Поняття про втрату напруги у проводах ліній електропередач
10.1 Втрата напруги у проводах ліній електропередач
Передача електроенергії на відстані виконується за допомогою лінії електропередач (ЛЕП), які діляться на повітряні та кабельні. При передачі енергії частина її розходується на нагрів проводів, створення електромагнітних полів. Ці втрати електроенергії потрібно тлумачити як технологічні втрати електроенергії на її передачу, а не як у інших галузях - втрати від браку, коли порушується технологічний процес. В основному електроенергію до одного споживача передають по двом однаковим за параметрами ЛЕП для забезпечення надійності мереж. Тобто, коли аварійно відключиться одна з ЛЕП друга залишиться живити споживач.
ЛЕП складаються з проводів, які у свою чергу виготовляються з провідників, в основному з міді чи алюмінію. Всі матеріали, навіть провідники, мають опір. При передачі електроенергії по проводам довжиною більше за 10 м опором проводу нехтувати не можливо, так як струм в них викликає помітне падіння напруги згідно закону Ома: 
Різність напруг на початку 
та у кінці 
лінії називається втратою напруги: 
де S - площина поперечного перерізу проводу, мм2
l - довжина провідника, м
- питомий опір провідника, 
- струм, який протікає по проводу, А
З метою економії енергії та для забезпечення незначного коливання напруги на затискачах приймача при зміні опору чи струму приймача втрата напруги повинна бути невелика при зрівнянні з номінальною напругою приймача. Струм споживача (чи навантаження) при різних опорах приймача змінюється від нуля до найбільшого свого значення. Втрата напруги при цьому теж коливається від нуля до свого максимального значення. При постійній напрузі на початку ЛЕП напруга на кінці лінії змінюється від 
при І =0 та 
до 
. Тому допустима втрата напруги у мережі дорівнює допустимому коливанню напруги на затискачах приймача.
|
|
|
Так як при передачі енергії по проводам частина напруги «втрачається», то також втрачається й потужність: 
Тоді ККД мережі буде:
Звичайно передача енергії відбувається при ККД 0,95÷0,98 й напруга на зажимах приймача відрізняється від напруги на початку лінії на 2÷5 %.
Різність між номінальною напругою мережі й дійсною напругою мережі називається відхиленням напруги. Позначається - 
, В або 
.
або 
В електричних мережах напругою до 20 кВ відхилення напруги на зажимах споживачів у нормальному режимі не повинні перевищувати ± 5 %, а в аварійному - ± 10 %.
Відхилення напруги небажані як у бік збільшення так й у бік зменшення по відношенню до номінальної напруги. При великих відхиленнях напруги спостерігається збільшення втрат потужності та енергії, змінюються навантаження споживачів, погіршується якість продукції, можливе бракування продукції, скорочення строку роботи елементів мережі й обладнання, порушення нормальної діяльності пристроїв автоматики і релейного захисту, що може привести до аварій та відключень споживачів. Наприклад, для ламп розжарювання при 
освітленність зростає на 40%, а строк роботи зменшується у 3 рази; при 
освітленність зменшується на 30%, а строк роботи збільшується у 2 рази, але зменшується продуктивність праці й погіршується стан та здоров’я людини.
|
|
|
У випадку коли мережа має декілька приймачів, приєднаних до різних міст лінії, втрату напруги у всій мережі визначають як суму втрат напруги на окремих її ділянках: 
Під найбільшою втратою напруги розуміють втрату напруги на шляху від джерела живлення до найбільш віддаленого споживача електроенергії мережі одного класу напруги. Причому визначають найбільшу втрату напруги як у нормальному режимі роботи електромережі, так й в аварійному (наприклад, при відключенні однієї ЛЕП з двох паралельних). Розрахункові найбільші втрати напруг повинні бути менші за найбільш допустимі, як у нормальному, так й в аварійному режимі:
|
|
|
· При номінальній напрузі ≥110 кВ: 
· При номінальній напрузі =35 кВ: 
.
10.2 Вибір перерізу проводів за допустимою втратою напруг
Струмоведучі частини електрообладнання апаратів, розподільчих устроїв промислових підприємств повинні тривало видержувати робочі струми без черезмірного підвищення температури, протистояти короткочасній дії струмів короткого замикання, задовольняти вимогам економічної роботи електрообладнання. Кількість тепла, яка виділяється у проводах при протіканні струму, у першому приближенні пропорційна квадрату цього струму (за законом Джоуля-Ленца Q = I2Rt). В свою чергу величина струму залежить від розрахункових навантажень електрообладнання.
При визначені розрахункових навантажень на промислових підприємствах користуються значеннями розрахункової потужності - РР. В залежності від режиму роботи розрахункову потужність визначають за різними формулами. Наприклад, для двигунів тривалого режиму роботи та освітлення приміщень: РР = РНОМ (РНОМ - номінальна потужність споживача, Вт).
Для групи споживачів розрахункову потужність знаходять за формулою:
де 
- коефіцієнт попиту у відносних одиницях, приймається за довідником
|
|
|
( ≤ 1)
Тоді визначають розрахунковий струм, який протікає по проводу:
Таким чином, переріз проводів та кабелів напругою обирають за умови його допустимого нагріву при протіканні по ньому струму: ІДОП ≥ ІР,
де ІДОП - допустимий струм проводів та кабелів в залежності від перерізу проводу засобів прокладки, марки та класу напруги. Приймається за довідником.
Після чого обраний переріз проводу чи кабелю перевіряють на втрату напруги від джерела живлення до всіх споживачів, яка не повинна перевищувати допустимої втрати напруги: ± 5% для силової мережі та +5% чи -2,5% для освітлювальної мережі:
,
де ρ - питомий опір матеріалу провода, 
l - довжина лінії, м
S - обраний переріз провода, мм2
У випадку перевищення розрахункової втрати напруги допустимої потрібно обрати більший ближчий стандартний переріз та знову перевірити його на втрату напруги. Розрахунок триває доки розрахункова втрата напруги не буде нижче допустимої.
Також переріз проводів та кабелів перевіряють не механічну міцність - обраний переріз проводів не повинен бути менше ніж мінімально допустимий:
- для силових кіл - 16 мм2,
- для кіл керування - 4 мм2,
- для кіл зв’язку, телекерування - 2,5 мм2
Для електричних мереж напругою до 1000 В переріз проводів повинен бути пов’язаний з вибором захисного пристрою (запобіжником, автоматичним вимикачем…). Для покращення режиму напруги у розподільчих мережах напругою до 35 кВ включно переріз проводів рекомендується визначати за допустимою втратою напруги. Алгоритм:
1 приймають допустиму втрату напруги у мережі. 5% 
для силової мережі та 2,5% для освітлювальної мережі.
2 визначають розрахунковий переріз проводу - 
, мм2: 
3 обирають стандартний переріз проводу за умовою: 
4 обраний переріз проводу перевіряють на допустимий нагрів проводу при протіканні по ньому струму за умовою: ІДОП ≥ І (де ІДОП - допустимий струм проводів та кабелів в залежності від перерізу проводу, засобів прокладки, марки та класу напруги. Приймається за довідником). У випадку перевищення струму приймача допустимого потрібно обрати більший ближчий стандартний переріз та знову перевірити його. Розрахунок триває доки струму приймача не буде нижче допустимого.
10.3 Вибір раціональних напруг
Як видно з формули 
відносно малий переріз для передачі великих потужностей на великі відстані буде, коли використати для мережі високі напруги. Таким чином, одним з засобів зниження втрат напруги та електроенергії на її передачу є перевод мережі на більш великий клас напруги. Наприклад, замість 6 кВ використати 10 кВ. Причому чим більше відстань між джерелом живлення й споживачами, тим використовують вищий клас напруги: 220, 330, 500, 750 кВ. При використанні великих напруг також зменшуються витрати на матеріал проводів, так як їх переріз менший. Але з другого боку збільшуються витрати на капітальні вкладення: встановлення додаткового обладнання на підстанціях для зменшення класу напруги споживаємої енергії та на електростанціях для збільшення класу напруги виробляємої електроенергії. У зв’язку з цим вибір класу напруги на кожній ступені електропостачання повинно виконуватись на основі техніко-економічних розрахунків.
Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!