Методика расчета потерь в проводах
Расчет потери напряжения при постоянной нагрузке
Материал из Руководство по устройству электроустановок
Содержание
- 1 Формулы
- 2 Упрощенная таблица
- 3 Примеры
- 3.1 Пример 2
Формулы
На рис. G27 ниже даны формулы, обычно используемые для расчета потери напряжения в цепи на километр длины. Если:
- Ib: ток полной нагрузки, в амперах
- L: длина кабеля, в километрах
- R: сопротивление кабеля, в Ом/км, то:
Примечание: R можно пренебречь, если сечение проводника свыше 500 мм 2 .
- X: индуктивное реактивное сопротивление кабеля в Ом/км.
Примечание: Х можно пренебречь для проводов сечением меньше 50 мм 2 .
При отсутствии любой другой информации, примите Х = 0,08 Ом/км.
- φ: фазовый угол между напряжением и током рассчитываемой цепи, обычно имеет следующие значения:
— цепь освещения лампами накаливания: cos φ = 1;
— питание двигателя:
• при запуске: cos φ = 0,35;
• в режиме нормальной работы: cos φ = 0,8;
- Un: напряжение между фазами;
- Vn: напряжение фаза — нейтраль.
Для кабелепроводов и шинопроводов заводского изготовления, значения активного и реактивного сопротивлений даются производителем.
| Цепь | Падение напряжения(ΔU) | |
|---|---|---|
| В | % | |
| Однофазная : фаза/фаза | Δ U = 2 I b ( R cos ϕ + X sin ϕ ) L | 100 Δ U U n |
| Однофазная : фаза/нейтраль | Δ U = 2 I b ( R cos ϕ + X sin ϕ ) L | 100 Δ U V n |
| Сбалансированная трехфазная :3 фазы (с нейтралью или без нее) | Δ U = 3 I b ( R cos ϕ + X sin ϕ ) L | 100 Δ U U n |
Рис. G27: Формулы расчета падения напряжения
Упрощенная таблица
Вычислений можно избежать, используя таблицу на рис.G28, которая дает, с достаточной точностью, значение потери межфазного напряжения на 1 км кабеля на 1 А, в зависимости от:
- типа цепи: цепь питания двигателя, где значение cos φ близко к 0,8, или цепь освещения, где cos φ близок к единице;
- типа кабеля: одножильный и трехжильный.
Потерю напряжения в кабеле можно вычислить, как:
К x Ib x L, где:
К – дано в таблице;
Ib – ток полной нагрузки в амперах;
L – длина кабеля в км.
Колонку «Питание двигателя», «cos φ = 0,35» на рис. G28 можно использовать для вычисления потери напряжения во время запуска двигателя (см. пример 1, рис. G28).
| Cечение мм 2 | Однофазная цепь | Симметричная трехфазная цепь | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Питание двигателя | Освещение | Питание двигателя | Освещение | ||||
| Рабочий режим | Запуск | Рабочий режим | Запуск | ||||
| Cu | AI | cos φ = 0,8 | cos φ = 0,35 | cos φ = 1 | cos φ = 0,8 | cos φ = 0,35 | cos φ = 1 |
| 1,5 | 24 | 10,6 | 30 | 20 | 9,4 | 25 | |
| 2,5 | 14,4 | 6,4 | 18 | 12 | 5,7 | 15 | |
| 4 | 9,1 | 4,1 | 11,2 | 8 | 3,6 | 9,5 | |
| 6 | 10 | 6,1 | 2,9 | 7,5 | 5,3 | 2,5 | 6,2 |
| 10 | 16 | 3,7 | 1,7 | 4,5 | 3,2 | 1,5 | 3,6 |
| 16 | 25 | 2,36 | 1,15 | 2,8 | 2,05 | 1 | 2,4 |
| 25 | 35 | 1,5 | 0,75 | 1,8 | 1,3 | 0,65 | 1,5 |
| 35 | 50 | 1,15 | 0,6 | 1,29 | 1 | 0,52 | 1,1 |
| 50 | 70 | 0,86 | 0,47 | 0,95 | 0,75 | 0,41 | 0,77 |
| 70 | 120 | 0,64 | 0,37 | 0,64 | 0,56 | 0,32 | 0,55 |
| 95 | 150 | 0,48 | 0,30 | 0,47 | 0,42 | 0,26 | 0,4 |
| 120 | 185 | 0,39 | 0,26 | 0,37 | 0,34 | 0,23 | 0,31 |
| 150 | 240 | 0,33 | 0,24 | 0,30 | 0,29 | 0,21 | 0,27 |
| 185 | 300 | 0,29 | 0,22 | 0,24 | 0,25 | 0,19 | 0,2 |
| 240 | 400 | 0,24 | 0,2 | 0,19 | 0,21 | 0,17 | 0,16 |
| 300 | 500 | 0,21 | 0,19 | 0,15 | 0,18 | 0,16 | 0,13 |
Рис. G28: Потеря напряжения между фазами ∆U для цепи, в вольтах на 1 ампер на 1 км
Примеры
Пример 1 (см. рис. G29)
Трехжильный медный кабель сечением 35 мм 2 длиной 50 м подает питание к двигателю Uн = 400 В, потребляющему:
- 100 A при cos φ = 0,8 при нормальной постоянной нагрузке;
- 500 A (5 In) при cos φ = 0,35 во время запуска.
Отклонение напряжения в начале кабеля, подсоединяющего двигатель (то есть на распределительном щите (рис. G30), который распределяет ток в 1000 А), составляет — 10 В линейного напряжения.
Каково отклонение напряжения на зажимах двигателя:
- в рабочем режиме;
- во время запуска.
- Отклонение напряжения на двигателе в рабочем режиме будет равно:
В таблице G28 дано соотношение 1 В/A/км, и согласно этому:
∆U для кабеля = 1 x 100 x 0,05 = 5 В
∆U общее = 10 + 5 = 15 В , то есть:
Это значение меньше, чем разрешенное (8%), и является приемлемым.
- Потеря напряжения в кабеле во время запуска двигателя:
∆Uкабеля = 0,52 x 500 x 0,05 = 13 В
Из-за дополнительного тока, потребляемого во время запуска двигателя, падение напряжения на распределительном щите превысит 10 Вт.
Предположим, что ток, подаваемый на распределительный щит во время запуска двигателя, равен 900 + 500 = 1400 А, тогда отклонение напряжения на распределительном щите пропорционально увеличится:
∆U для распределительного щита = 14 В
∆U для кабеля двигателя = 13 В
∆U общее = 13+ 14 = 27 В, то есть:
Отклонение = 6,75% (напряжение на зажимах = 400 — 27 = 373 В) приемлемо во время запуска двигателя.
Рис. G29: Пример 1
Пример 2
(см. рис. G30):
Трехфазная четырехпроводная линия с медными проводниками сечением 70 мм 2 и длиной 50 м проводит ток 150 A. Линия питает, кроме прочих нагрузок, 3 однофазных цепи освещения, каждая из которых состоит из медного провода сечением 2,5 мм 2 , длиной 20 м,и проводит ток 20 A.
Предполагается, что токи в кабельной линии сечением 70 мм 2 являются симметричными, и три цепи освещения подсоединены к линии в одной и той же точке.
Какова потеря напряжения от ТП до конечных точек цепей освещения?
- Потеря напряжения в четырехпроводной линии:
На рис. G28 показано значение 0,55 В/A/км
∆U линии = 0,55 x 150 x 0,05 = 4,125 В (линейное)
Фазная потеря напряжения:
- Потеря напряжения в каждой из однофазных цепей освещения:
∆U для однофазной цепи = 18 x 20 x 0,02 = 7,2 В
Таким образом, общая потеря напряжения будет равна:
Это значение является удовлетворительным, так как оно меньше, чем максимальная допустимая потеря напряжения, составляющая 6%.
Рис. G30: Пример 2zh:稳定负荷条件下的电压降计算
Пример определения потери напряжения в линии 10 кВ
В данной статье я буду рассматривать 2 примера определения потери напряжения в воздушной линии 10 кВ, когда нагрузка подключена в конце линии и с несколькими нагрузками вдоль линии.
Пример 1 – Определение потери напряжения, когда нагрузка подключена в конце линии
Определить потерю напряжения в трехфазной воздушной линии с номинальным напряжением Uном.=10 кВ протяженностью l = 2 км, питающей электрооборудование коммунального предприятия мощностью Р=100 кВт. Коэффициент мощности нагрузки cosϕ = 0,8. Линия выполнена алюминиевыми проводами марки А-25 сечением 25 мм2, расстояние между фазами 600 мм.
1. Определяем активное сопротивление провода марки А-25:
- γ – значение удельной проводимости для медных и алюминиевых проводов при температуре 20 °С принимается: для медных проводов – 53 м/Ом*мм2; для алюминиевых проводов – 31,7 м/Ом*мм2;
- s – номинальное сечение провода(кабеля),мм2;
Также вы можете встретить в тех. литературе еще одну формулу по определению активного сопротивления провода (кабеля):
- ρ – значение удельного сопротивления принимается: для медных проводов — 0,017-0,018 Ом*мм2/м; для алюминиевых проводов – 0,026 — 0,028 Ом*мм2/м, см. таблицу 1.14 [Л2. с.30].
2. Определяем индуктивное сопротивление для провода марки А-25 [Л1.с.420]:
- Дср. – среднее геометрическое расстояние между осями проводов, мм;
- d = 6,40 мм – диаметр провода, для марки провода А-25. Значение диаметра провода можно определить по ГОСТ 839-80 – «Провода неизолированные для воздушных линий электропередач» таблицы 1 – 4. В данном расчете я привожу значение диаметра провода, только для провода марки А, для остальных марок проводов значения диаметров проводов вы сможете найти непосредственно в самом ГОСТе;
- µ — относительная магнитная проницаемость для цветных металлов (немагнитных) равна 1, для стальных проводов µ может достигать значений 10 3 и даже больше.
2.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между осями трех проводов проложенных в одной плоскости [Л1.с.419]:
где: расстояние между проводами первой и второй фазы Д1-2= 600 мм, между второй и третью Д2-3 = 600 мм, между первой и третью Д1-3= 600 + 25 + 600 = 1225 мм.
3. Определяем коэффициент мощности tgϕ, зная cosϕ:
4. Определяем потерю напряжения в линии [Л1.с.422]:
Пример 2 – Определение потери напряжения с несколькими нагрузками вдоль линии
Определить потерю напряжения в трехфазной сети 10 кВ, изображенной на рис.1. Сеть выполнена воздушной линией с алюминиевыми проводами марки А-35 сечением 35 мм2 на участке А-Б и проводами марки А-25 сечением 25 мм2 на участке Б-В. Расстояние между фазами равно 600 мм. Соответствующая нагрузка, коэффициент мощности cosϕ в ответвлениях, а также длины участков сети указаны на схеме.
1. Определяем активное сопротивление провода марки А-35 на участке А-Б:
2. Определяем индуктивное сопротивление для провода марки А-35 [Л1.с.420]:
2.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между осями трех проводов проложенных в одной плоскости [Л1.с.419]:
где: расстояние между проводами первой и второй фазы Д1-2= 600 мм, между второй и третью Д2-3 = 600 мм, между первой и третью Д1-3= 600 + 35 + 600 = 1235 мм.
3. Определяем коэффициент мощности tgϕ1, зная cosϕ1:
4. Значения активного и индуктивного сопротивления для марки провода А-25 берем из примера 1: r02 = 1,26 Ом/км; х02 = 0,256 Ом/км; tgϕ2 = 0,75.
5. Определяем суммарную потерю напряжения в линии 10 кВ [Л1.с.422] :
- Uном. – номинальное напряжение, В;
- r01, x01, r02, x02 – активные и индуктивные сопротивления трехфазных линий, Ом/км;
- Р1,Р2 – мощности в ответвлениях, кВт;
- L1,L2 – длины от начала линии до соответствующего ответвления, км;
- tgϕ1, tgϕ2 – коэффициент мощности;
1. Основы проектирования систем электроснабжения. Маньков В.Д. 2010 г.
2. Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004 г.
Методика расчета потерь в проводах
Сайт самозанятого проектировщика в Санкт-Петербурге
Расчет потерь электроэнергии — от 2 тыс. руб.
Эта статья может быть полезна тем, кто ищет на фразы:
расчет потерь электроэнергии, расчет потерь электроэнергии в линии, расчет потери электроэнергии 0.4 кв, пример расчета потерь электроэнергии, расчет потерь электроэнергии до границы балансовой принадлежности, расчет потерь электроэнергии в кабеле, расчет потерь электроэнергии в кабельных линиях
Задача предоставить расчет потерь электроэнергии может встать перед владельцем или арендатором нежилого помещения. Например, такого салона красоты.
Расчет потерь могут потребовать в АО «ПСК», если счетчик электрорэнергии размещен не на границе балансовой принадлежности.
Согласно п. 144 из Основных положений о функционировании розничных рынков электроэнергии из Постановления Правительства РФ №442, объем потребленной электроэнергии нужно корректировать на величину потерь на участке от границы балансовой принадлежности до прибора учета в случае если прибор учета расположен не на границе.
Когда требуется расчет потерь?
Одним из случаев, когда счетчик электроэнергии размещается не на границе балансовой принадлежности, будет размещение счетчика в нежилом помещении, электроустановка которого подключена через распределительные сети жилого дома. Другим — размещение счетчика на опоре ВЛ-0,4, когда граница проводится по верхушке этой опоры.В этих случаях сетевая или сбытовая компания требуют расчет потерь электроэнергии в кабеле до границы балансовой принадлежности.
Сбытовая компания может потребовать расчет потерь в линии электроснабжения для уже присоединенной электроустановки. А сетевая — в момент нового присоединения или увеличения мощности. В последнем случае расчет должен быть приложен к проекту, описывающему, кроме прочего, узел учета коммерческой энергии.
Требования к расчету потерь
Методы расчета потерь электроэнергии на участках электросети описаны в приложении к Приказу Министерства энергетики РФ от 30 декабря 2008 г. N 326 «Об организации в Министерстве энергетики Российской Федерации работы по утверждению нормативов технологических потерь электроэнергии при ее передаче по электрическим сетям».
Пример расчета потерь электроэнергии
Здесь я приведу пример расчет потерь электроэнергии в кабеле 0,4 кв. Такой расчет АО ПСК принимает без замечаний. Именно таким образом специалисты ПСК считают потери в кабеле 0,4 кв.
Щелкнув по ссылке, можно открыть пример расчета потерь электроэнергии , сделанный для 3-фазной линии ВВГнг-ls 2х(5х25) длиной 28 м, через которую подключена электроустановка нежилого помещения мощностью 32.93 квт.
Исходные данные:
1. Коэффициент формы графика суточной нагрузки K — это отношение среднеквадратичной мощности к средней за данный период времени. Для жилого строения, которое эксплуатируется 24 часа в сутки, коэффициент формы нужно выбрать равным 1.1.
2. Число часов работы линии за расчетный период, T, час. Здесь все понятно. Если имеется в виду жилое помещение, а считаем за месяц, берем 24 часа 30 дней в месяце, т.е. 720 часов.
3. Средняя активная нагрузка в линии за расчетный период, P, кВт.
В нашем примере 32,93 квт.
4. Линейное напряжение, U, кВ. При однофазном подключении 0,22 кв, при трехфазном 0,38 кв.
5. Длина линии, l, м. В нашем конкретном случае длина кабеля от границы балансовой принадлежности до счетчика 28 м.
6. Активное сопротивление проводника, ρ, Ом·мм2/м. Для меди 0,0172, для алюминия 0,027.
7. Cечение жилы, s, мм2. У нас 25, да еще с учетом того факта, что два кабеля проложены и подключены параллельно.
8. Средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности узла нагрузки при известных значениях потребляемых активной и реактивной мощностях определяется. При расчете берем расчетную величину из схемы или проекта. У нас 0,92.
Расчеты
А здесь я приведу формулы для расчета потерь электроэнергии в кабеле 0,4 кв.
1. Среднее значение тока за расчетный период, А. Вычисляем исходя из расчетной мощности, напряжения в линии, коэффициента мощности по формуле для 3 фазного случая.
Формула для расчета тока, зная напряжение, мощность для 3 фаз
2. Активное сопротивление линии за расчетный период, Ом
Формула для расчета активного сопротивления проводника, зная длину, сечение, удельное сопротивление
3. Потери электроэнергии в линии за расчетный период, кВт·ч
3 учитывает 3 фазы.
4. Отношение потери электроэнергии в линии за расчетный период к общему расходу электроэнергии, %.
Формула для расчета потерь электроэнергии в процентах
Расчет потерь электроэнергии в трансформаторе
Если на балансе абонента находится трансформатор и счетчик размещен в его РУ-0,4 кВ, результат расчета должен учитывать потери мощности в трансформаторе.
