Выбор проводов. Определение потерь напряжения на участках линии

Электрический расчет сети 0,38 кВ

Определение расчетных нагрузок, средневзвешенного коэффициента мощности, полных мощностей на участках сети

Электрический расчет сети 0,38кВ производится с целью выбора сечения и марки проводов линии, а также проверки качества напряжения у потребителя. При расчете пользуемся методом расчета электрических сетей по экономическим интервалам нагрузок.

Расчетные максимальные нагрузки участков сети определяются по сумме расчетных мощностей участков сети, по следующей формуле

Pр = Pнаиб. + SDР, (13)

где Рр – расчетное значение максимальной мощности, кВт;

Рнаиб. – наибольшее значение мощности, кВт;

SDР – сумма надбавок, кВт.

Если нагрузка потребителей отличается по величине не более чем в 4 раза, то нагрузка групп определяется по формулам

(14)

где P_i – расчетная мощность i – го потребителя, кВт;

- коэффициент одновременности;

- коэффициенты дневного и вечернего максимума.

Средневзвешенный коэффициент мощности определяется по формуле

(15)

где cosji - коэффициент мощности i – го потребителя.

Полную расчетную мощность на всех участках сети определяем по следующей формуле

(16)

где Рр – расчетная мощность на участке, кВт;

cosj - коэффициент мощности.

Расчетный ток на всех участках сети определяем по следующей формуле
(17)

где Sр – расчетная мощность на участке, кВт;

Uн –номинальное напряжение, кВ.

Произведем расчет для линии ВЛ1.

Определяем активные нагрузки на участках линий

кВт;

кВт;

кВт;

кВт;

кВт.

Определяем коэффициент мощности для каждого участка линии

Так как на линии ВЛ-1 включены только нагрузки жилых домов, поэтому на каждом участке равен 0,93. Для ВЛ2

Определяем значение полной мощности на участках линии ВЛ1

кВА;

кВА;

кВА;

кВА;

кВА.

Определяем расчетный ток на участках сети.

.

Аналогично производим расчёт нагрузок отходящих линий ТП и результаты расчёта сводим в таблицу 5 .

Таблица 5 - Расчетная нагрузка на участках ВЛ 380/220 В для ТП

Номера расчетных участков	Расчетная нагрузка	Коэффициент мощности на участке	Максимальный рабочий ток, А	Наружное освещение, кВт	Длина участка, м
активная, кВт	полная, кВА
					L
ВЛ1
А-16	60,5		0,89	103,4	0,39
16-17	15,3	16,5	0,93	25,1	0,26
17-18			0,93	19,8	0,48
18-19	9,15		0,93	18,3	0,47
19-20	5,4	5,8	0,93	8,8	0,37
ВЛ2
В-21			0,92	74,5	0,33
21-22	40,8	44,3	0,92	67,4	0,38
22-23	37,5	40,8	0,92	62,1	0,45
23-25	31,8	34,6	0,92	52,6	0,12
25-27	27,6		0,92	45,6	0,09
27-28	22,5	24,6	0,92	37,4	0,55
28-29	16,8	18,5	0,91	28,1	0,45
29-30	14,4	15,5	0,93	23,6	0,48
30-32	8,4		0,93	13,7	0,38
31-30	10,8	11,6	0,93	17,6	0,05
25-26	6,9	7,4	0,93	11,3	0,24
23-24	9,5	10,2	0,93	15,5	0,03
ВЛ3
С-1	43,6	47,4	0,92	72,1	0,09
1-6	29,8	32,4	0,92	49,3	0,12
6-11	14,5	15,9	0,91	24,2	0,27
11-14	10,2	11,2	0,91		0,06
14-15	8,4		0,93	13,7	0,36
11-12	7,2	7,9	0,91		0,03
12-13	5,4	5,8	0,93	8,8	0,23
6-7	20,6	22,4	0,92	34,1	0,09
7-8	16,4	17,8	0,92	27,1	0,39
8-9	12,2	13,3	0,91	20,2	0,39
9-10		16,5	0,90	25,1	0,3
1-2	21,7	23,6	0,92		0,16
2-3	18,4		0,92	30,3	0,33
3-4	14,2	15,6	0,91	23,6	0,39
5-4		11,1	0,90	16,8	0,3

Выбор проводов. Определение потерь напряжения на участках линии

Для прокладки трасс воздушных линий 0,38 кВ применяем самонесущие изолированные провода марки СИП-4и. Производим выбор сечения проводов линии 0,38 кВ по нагреву.

По расчетному току нагрузки ориентировочно определяем табличное

значение сечения проводника F_табл и соответствующую ему величину табличного

тока I_табл.

Расчетному току на участке А-16I_А-16=103,4А соответствуют I_табл=I_доп= =130 А и сечение провода F_табл =25мм². Допустимый ток нагрузки проводов указан при температуре окружающей среды 25˚С, скорости ветра 6 м/с и интенсивности солнечной радиации 1000 Вт/м².

Аналогично рассчитываем остальные участки воздушных линий, и результаты расчетов сводим в таблицу 6.

Согласно ТКП-385-2012 по условиям механической прочности минимально допустимое сечение изолированных проводов на магистралях и линейных ответвлениях в 3 районе по гололеду должно быть 25 мм².

Первоначально на всей линии используем самонесущий изолированный провод СИП-4и.

По расчетному току нагрузки ориентировочно определяем сечение проводника F_табл и соответствующее ему значение тока I_табл.

Для ВЛ1:

Принимаем F_табл=25 мм²; I _табл= 130 А [3] таблица 2.24.

Таблица 6- Предварительное определение сечения проводов на участках линий

Номер участка	Расч. ток Iуч, А	Табл. знач. Iдоп, А	Марка и сечение проводов СИПи-4	Доп. ток односек. КЗ, кА
ВЛ1
А-16	103,4		4х25	2,3
16-17	25,1		4х16	1,5
17-18	19,8		4х16	1,5
18-19	18,3		4х16	1,5
19-20	8,8		4х16	1,5
ВЛ2
В-21	74,5		4х16	1,5
21-22	67,4		4х16	1,5
22-23	62,1		4х16	1,5
23-25	52,6		4х16	1,5
25-27	45,6		4х16
27-28	37,4		4х16	1,5
28-29	28,1		4х16	1,5
29-30	23,6		4х16	1,5
30-32	13,7		4х16	1,5
31-30	17,6		4х16	1,5
25-26	11,3		4х16	1,5
23-24	15,5		4х16	1,5
ВЛ3
С-1	72,1		4х16	1,5
1-6	49,3		4х16	1,5
6-11	24,2		4х16	1,5
11-14			4х16	1,5
14-15	13,7		4х16	1,5
11-12			4х16	1,5
12-13	8,8		4х16	1,5
6-7	34,1		4х16	1,5
7-8	27,1		4х16	1,5
8-9	20,2		4х16	1,5
9-10	25,1		4х16	1,5
1-2			4х16	1,5
2-3	30,3		4х16	1,5
3-4	23,6		4х16	1,5
4-5	16,8		4х16	1,5

Если расчетная температура окружающей среды отличается от 25 °С, применяют поправочный коэффициент k_t, и определяют допустимый ток I_доп.

(18)

где k_n – поправочный коэффициент на число параллельно проложенных проводов и расстояния между ними. Для СИП применяется k_n = 1.

I_ДОП=1 1 130=130А

Найденное значение допустимого тока сравнивают с током нагрузки. Если

I_доп> I_расч , сечение провода считается выбранным. Если I_доп< I_расч , сечение провода увеличивается и расчет повторяют.

Допустимый нагрев токопроводящих проводов при эксплуатации не должен превышать значений, указанных в таблице 7.

Для участка А-16

160А ≥ 103,4 А.

Условие выполнятся на всех участках.

Таблица 7 - Предварительное определение сечения проводов на участках

линий, отходящих от ТП, с учетом механической прочности

Номер участка	Расч. ток Iуч, А	Табл. знач. Iдоп, А	Марка и сечение проводов СИПи-4	Доп. ток односек. КЗ, кА
ВЛ1
А-16	103,4		4х35	3,2
16-17	25,1		4х35	3,2
17-18	19,8		4х35	3,2
18-19	18,3		4х35	3,2
19-20	8,8		4х35	3,2
ВЛ2
В-21	74,5		4х35	3,2
21-22	67,4		4х35	3,2
22-23	62,1		4х35	3,2
23-25	52,6		4х35	3,2
25-27	45,6		4х35	3,2
27-28	37,4		4х35	3,2
28-29	28,1		4х35	3,2
29-30	23,6		4х35	3,2
30-32	13,7		4х35	3,2
31-30	17,6		4х35	3,2
25-26	11,3		4х35	3,2
23-24	15,5		4х35	3,2
ВЛ3
С-1	72,1		4х35	3,2
1-6	49,3		4х35	3,2
6-11	24,2		4х35	3,2
11-14			4х35	3,2
14-15	13,7		4х35	3,2
11-12			4х35	3,2
12-13	8,8		4х35	3,2
6-7	34,1		4х35	3,2
7-8	27,1		4х35	3,2
8-9	20,2		4х35	3,2
9-10	25,1		4х35	3,2
1-2			4х35	3,2
2-3	30,3		4х35	3,2
3-4	23,6		4х35	3,2
5-4	16,8		4х35	3,2

Выбранное сечение провода проверяют по условиям нагрева при коротком замыкании по условию

(19)

где F – сечение токопроводящих жил, мм² ;

I_к.з – значение тока короткого замыкания, А;

t – время протекания тока короткого замыкания, с;

К – коэффициент, зависящий от термостойкости изоляции провода

для проводов с изоляцией из сшитого полиэтилена – 92 [3] с.115.

.

Условие выполняется.

Сечение провода проверяется на термическую стойкость по формуле

(20)

где I_н.т. – номинальный ток термической устойчивости, который провод может выдержать без повреждения в течение времени t_{н.т ,} кА;

t_н.т – номинальное время термической устойчивости, с;

I_к.з. – установившийся ток короткого замыкания, кА;

t – время действия тока короткого замыкания, с.

2,3² 1>0,7² 1;

5,29 кА ² с > 0,49 кА ² с.

Условие на термическую стойкость провода выполняется.

Проверяем выбранное сечение по потерям напряжения в линии.

Определяем фактические потери напряжения на участках

, (21)

где S_УЧ – полная мощность участка, кВ·А;

ℓ_УЧ – длина участка, км;

U_Н – номинальное линейное напряжение, кВ;

r₀ – удельное активное электрическое сопротивление провода постоянному току при 20 ⁰С, Ом/км [6] приложение 3;

х₀ – индуктивное сопротивление для ВЛ, Ом/км [6] приложение 4.

Для участка А-16

Определим потерю напряжения на участках в % по следующей формуле

, (22)

где U_Н – номинальное линейное напряжение, В.

Аналогично определяем потери напряжения на остальных участках линий, и результаты расчёта сводим в таблицу 8.

Потери напряжения от начала линии равны сумме потерь на последовательно соединенных участках. Полученные значения сравнивают с допустимой потерей напряжения .

В конце линии ВЛ1 от ТП

Потери напряжения в конце линий не превышают допустимых значений, о чём свидетельствует вышеприведенная проверка.

Проводим аналогичный расчёт для остальных участков линий и результат расчёта сводим в таблицу 8.

Производим проверку на соответствии потери напряжения в конце линий. Если потери напряжения будут выше допустимых значений, то необходимо на первом участке от ТП увеличить сечение провода на одну ступень, что приведёт к изменению r₀ и х₀, а следовательно, и к уменьшению потерь напряжения. Замену проводов на участках производить до тех пор, пока потери напряжения не войдут в допустимые пределы.

Так как нагрузка наружного освещения равномерно распределена вдоль линии, поэтому суммарная мощность условно приложена к ее середине.

Выбираем минимально допустимую по механической прочности площадь сечения провода для 1-го климатического района по гололеду и проверяем провод по условию допустимых потерь напряжения.

Для линии уличного освещения выбираем провода сечением 25мм².

Определяем количество светильников уличного освещения по формуле

(23)

где - мощность лампы, Вт.

Согласно нормам по энергосбережению для населенного пункта Валынцова принимаем 136 светильников уличного освещения. Для освещения улиц принимаем светильник типа ЖКУ с типом лампы ДНаТ с P_л = 150 Вт.

Окончательно принимаем изолированные провода марки СИП4и-4х35 на воздушных линиях с учётом технологической карты на строительство и монтаж ВЛИ 0,38 кВ, разработанной СМУ 6 г. Могилева.

Таблица 8 - Выбор проводов по участкам ВЛ 380/220 В

Участок	Полная мощность, кВА	cos φ	sin φ	Расчетный ток, А	Длина участка, м	Окончательный расчет
Допустимый ток нагрузки, А	Марка и сечение провода СИП-4и	Активное сопротивление, Ом/км	Индуктивное сопротивление, Ом/км	Потери напряжения
на участ-ке, %	от начала линии, %
ВЛ1
А-16	60,5	0,89	0,46	103,4			4х25	1,28	0,363	13,52	3,56
16-17	15,3	0,93	0,37	25,1			4х25	1,28	0,363	2,35	0,62
17-18		0,93	0,37	19,8			4х25	1,28	0,363	3,35	0,88
18-19	9,15	0,93	0,37	18,3			4х25	1,28	0,363	2,52	0,66
19-20	5,4	0,93	0,37	8,8			4х25	1,28	0,363	1,17	0,31
ВЛ2
В-21		0,92	0,39	74,5			4х25	1,28	0,363	8,59	2,26
21-22	40,8	0,92	0,39	67,4			4х25	1,28	0,363	8,92	2,35
22-23	37,5	0,92	0,39	62,1			4х25	1,28	0,363	9,76	2,57
23-25	31,8	0,92	0,39	52,6			4х25	1,28	0,363	2,21	0,58
25-27	27,6	0,92	0,39	45,6			4х25	1,28	0,363	1,44	0,38
27-28	22,5	0,92	0,39	37,4			4х25	1,28	0,363	7,19	1,89
28-29	16,8	0,91	0,41	28,1			4х25	1,28	0,363	4,36	1,15
29-30	14,4	0,93	0,37	23,6			4х25	1,28	0,363	4,02	1,06
30-32	8,4	0,93	0,37	13,7			4х25	1,28	0,363	1,84	0,49
31-30	10,8	0,93	0,37	17,6			4х25	1,28	0,363	0,30	0,08
25-26	6,9	0,93	0,37	11,3			4х25	1,28	0,363	0,96	0,25
23-24	9,5	0,93	0,37	15,5			4х25	1,28	0,363	0,17	0,04
ВЛ3
С-1	43,6	0,92	0,39	72,1			4х25	1,28	0,363	2,27	0,60
1-6	29,8	0,92	0,39	49,3			4х25	1,28	0,363	2,07	0,54
6-11	14,5	0,91	0,41	24,2			4х25	1,28	0,363	2,26	0,59
11-14	10,2	0,91	0,41				4х25	1,28	0,363	0,35	0,09
14-15	8,4	0,93	0,37	13,7			4х25	1,28	0,363	1,76	0,46
11-12	7,2	0,91	0,41				4х25	1,28	0,363	0,12	0,03
12-13	5,4	0,93	0,37	8,8			4х25	1,28	0,363	0,72	0,19
6-7	20,6	0,92	0,39	34,1			4х25	1,28	0,363	1,07	0,28
7-8	16,4	0,92	0,39	27,1			4х25	1,28	0,363	3,70	0,97
8-9	12,2	0,91	0,41	20,2			4х25	1,28	0,363	2,74	0,72
9-10		0,90	0,43	25,1			4х25	1,28	0,363	1,38	0,36
1-2	21,7	0,92	0,39				4х25	1,28	0,363	2,03	0,54
2-3	30,3	0,92	0,39	30,3			4х25	1,28	0,363	5,79	1,52
3-4	23,6	0,91	0,41	23,6			4х25	1,28	0,363	5,30	1,40
5-4	16,8	0,90	0,43	16,8			4х25	1,28	0,363	2,89	0,76