Допустимые потери напряжения в сетях

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Падение происходит, когда происходит перенос нагрузки на всем участке электрической цепи. Действие этой нагрузки напрямую зависит от параметра напряженности в ее узловых элементах. Когда определяется сечение проводника, важно участь, что его значение должно быть таким, чтобы в процессе нагрузки сохранялось в определенных границах, которые должны поддерживаться для нормального выполнения работы сети.

Мнемоническая диаграмма для закона Ома

Более того, нельзя пренебрегать и характеристикой сопротивляемости проводников, из которых состоит цепь. Оно, конечно, незначительное, но его влияние весьма существенно. Падение происходит при передаче тока. Именно поэтому, чтобы, например, двигатель или цель освещения работали стабильно, необходимо поддерживать оптимальный уровень, для этого тщательно рассчитывают провода электроцепи.

Важно! Предел допустимого значения рассматриваемой характеристики отличается от страны к стране. Забывать это нельзя. Если она снижается ниже значений, которые определены в определенной стране, следует использовать провода с большим сечением.

Любой электроприбор будет работать полноценно, если к нему подается то значение, на которое он рассчитан. Если провод взят неверно, то из-за него происходят большие потери электронапряжения, и оборудование будет работать с заниженными параметрами. Особенно актуально это для постоянного тока и низкой напряженности. Например, если оно равно 12 В, то потеря одного-двух вольт уже будет критической.

Читайте также: Стальные опоры из гнутого профиля 6-10 кВ

Вам это будет интересно Особенности индуктивного сопротивления

Закон Ома для участка цепи

Допустимое падение напряжение в кабеле

Значение потери электронапряжения регламентируется и нормируется сразу несколькими правилами и инструкциями устройства электроустановок. Так, согласно правилу СП 31-110-2003, суммарная потеря напряжения от входной точки в помещении до максимально удаленного от нее потребителя электроэнергии не должно быть больше 7.5 %. Это правило работает на всех электроцепях с напряжением не более 400 вольт. Данное правило используется при монтаже и проектировке сетей, а также при их проверке службами Ростехнадзора.

Важно! Этот документ обобщает и отклонение электронапряжения в сетях однофазного тока бытового назначения. Оно должно быть не более 5 % при нормальной работе и 10 % после аварийной ситуации. Если сеть низковольтная, то есть до 50 вольт, то нормальным падением считается +-10 %.

Для кабелей питающей сети используют правило РД 34.20.185-94. Оно допускает параметр потерь не более 6 %, если напряжение составляет 10 кВ и не более 4–6 % при электронапряжении 380 вольт. Чтобы одновременно соблюсти эти правила и инструкции, добиваются потерь 1.5 % для малоэтажных знаний и 2.5 % для многоэтажных.

Падение напряжения на резисторе

Полные нормы напряжение в электросети: ГОСТ

Несмотря на то, что большинство обывателей и людей, не относящихся к категории осведомленных в области напряжения в их электросети, утвердительно скажет о том, что стандартным напряжением является показатель в 220 В. К их удивлению, даже несмотря на старые и привычные всем наклейки, на котором указан общепринятый стандарт, уже не актуальны.

С 2015 года в РФ действует новый стандарт – уровни 230 В и 400 В, что соответствует европейским стандартам.

Такие акты приняты также в Украине и странах Балтии, в том числе Беларуси.

К чему привело изменение стандарта:

Изменилось рабочее напряжение на кабеле электросети;
Колебания стали чуть более значимыми, нежели ранее, но все также в допустимых нормах 5% и максимальных – 10%;
Потенциальная оплата услуг поставки электроэнергии выросла не совершенно символическую сумму;
Частота подачи напряжения – 50 Гц.

Таким образом, напряжение в сети должно считаться несколько возросшим в бытовой практике. Но на деле же все иначе и это сулит наличие подводных камней в сфере поставки организациями электроэнергии. Несмотря на общепринятый стандарт, организации, поставляющие напряжение в квартиры домов, подают все по тем же меркам, принятым еще в советское время и равным 220 В. Все это происходит официально по ГОСТу 32144-2013, которым и руководствуются поставщики.

Проверка кабеля по потере напряжения

Всем известно, что протекание электрического тока по проводу или кабелю с определенным сопротивлением всегда связано с потерей напряжения в этом проводнике.

Согласно правилам Речного регистра, общая потеря электронапряжения в главном распределительном щите до всех потребителей не должна превышать следующие значения:

при освещении и сигнализации при напряжении более 50 вольт – 5 %;
при освещении и сигнализации при напряжении 50 вольт – 10 %;
при силовых потреблениях, нагревательных и отопительных систем вне зависимости от электронапряжения – 7 %;
при силовых потреблениях с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы вне зависимости от электронапряжения – 10 %;
при пуске двигателей – 25 %;
при питании щита радиостанции или другого радиооборудования или при зарядке аккумуляторов – 5 %;
при подаче электричества в генераторы и распределительный щит – 1 %.

Вам это будет интересно Особенности SMD конденсаторов

Исходя из этого и выбирают различные типы кабелей, способных поддерживать такую потерю напряжения.

Читайте также: Схема цифрового мультиметра серии — 830

Пример калькулятора для автоматизации вычислений

Использование готовых таблиц

Как домашнему мастеру или специалисту упростить систему расчетов при определении потерь напряжения по длине кабеля? Можно пользоваться специальными таблицами, приведенными в узкоспециализированной литературе для инженеров ЛЭП. Таблицы рассчитаны по двум основным параметрам — длина кабеля в 1000 м и величина тока в 1 А.

В качестве примера представлена таблица с готовыми расчетами для однофазных и трехфазных электрических силовых и осветительных цепей из меди и алюминия с разным сечением от 1,5 до 70 кв. мм при подаче питания на электродвигатель.

Таблица 1. Определение потерь напряжения по длине кабеля

Площадь сечения, мм2		Линия с одной фазой			Линия с тремя фазами
Питание	Освещение	Питание	Освещение
Режим	Пуск	Режим	Пуск
Медь	Алюминий	Косинус фазового угла = 0,8	Косинус фазового угла = 0,35	Косинус фазового угла = 1	Косинус фазового угла = 0,8	Косинус фазового угла = 0,35	Косинус фазового угла = 1
1,5	24,0	10,6	30,0	20,0	9,4	25,0
2,5	14,4	6,4	18,0	12,0	5,7	15,0
4,0	9,1	4,1	11,2	8,0	3,6	9,5
6,0	10,0	6,1	2,9	7,5	5,3	2,5	6,2
10,0	16,0	3,7	1,7	4,5	3,2	1,5	3,6
16,0	25,0	2,36	1,15	2,8	2,05	1,0	2,4
25,0	35,0	1,5	0,75	1,8	1,3	0,65	1,5
35,0	50,0	1,15	0,6	1,29	1,0	0,52	1,1
50,0	70,0	0,86	0,47	0,95	0,75	0,41	0,77

Таблицы удобно использовать для расчетов при проектировании линий электропередач. Пример расчетов: двигатель работает с номинальной силой тока 100 А, но при запуске требуется сила тока 500 А. При нормальном режиме работы cos ȹ составляет 0,8, а на момент пуска значение равно 0,35. Электрический щит распределяет ток 1000 А. Потери напряжения рассчитывают по формуле ∆U% = 100∆U/U номинальное.

Двигатель рассчитан на высокую мощность, поэтому рационально использовать для подключения провод с сечением 35 кв. мм, для трехфазной цепи в обычном режиме работы двигателя потери напряжения равны 1 вольт по длине провода 1 км. Если длина провода меньше (к примеру, 50 метров), сила тока равна 100 А, то потери напряжения достигнут:

∆U = 1 В*0,05 км*100А = 5 В

Потери на распределительном щите при запуске двигателя равны 10 В. Суммарное падение 5 + 10 = 15 В, что в процентном отношении от номинального значения составляет 100*15*/400 = 3,75 %. Полученное число не превышает допустимое значение, поэтому монтаж такой силовой линии вполне реальный.

На момент пуска двигателя сила тока должна составлять 500 А, а при рабочем режиме — 100 А, разница равна 400 А, на которые увеличивается ток в распределительном щите. 1000 + 400 = 1400 А. В таблице 1 указано, что при пуске двигателя потери по длине кабеля 1 км равны 0,52 В, тогда

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

Одним из основных параметров, благодаря которому считается напряженность, является удельное сопротивление проводника. Для проводки от станции или щитка к помещению используются медные или алюминиевые провода. Их удельные сопротивления равны 0,0175 Ом*мм2/м для меди и 0,0280 Ом*мм2/м для алюминия.

Рассчитать падение электронапряжения для цепи постоянного тока в 12 вольт можно следующими формулами:

определение номинального тока, проходящего через проводник. I = P/U, где P – мощность, а U – номинальное электронапряжение;
определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;
определение потери напряженности ΔU=(2*I*L)/(γ*s), где γ – это величина, которая равна обратному удельному сопротивлению;
определение требуемой площади сечения провода: s=(2*I*L)/(γ*ΔU).

Важно! Благодаря последней формуле можно рассчитать необходимую площадь сечения провода по нагрузке и произвести проверочный расчет потерь.

Таблица значений индуктивных сопротивлений

В трехфазной сети

Для обеспечения оптимальной нагрузки в трехфазной сети каждая фаза должна быть нагружена равномерно. Для решения поставленной задачи подключение электромоторов следует выполнять к линейным проводникам, а светильников – между нейтральной линией и фазами.

Потеря электронапряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

Читайте также: Проверка классов точности измерительных трансформаторов тока и напряжения

Первый член суммы – это активная, а второй – пассивная составляющие потери напряженности. Для удобства расчетов можно пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькуляторами. Ниже приведен пример такой таблицы, где учтены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами электронапряжением 0,4 кВ.

Потери напряжения определены следующей формулой:

Здесь ΔU—потеря напряжения, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт·км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт·км.

Вам это будет интересно Как рассчитать индуктивность катушки

Однолинейная схема линии трехфазного тока

На участке цепи

Для того, чтобы провести замер потери напряжения на участке цепи, следует:

Произвести замер в начале цепи.
Выполнить замер напряжения на самом удаленном участке.
Высчитать разницу и сравнить с нормативным значением. При большом падении рекомендуется провести проверку состояния проводки и заменить провода на изделия с меньшим сечением и сопротивлением.

Важно! В сетях с напряжением до 220 в потери можно определить при помощи обычного вольтметра или мультиметра.

Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз).

Образец калькулятора для вычисления потерь

Таким образом, вычислить и посчитать потери напряжения можно с помощью простых формул, которые для удобства уже собраны в таблицы и онлайн-калькуляторы, позволяющие автоматически вычислять величину по заданным параметрам.

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Марина

Объект: . Квартира

Площадь: . 62

Здравствуйте! Хотелось бы оставить свой отзыв благодарности! Обратились с супругом в компанию Энерджи. Нужно было в кротчайшие сроки.

Алена Председатель ТСН Мой Дом

Объект: . Офис

Площадь: . 42 м.кв

Необходимо было переоборудовать одну из квартир в нашем доме под офис ТСЖ. По рекомендациям было принято решение обратиться в Энерджи.

Екатерина Довольная домохозяйка

Объект: . Квартира

Площадь: . 58 м.кв

Я-мама трех дочек. С переездом в новую квартиру в Москве столкнулись с проблемой, как разместить троих детей в одной комнате и при этом.

Галина Руководитель отдела ООО «Улыбка»

Объект: . Дом

Площадь: . 680 м.кв

Моя детская мечта, обзавестись своим большим домом, и вот этот момент наступил! Мы с мужем начали думать над проектом, как все будет, что.

Антон Менеджер по продажам

Объект: . Дом

Площадь: . 280 м.кв

С женой решили переехать и заняться строительством нового дома. Понадобилась помощь в проектировании инженерных систем. Долго искали.

Анна Домохозяйка

Объект: . Квартира

Площадь: . 156 м.кв

Заказывала дизайн-проект проект, для квартиры с инженерными проектами в комплекте. Сама не хотела ничего подобного делать и вообще в этом.

Юлия Юлия

Объект: . Дом

Площадь: . 64 м.кв

Давно с мужем мечтали о загородном доме. Купили участок с домом, но дизайн интерьера в нем нам совсем не нравился, мы решили сделать ремонт.

Vladimir Собственник

Объект: . Квартира

Площадь: . 68 м.кв

После приобретения квартиры столкнулись с необходимостью ремонта. По совету знакомых мы обратились в ENERGY-SYSTEM. В минимально сжатые.

Елена Клиент

Объект: . Дом

Площадь: . 98 м.кв

Срочно понадобился проект перепланировки загородного дома. Перебрала кучу компаний, но везде дорого, либо не успевают сделать в назначенный.

Дарья Домохозяйка

Объект: . Квартира

Площадь: . 64 м.кв

Родители на свадьбу подарили нам трехкомнатную квартиру. Но сама квартира была в таком ужасном состоянии, что я даже не знала с чего начать.

Статьи / Проектирование электрики / Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Допустимый уровень потерь напряжения в сети

Каков допустимый уровень потерь напряжения в электросети

Чтобы определить функциональность и надежность внутренней электрики, специалистам должен быть хорошо известен допустимый уровень потерь напряжения в сети. Параметры допустимых потерь напряжения должны учитываться на этапах создания проекта электроснабжения для дома, квартиры или любого другого объекта.

Проект электроснабжения дома с грамотными расчетами

Схемы электрического освещения

Чтобы понять, как потери напряжения влияют на проектирование электрических систем, следует предварительно подробно разобрать структурную схему обычного светильника. Схема подключения осветительных приборов обычно включает в себя 4 отдельных элемента. Начинается питание с трансформаторной подстанции, от которой электрическая энергия будет передаваться на объект собственника. От трансформатора электричество проходит на вводно-распределительный домовой электрощит, а от него на отдельный щит для системы освещения. Только пройдя описанный путь, электрическая энергия, наконец, попадает на конечное устройство потребления, в нашем случае на прибор освещения.

Между каждыми двумя описанными элементами цепи происходит падение уровня напряжения определенной величины. Чтобы определить общий уровень потерь напряжения следует воспользоваться формулой:

Здесь, ∆U – общий уровень потерь, ∆U0 – потери напряжения между трансформатором и вводным устройством, ∆U1 – потери между вводным устройством и щитом освещения, ∆U2 – потери между щитком и конечным потребителем.

Полученная в ходе расчетов характеристика потерь сравнивается с допустимыми параметрами, описанными в действующей нормативной документации. В нормах ГОСТа указывается, что при нормальной работе трансформаторной подстанции, общие потери уровня напряжения от трансформатора до конечного прибора освещения не должны превышать 7,5%. Более того, уровень потерь напряжения между элементами электросети внутри объекта не должны быть выше 4%.

Таким образом, в описанной формуле величина ∆U не должна превышать 7,5 процентов. У малоопытных проектировщиков нередко возникает вопрос, как распределить проценты потерь между отдельными участками электрического кабеля, на протяжении которого могут происходить потери. Мастерам следует учитывать виды и особенности трансформаторов, при проектировании мощных электрических систем.

Распределение уровня потерь

В процессе проектирования электрической системы, проектировщики должны распределить потери между отдельными участками цепи. Опытные мастера рекомендуют выделять на участок цепи от трансформатора до вводного аппарата до 4%. Такая величина потерь считается оптимальной, так как для обеспечения меньшего уровня потерь придется использовать электрический кабель большого диаметра сечения, что крайне негативно скажется на стоимости подключения объекта к электрическим сетям.

Естественно, величина потерь на данном участке должна быть максимально низкой. Если на участке от трансформатора до вводного устройства будет взята величина потерь на уровне 4%, то потери в электрической системе внутри объекта должны будут быть на уровне не более 3,5%. Внутри электрифицируемых объектов создаются электрические системы не очень большой протяженности, потому величина потерь на них, при использовании кабеля для линии освещения диаметром 1,5-2,5 мм, будет составлять около 2%. Таким образом, допустимая величина потерь напряжения в электросети не будет превышена, а стоимость монтажа электрической системы не будет слишком высокой.

Многие молодые проектировщики могут недооценивать важность грамотного распределения потерь электрического напряжения на пути транспортировки электроэнергии от объектов энергетического хозяйства сетевых компаний до конечного потребителя. Это достаточно грубая ошибка. В первую очередь, грамотное распределение позволяет значительно экономить на электрических кабелях, за счет чего общая стоимость монтажа электрики внутри объекта может быть значительно снижена. Кроме того, неправильное распределение потерь может привести к запрету на выполнение электромонтажных работ по электропроекту, если эта ошибка будет выявлена специалистами на этапе согласования проектной документации. Чтобы проект успешно прошел этап экспертизы, проектировщикам должны быть известны особенности согласования электропроектов.

При определении уровня потерь напряжения на каждом участке транспортировки электричества, специалистам обязательно следует учитывать индивидуальные особенности и характеристики объекта, для которого создается электросеть. В некоторых случаях на участок от трансформатора до вводного устройства можно устанавливать потери и на уровне 6%. Это имеет смысл в ситуациях, когда небольшой объект с маломощной электрической системой располагается на большом расстоянии от объектов энергетического хозяйства сетевой компании.

Также вы можете узнать стоимость проектирования электрики, воспользовавшись калькулятором.

Требования пуэ относительно потери напряжения

Мнемоническая диаграмма для закона Ома

Читайте также: Трехжильный провод какой цвет что значит

Вам это будет интересно Как рассчитать сопротивление цепи

Закон Ома для участка цепи

Каков допустимый уровень потерь напряжения в электросети

Внутренние электрические системы обычно отличаются небольшой протяженностью и низким уровнем нагрузки, поэтому их не так часто проверяют на потери напряжения. Несколько иной является ситуация с системами освещения, в них потери напряжения происходят гораздо чаще, потому при проведении электроизмерительных работ на объектах уровень потерь обязательно фиксируется специалистами.
Чтобы определить функциональность и надежность внутренней электрики, специалистам должен быть хорошо известен допустимый уровень потерь напряжения в сети. Параметры допустимых потерь напряжения должны учитываться на этапах создания проекта электроснабжения для дома, квартиры или любого другого объекта.

Проект электроснабжения дома с грамотными расчетами

Допустимое падение напряжение в кабеле

Падение напряжения на резисторе

Схемы электрического освещения

Проверка кабеля по потере напряжения

при освещении и сигнализации при напряжении более 50 вольт – 5 %;
при освещении и сигнализации при напряжении 50 вольт – 10 %;
при силовых потреблениях, нагревательных и отопительных систем вне зависимости от электронапряжения – 7 %;
при силовых потреблениях с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы вне зависимости от электронапряжения – 10 %;
при пуске двигателей – 25 %;
при питании щита радиостанции или другого радиооборудования или при зарядке аккумуляторов – 5 %;
при подаче электричества в генераторы и распределительный щит – 1 %.

Вам это будет интересно Особенности светильника ДРЛ 250

Исходя из этого и выбирают различные типы кабелей, способных поддерживать такую потерю напряжения.

Пример калькулятора для автоматизации вычислений

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ

Ранее приведены способы расчета воздушных электрических сетей с проводами из разных материалов по потере напряжения. Допустимую потерю напряжения в электрической сети определяют по допустимым отклонениям напряжения у потребителей. Поэтому рассмотрению вопроса об отклонениях напряжения уделено значительное внимание.

Отклонения напряжения и их влияние на работу приемников электроэнергии. Электрическая нагрузка никогда не остается постоянной. Вследствие этого изменяется потеря напряжения в линии, а следовательно, напряжение у потребителя. Постепенные изменения напряжения, вызываемые изменениями нагрузки в течение суток и года, называются отклонениями напряжения в отличие от кратковременных понижений напряжения, происходящих, например, при пусках короткозамкнутых электродвигателей.

Отклонение напряжения — это алгебраическая разность между напряжением в данной точке при данном режиме и номинальным напряжением сети. Отклонения напряжения выражают в вольтах или в процентах от номинального напряжения сети.

Пусть есть линия (рис. 5.30) с распределенной нагрузкой, выполненная проводом постоянного сечения. Напряжение вдоль линии изменяется приблизительно по прямой (более точно — по квадратичной кривой). В начале линии (точке А) оно несколько выше номинального, а в конце (точке В) ниже него.

Отклонение напряжения в вольтах в начале линии

Отклонения напряжения влияют на работу приемников электроэнергии. Наиболее чувствительны к ним осветительные потребители, и в первую очередь широко распространенные в сельском хозяйстве лампы накаливания.

Основные величины, характеризующие лампу накаливания: мощность (в ваттах), световой поток (в люменах), световая отдача (в люменах на ватт) и срок службы (в часах). Если принять все эти величины при номинальном напряжении сети за 100 %, то при отклонениях напряжения на ±1 % мощность лампы накаливания изменяется на ±1,5 %, световой поток — на ±3,7, световая отдача — на ±1,8 и срок службы на ±14 %.

Таким образом, с увеличением напряжения растут световой поток и световая отдача лампы, резко сокращается срок ее службы. Так, при напряжении 105 % номинальный срок службы лампы сокращается в 2 раза и для стандартной лампы составляет 480 ч вместо 1000 ч.

При пониженном напряжении снижается световой поток и, следовательно, ухудшаются условия освещения. При напряжении 95 % номинального световой поток лампы составляет всего 81,5 %. Отклонения напряжения для ламп накаливания весьма нежелательны, и следует стремиться к тому, чтобы они были как можно меньшими.

Люминесцентные лампы, или лампы дневного света, меньше реагируют на изменения напряжения, чем лампы накаливания. В среднем можно считать, что на +1 % изменения напряжения их световой поток изменяется также на ± 1 %, а световая отдача — всего на ±0,5 %. Однако при напряжении 93…94 % номинального лампа не загорается.

Нагревательные бытовые приборы (плитки, утюги) сравнительно мало реагируют на отклонения напряжения. Все же следует учитывать, что их электрическая мощность изменяется прямо пропорционально квадрату изменения напряжения. Это значит, что, например, при напряжении 90 % номинального электрический утюг мощностью 400 Вт развивает мощность всего 324 Вт.

Читайте также: Ремонт изоляции токопроводящих жил кабеля

Работа асинхронных электрических двигателей также зависит от значения напряжения. Особенно важно, что при этом прямо пропорционально квадрату напряжения изменяется вращающий момент. Поэтому при снижении напряжения нормально загруженные двигатели останавливаются — опрокидываются. Кроме того, изоляция двигателей выходит из строя.

Таким образом, электрические сети нужно проектировать так, чтобы отклонения напряжения у потребителей не выходили за допустимые пределы.

В действующих нормах установлено, что в сельских сетях напряжение на зажимах токоприемников не должно повышаться больше чем на 5%и снижаться также больше чем на 5% номинального напряжения сети.

Электрическую сеть проектируют так, чтобы наибольшие отклонения напряжения не превосходили приведенных значений, но в то же время были как можно ближе к ним, иначе потребуется затратить в сети лишнее количество металла проводов.

Потеря напряжения в линии непосредственно связана с отклонениями напряжения. Для линии, приведенной на рисунке 5.31, отклонения напряжения выражают как

Другими словами, потеря напряжения в линии равна разности между отклонениями напряжения в начале и в конце этой линии.

Как уже отмечалось, электрическая нагрузка в линии не остается постоянной. С максимальной нагрузкой сеть работает в году сравнительно небольшое число часов.

Наблюдения показывают, что минимальная нагрузка в сетях, питающих относительно большое число сельских потребителей, не снижается менее чем на 25 % максимальной, т.е. Smin > 0,25Smax. Вследствие этого расчет сети по отклонениям напряжения ведут для двух случаев: для нагрузок 100 и 25 % максимума. Очевидно, в первом случае потеря напряжения в сети наибольшая и напряжение у удаленных потребителей самое низкое. Следовательно, линию рассчитывают так, чтобы отклонения напряжения были больше — 5 %.

Наоборот, при нагрузке 25 % максимума потеря напряжения в сети приблизительно в 4 раза меньше, поэтому напряжение, особенно у близко расположенных к источнику питания потребителей, может значительно превзойти номинальное. В этом случае принимают меры, чтобы отклонения напряжения при нагрузке 25 % не были больше +5 %.

Влияние различных элементов электрической установки на отклонения напряжения. В электрическую установку входят различные элементы: генераторы, шины питающих подстанций, провода ВЛ, трансформаторы, которые по-разному влияют на отклонения напряжения у потребителей.

Для определения отклонений напряжения следует учитывать влияние всех этих элементов.

Генераторы электрических станций

. Возможны два режима регулирования напряжения на генераторе.

1. Режим постоянного напряжения, который заключается в том, что напряжение генератора во все время эксплуатации независимо от нагрузки поддерживается неизменным и на 5 % превышает номинальное напряжение сети. Используя ранее введенные обозначения, этот режим выражают следующим соотношением:

т.е. отклонения напряжения на генераторе одинаковы при всех нагрузках и составляют +5 % номинального напряжения сети.

2. Режим встречного регулирования заключается в том, что с увеличением нагрузки автоматически повышается напряжение генератора. Возможны следующие предельные отклонения напряжения генератора от номинального напряжения сети:

При использовании встречного регулирования напряжения можно увеличить допустимую потерю напряжения. Однако область применения его ограничена, о чем подробно будет сказано в п. 5.4. Шины питающих подстанций. Преобладающая часть сельских потребителей питается от шин подстанций районных энергосистем, промышленных или коммунальных электроустановок. При этом возможно питание от подстанций напряжением 35/10 или 110/35 кВ.

По действующим правилам устройства электротехнических установок на шинах вторичного напряжения подстанций напряжением 110 и 35 кВ должно быть обеспечено встречное регулирование напряжения в пределах 0…+5 % номинального напряжения сети. Другими словами, отклонения напряжения на шинах подстанций должны быть следующими:

В действительности отклонения напряжения на шинах подстанций часто выходят из указанных пределов. Это объясняется не только отсутствием надлежащих регулирующих устройств, но и тем, что максимум и минимум нагрузки сельских потребителей могут не совпасть с соответствующими точками графика всей нагрузки подстанций. В таких случаях режим напряжения на шинах подстанций может быть самым различным и часто не удовлетворяющим сельских потребителей. Практически при проектировании сети сельского района, питающегося от подстанции, запрашивают энергоснабжающую организацию о данных по отклонению напряжений на шинах в характерные периоды суток и года. Сети проектируют в зависимости от этих режимов. Если отклонения напряжений велики, то применяют специальные меры, например регулирование напряжения в сельской сети (см. п. 5.4).

Провода воздушных линий

. Потерю напряжения в проводах воздушных линий определяют описанными в предыдущих параграфах методами для максимальной нагрузки. Поскольку потеря напряжения приблизительно пропорциональна нагрузке при минимальной потребляемой мощности, в проводах сельской воздушной сети она составляет 25 % наибольшего значения:
Трансформаторы
. Простейшая приближенная схема замещения двухобмоточных трансформаторов для одной фазы состоит из последовательно включенных сопротивлений — активного и индуктивного.

При прохождении тока через обмотки трансформатора потеря напряжения в них

Для трансформаторов, применяемых в сельских установках, при типичной загрузке и коэффициенте мощности потерю напряжения принимают в среднем =(4…5)%. Эту величину и берут для приблизительных расчетов. Более точный расчет делают по формулам (5.99)…(5.103).

В трансформаторах происходит не только потеря напряжения, но и повышение — надбавка напряжения.

Рассмотрим сначала работу обычного трансформатора при нормальном режиме на понижающей подстанции. Трансформатор по стандарту выполняют так, что если к первичной обмотке подведено напряжение 100 %, то при холостом ходе на вторичной обмотке будет напряжение 105 % (например, 35/10,5, 10/0,4 кВ). Таким образом, за счет коэффициента трансформации получается постоянная надбавка +5 %*. Кроме того, в обмотке высшего напряжения есть пять ответвлений через 2,5 % витков. Установка на среднее ответвление соответствует надбавке 0 %. Установка на крайние ответвления дает переменные надбавки +5 % или -5 %, прибавляющиеся к постоянной надбавке.

Читайте также: Замена электропроводки в квартире без штробления

В сумме постоянная и переменные надбавки дают общую надбавку, которая в зависимости от установленного ответвления составляет + 10; +7,5; +5; +2,5; 0 %.

При установке трансформатора его можно присоединить любым ответвлением. Задача проектировщика — указать монтажнику наиболее выгодное ответвление. В разные сезоны года при изменении нагрузки можно переключать ответвления.

На сельских электростанциях обычные понижающие трансформаторы используют также в качестве повышающих. В этом случае, если подвести к первичной обмотке напряжение 105 %, то во вторичной обмотке будет 100 %, если подвести к первичной обмотке 100 %, то во вторичной будет 95 % и т.д.

Таким образом, постоянная надбавка оказывается здесь уже отрицательной (-5 %). Переменные надбавки по значению остаются такими же, как и в предыдущем случае, только меняются местами, а общая надбавка в зависимости от установки ответвления может иметь значения 0; -2,5; -5; -7,5; -10 %. Поскольку пониженное напряжение невыгодно, в этих случаях всегда принимают надбавку 0%. Определение допустимой потери напряжения. Допустимую потерю напряжения в воздушной сети определяют из таблиц отклонений напряжения, составляемых для данной схемы сети. Порядок построения таблиц отклонений напряжения лучше всего можно усвоить на конкретных примерах.

Электрическая станция с сетью низкого напряжения. Пример такой сети — сеть небольшой сельской электростанции (см. рис. 5.31). Хотя мелкие станции не являются основными в развитии сельского электроснабжения, они могут оказаться необходимыми, например для электрификации небольших поселков в северной зоне страны.

Как указывалось в предыдущем параграфе, возможны два режима работы генератора электростанции: постоянного напряжения и встречного регулирования напряжения. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

1. Режим постоянного напряжения на генераторе. Пусть в этом режиме поддерживают неизменное напряжение, т.е.

В период минимальной нагрузки в наихудших условиях находится ближайший к шинам электростанции потребитель (точка а), так как у него будет наиболее высокое напряжение. Вследствие того что этот потребитель может быть присоединен непосредственно к шинам станции, потерю напряжения до него принимают равной нулю, т.е.

и находится в допустимых пределах. Таким образом, задача решена правильно. Значение допустимой потери напряжения наносим на рисунок 5.31.

Важно отметить, что в период максимума нагрузки в самых худших условиях находится наиболее удаленный потребитель, и поэтому сеть рассчитывают относительно этого потребителя. Наоборот, при минимуме нагрузки высокое напряжение будет у потребителя, ближе всех расположенного к электростанции, и проверку отклонений напряжения делают относительно него.

2. Режим встречного регулирования напряжения

. Пусть в период максимума нагрузки на генераторе поддерживают напряжение выше номинального. В период минимума нагрузки напряжение генератора снижается до номинального напряжения сети. Промежуточным значениям нагрузки соответствуют промежуточные значения отклонения напряжения на генераторе. Составляют таблицу отклонений напряжения (табл. 5.3).

Наносят значение допустимой потери напряжения при встречном регулировании напряжения генератора на рисунок 5.31.

Как видно, для данной схемы встречное регулирование напряжения не дает особо положительных результатов. Это объясняется тем, что и без регулирования в сети может быть допущена значительная потеря напряжения — 10 %.

Электрическая станция с сетью высокого напряжения

. Наиболее распространенная схема сети сельской электростанции предусматривает повышение генераторного напряжения до 10 кВ и распределение электроэнергии на этом напряжении. Низковольтные сети потребителей получают питание через понижающие трансформаторные пункты. На рисунке 5.32 изображена схема сети такой станции.

Как и в предыдущем случае, следует рассмотреть варианты с постоянным напряжением и встречным регулированием напряжения на генераторе.

1. Режим постоянного напряжения на генераторе. В данном случае необходимо рассматривать отдельно наиболее удаленный и ближайший трансформаторные пункты. Составляют таблицу отклонений напряжения сначала для наиболее удаленного трансформаторного пункта (табл. 5.4).

Вносят жирным шрифтом в таблицу известные значения: отклонения напряжения на генераторе, надбавки повышающего трансформатора напряжением 10/0,38 кВ, равные нулю, и потери напряжения в трансформаторах, которые при полной нагрузке можно считать равными 4 %, а при 25 % полной нагрузки — 1 %. Кроме того, учитывают допустимые отклонения напряжения у потребителя при полной нагрузке. При значительной недогрузке трансформатора потери напряжения в них подсчитывают по формулам этого параграфа. Затем задаются надбавкой трансформатора напряжением 10/0,38 кВ, которая, как указывалось ранее, может быть от +10 до 0 %. Выбирают надбавку, равную +5 %. Тогда допустимая потеря напряжения в сетях напряжением 10 и 0,38 кВ при полной нагрузке

Установить надбавку трансформатора напряжением 10/0,38 кВ + + 0 нецелесообразно, так как допустимая потеря напряжения уменьшится на 2,5 % и, таким образом, возможности сети не будут использованы.

Рассмотрим теперь трансформаторный пункт, ближе всего расположенный к электрической станции. Можно предположить, что он расположен очень близко и потерей напряжения в сети напряжением 10 кВ до него можно пренебречь. Для сетей, расположенных между ближайшим и наиболее удаленным ТП, значение допустимой потери напряжения в сети напряжением 0,38 кВ приблизительно пропорционально их удаленности от электростанции.

В данном случае также применим надбавку на трансформаторе напряжением 10/0,38 кВ+ 2,5 %, и тогда допустимая потеря напряжения в сети напряжением 0,38 кВ ближайшего ТП составит:

т.е. отклонение напряжения выходит за допустимые пределы. Наносят на схему (см. рис. 5.32) все значения, необходимые для расчета сети, т.е. допустимые значения потери напряжения в различных ее звеньях и наиболее выгодные надбавки трансформаторов.

2. Режим встречного регулирования напряжения на генераторе. Пусть на генераторах электростанции поддерживают встречное регулирование напряжения. Составляют таблицу отклонений напряжения для этого случая (табл. 5.5) аналогично предыдущему.

Таким образом, путем применения встречного регулирования напряжения генератора удалось увеличить допустимую потерю напряжения в сети напряжением 10 кВ с 2 до 7 %, в сети напряжением 0,38 кВ наиболее удаленного трансформаторного пункта — с 2,5 до 7,0 % и в сети напряжением 0,38 кВ ближайшего трансформаторного пункта — с 4,5 до 14,5 %. Соответственно может быть снижено сечение проводов сети.

Питание от шин подстанции напряжением 35/10кВ или ответвление от линии напряжением 10 кВ. Значения отклонений напряжения в местах присоединения сельской сети могут быть различными. Вот почему перед ее проектированием необходимо получить сведения об этих отклонениях от энергоснабжающей организации.

Допустим, что в месте присоединения сельской сети напряжением 10 кВ (рис. 5.33) наблюдаются следующие отклонения напряжения:

Наносят необходимые данные на схему сети (см. рис. 5.33).

Питание от шин подстанции напряжением 110/35 кВ или ответвление от линии напряжением 35 кВ. Такая схема электроснабжения наиболее распространена. Так же как в предыдущем случае, отклонения напряжения в месте присоединения сельской сети могут быть различными: их определяют перед расчетом.

Определяют допустимую потерю напряжения в сети напряжением 35,10 и 0,38 кВ, исходя из допустимых отклонений напряжения у потребителя (табл. 5.7).

Как видно, здесь нужно задаваться надбавками у двух трансформаторов — напряжением 35/10 и 10/0,38 кВ. Как и в предыдущих случаях, решают задачу подбором, определяя наиболее выгодные надбавки у трансформаторов напряжением 35/10 кВ +5 % и у трансформатора наиболее удаленного ТП +2,5 %.

При определении допустимой потери напряжения по отклонениям напряжения можно полностью использовать возможности, предоставляемые Правилами устройства электроустановок, и выполнить электрическую сеть с наименьшей затратой проводникового металла. При этом необходимо обязательно определять допустимую потерю напряжения именно таким способом, не ограничиваясь средними показателями для сетей различных напряжений.

Проверка сети на глубину провала напряжения при пуске электродвигателей. Если в сети работают короткозамкнутые асинхронные электродвигатели большой мощности, то после того, как сеть рассчитана по допустимым отклонениям напряжения, ее проверяют на глубину провала напряжения при пуске двигателей. Известно, что пусковой ток асинхронного короткозамкнутого двигателя в 4…7 раз больше его номинального значения. Вследствие этого потеря напряжения в сети при пуске может в несколько раз превышать потерю напряжения при нормальной работе, а потому напряжение на двигателе будет значительно ниже, чем в обычном режиме.

Однако в большинстве случаев электродвигатели пускают не слишком часто (несколько раз в 1 ч), продолжительность их разбега невелика — до 1 с.

При пуске двигателей допускаются значительно большие понижения напряжения, чем при нормальной работе. Требуется только, чтобы пусковой момент двигателя был достаточен для преодоления момента сопротивления и, следовательно, двигатель мог нормально запуститься.

Во всех случаях, когда начальный момент приводного механизма не превышает 1/3 номинального момента электродвигателя, допускают понижение напряжения в момент пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя на его зажимах —30 % UH. Этим условиям обычно удовлетворяют все приводы с ременной передачей, а из числа приводов с непосредственным соединением электродвигателя с механизмом — приводы центробежных насосов, вентиляторов и т.д.

При пуске электродвигателя напряжение на зажимах любого из остальных работающих двигателей не должно снижаться больше чем на 20 % номинального напряжения сети.

Если электродвигатель пускают от трансформатора или синхронного генератора и этот двигатель присоединен к нему через воздушную линию, то глубина провала напряжения, %, при пуске с учетом соединительной линии

При компаундировании (см. п. 10.15) полное сопротивление генератора может быть принято равным нулю. Таким образом, компаундирование — хорошее средство для уменьшения глубины провала напряжения при пусках электродвигателей соизмеримой мощности от небольших генераторов.

Приведенный ранее метод расчета дает весьма приближенные результаты и пригоден только для ориентировочных оценок возможности пуска электродвигателя в данных условиях. Для точных расчетов необходимы характеристики электродвигателей и приводимых ими рабочих машин.

Читайте также: Расчет мощности греющего кабеля для бетона

И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов, Электроснабжение сельского хозяйства, М., Колос, 2000

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

Рассчитать падение электронапряжения для цепи постоянного тока в 12 вольт можно следующими формулами:

определение номинального тока, проходящего через проводник. I = P/U, где P – мощность, а U – номинальное электронапряжение;
определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;
определение потери напряженности ΔU=(2*I*L)/(γ*s), где γ – это величина, которая равна обратному удельному сопротивлению;
определение требуемой площади сечения провода: s=(2*I*L)/(γ*ΔU).

Таблица значений индуктивных сопротивлений

В трехфазной сети

Потери напряжения определены следующей формулой:

Вам это будет интересно Описание установленной и расчетной мощности

Однолинейная схема линии трехфазного тока

На участке цепи

Для того, чтобы провести замер потери напряжения на участке цепи, следует:

Произвести замер в начале цепи.
Выполнить замер напряжения на самом удаленном участке.
Высчитать разницу и сравнить с нормативным значением. При большом падении рекомендуется провести проверку состояния проводки и заменить провода на изделия с меньшим сечением и сопротивлением.

Образец калькулятора для вычисления потерь

Распределение уровня потерь

При определении уровня потерь напряжения на каждом участке транспортировки электричества, специалистам обязательно следует учитывать индивидуальные особенности и характеристики объекта, для которого создается электросеть. В некоторых случаях на участок от трансформатора до вводного устройства можно устанавливать потери и на уровне 6%. Это имеет смысл в ситуациях, когда небольшой объект с маломощной электрической системой располагается на большом расстоянии от объектов энергетического хозяйства сетевой компании.

Также вы можете узнать стоимость проектирования электрики, воспользовавшись калькулятором.

источники:

https://svet-komfort.ru/shkola-elektrika/dopustimoe-padenie-napryazheniya-v-kabele.html

https://energy-systems.ru/main-articles/proektirovanie-elektriki/4706-dopustimyj-uroven-poter-napryazheniya-v-seti

https://drova-pil.ru/elektroprovodka/dopustimoe-padenie-napryazheniya-pue.html