сопротивление фазы линии электропередачи, в отличие от активного, зависит незначительно от площади поперечного сечения провода, поэтому расчет по допустимым потерям напряжения обычно начинают, используя среднее значение этого сопротивления, которое выбирают в зависимости от номинального напряжения сети. Это обусловлено тем, что уровень напряжения определяет расстояние между проводами, которое в свою очередь сказывается на индуктивном сопротивлении фазы линии. При напряжении до 1000 В среднее значение индуктивного сопротивления для воздушных линий x′₀ принимается равным 0,34 Ом/км (среднегеометрическое расстояние между проводами D_ср = 500 мм).

Задавшись индуктивной составляющей сопротивления проводов воздушной линии x′₀, предварительно определяют реактивную составляющую падения напряжения в основной магистрали ТП3 – Г по выражению [1], В:

, (1)

где Q_i – реактивная мощность, протекающая по i-му участку сети, квар;

l_i – длина i-го участка, км.

Допустимые потери напряжения определяются по выражению, В:

, (2)

где U_ном – номинальное напряжение сети, принимаемое равным 380 В;

ΔU_доп% – допустимые потери напряжения, %.

Правилами устройств электроустановок (ПУЭ) в нормальных режимах наибольшие допустимые потери напряжения в распределительных сетях напряжением до 1000 В задаются в следующих пределах: при питании силовой нагрузки – от 5,5 до 7,5 %, из них в магистралях допускаются потери 4 – 5 %, а в ответвлениях – 1,5 – 2 %; для осветительной нагрузки – 2 – 3 % в магистралях, 1 – 2 % в ответвлениях. При выполнении курсовой работы рекомендуется принять ΔU_доп% равным 7 %.

Допустимое значение активной составляющей падения напряжения определяют по формуле, В:

. (3)

Искомая площадь сечения провода, мм²,

, (4)

где P_i – активная мощность, протекающая по i-му участку, кВт;

γ – удельная проводимость проводника, м/(Ом·мм²), для алюминия γ = 32 м/(Ом·мм²);

l_i – длина i-го участка, м.

Рассчитывается площадь поперечного сечения провода для магистрали ТП3-Г, и полученное значение округляется до ближайшего большего стандартного. При выполнении курсовой работы на основании расчета рекомендуется выбрать алюминиевые или сталеалюминиевые провода из справочных материалов [2, 3], каталогов или из прил. 1 и привести их параметры в расчетно-пояснительной записке.

Так как фактические (действительные) потери напряжения в проводах не должны превышать допустимых, необходимо осуществить проверку выбранного провода в соответствии с условием:

. (5)

Фактические потери напряжения на участке ТП3-Г от протекания по нему полной мощности определяют по формуле, В:

, (6)

где l_i – длина i-го участка, км;

r₀, х₀ – соответственно активное и индуктивное сопротивление выбранного провода, Ом/км.

Расчет сечения провода для ответвлений Б и В аналогичен расчету для магистральной линии и осуществляется по формулам (1) – (6). Отличие заключается лишь в том, что для ответвлений от магистральной линии расчетными являются потери, определяемые разностью допустимых потерь и потерь напряжения в магистрали до места ответвления. Допустимые потери для ответвлений Б и В составят разность допустимых потерь напряжения, рассчитанных по формуле (2)и действительных потерь на участках ТП3-1 и ТП3-2, которые определяются по формуле (6).

Далее необходимо проверить выбранный провод по наибольшим рабочим токам (проверка по нагреву), т. е. должно выполняться условие:

, (7)

где I_доп – допустимый ток, указанный в справочных данных для данного сечения провода, А.

Проверка производится для головного участка основной магистрали, а также для ответвлений Б и В. Если условие (7) для какого-либо участка сети напряжением 0,4 кВ не выполняется, то необходимо выбрать провод большего сечения и повторить проверку.