Как выбрать сечение проводов и кабелей - Расчет сети по потере напряжения

РАСЧЕТ СЕТИ ПО ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ
7. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Приемники электрической энергии выполняются для работы при определенном номинальном напряжении. Наилучшие технико-экономические показатели обеспечиваются при работе электроприемников с номинальным напряжением на зажимах.
Повышение или снижение напряжения на зажимах электроприемника по сравнению с номинальным приводит к ухудшению его работы. Например, для лампы накаливания повышение напряжения на ее зажимах на 10% приводит к сокращению срока ее службы в 4 раза.

Снижение напряжения неблагоприятно сказывается на величине светового потока лампы. При снижении напряжения на зажимах лампы на 10% световой поток лампы уменьшается до 67% светового потока при номинальном напряжении. Для промышленного предприятия значительное повышение напряжения в осветительной сети связано с экономическим ущербом из-за необходимости частой смены перегоревших ламп. Пониженное по сравнению с номинальным напряжение в осветительной сети промышленного предприятия может послужить
причиной снижения производительности труда из-за недостаточной освещенности рабочих поверхностей.
Значительное отклонение напряжения или, как говорят, «плохое качество напряжения» в силовой сети промышленного предприятия может повести к значительному браку и повышенному износу двигателей.
Наилучшие условия эксплуатации электроприемников были бы при номинальном напряжении на их зажимах, но на практике это невыполнимо, так как провода и кабели обладают некоторым сопротивлением и при протекании по ним электрического тока происходит потеря напряжения, поэтому напряжение в конце линии будет ниже, чем в начале.
На рис. 4 представлена схема линии наружного освещения с лампами одинаковой мощности, присоединяемыми к линии через одинаковые расстояния. Такая нагрузка носит название равномерно распределенной.

Рис. 4. Равномерно распределенная нагрузка и график распределения напряжения вдоль линии наружного освещения
На том же рисунке представлен график распределения напряжения вдоль линии. Из этого графика видно, что наиболее низкое напряжение будет на зажимах лампы, присоединенной в конце линии в точке В, а наиболее высокое — на лампе, присоединенной к точке А в самом начале линии Только одна лампа, присоединенная в точке Б линии, будет иметь напряжение на зажимах,
равное номинальному. Напряжение на зажимах всех ламп, присоединенных к линии левее точки Б, будет выше номинального, а напряжение на зажимах всех ламп, присоединенных правее той же точки, — ниже номинального.
Отклонения напряжения. Разность напряжений на зажимах приемника и номинального называется отклонением напряжения. Таким образом, для ламп, присоединенных к линии на участке АВ, будет положительное отклонение напряжения; для ламп, присоединенных на участке БВ, отклонение напряжения отрицательное. Только на зажимах лампы, присоединенной к линии в точке Б. отклонение напряжения равно нулю.
Очевидно, чем меньше отклонение напряжения на зажимах электроприемников, тем выше качество напряжения. ГОСТ 13109—R7 устанавливает следующие наибольшие допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников:
электродвигатели: 10 и —:5%".
лампы рабочего освещения промышленных предприятий и общественных зданий, лампы прожекторных установок наружного освещения: 5 и —2,5%;
остальные электроприемники, присоединяемые к промышленным и городским сетям: 5 и —5%;
электроприемники, присоединяемые к сельским сетям: 7,5 и —7,5%.
В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5%.
Качество напряжения следует считать удовлетворительным, если отклонение напряжения на всех присоединенных к сети приемниках не выходит за указанные выше пределы. Следовательно, при проектировании и расчетах сетей сечения проводников должны быть выбраны таким образом, чтобы отклонения напряжения на зажимах всех присоединенных к сети приемников не превышали установленные допустимые пределы. Например, сечение проводов линии наружного освещения, схема которой представлена на рис. 4. должно быть выбрано с таким расчетом, чтобы отклонение напряжения на зажимах лампы, присоединенной в точке А в начале линии, не превосходило 5%, и отклонение напряжения на зажимах лампы, присоединенной в точке В в конце линии, не выходило бы за пределы — 5%. При выполнении этого условия разность между напряжением в на
чале линии и напряжением в ее конце не должна быть больше 1С5—95-1)%.
Потеря напряжения. Разность напряжений в начале и конце какого-либо участка сети называется потерей напряжения на этом участке. Следовательно, наибольшая допустимая потеря напряжения для линии наружного освещения составляет 10%.
На самом деле, приняв величину потери напряжения равной 10%, практически нельзя обеспечить для всех присоединенных к сети приемников отклонение напряжения на зажимах в допустимых пределах. Это объясняется тем, что напряжение в сети не остается с течением времени постоянным. Например, в начале линий наружного освещения напряжение не всегда будет поддерживаться на уровне 105%, как это указано на рис. 4. Действительно, предположим, что эта линия присоединена к распределительной сети города. Вечером такая сеть имеет максимум нагрузки и потери напряжения во всех ее элементах будут также наибольшими. Днем или поздней ночью нагрузка сети будет достигать минимума и потери напряжения в ней уменьшатся. Предположим, что ночью в точке, к которой присоединяется наша линия, напряжение равно 105%, как это указано на рис.4. Тогда в максимум нагрузки, вечером, оно может быть ниже, например 02%. Тогда, если сечение линии было выбрано по потере напряжения, равной 10%, напряжение на зажимах лампы, присоединенной в конце линии, окажется равным 102—10=92%- Отклонение напряжения для этой лампы будет больше допустимого: 92—100=—8 %.

Рис. Б. Линия с нагрузкой, сосредоточенной на конце.
Исходя из этих соображений, при расчете сетей до 1 000 В по потере напряжения величину допустимой потери напряжения принимают в пределах -±—6,5% для промышленных и городских сетей и 7—9% для сельских сетей.