3.5 Определение допустимых потерь напряжения в сети 0,38 кВ

Допустимая потеря напряжения в сети 0,38 кВ определяется для правильного выбора сечения проводников линии 0,38 кВ.

Составляется таблица отклонений напряжения, из которой определяется допустимая потеря напряжения в линиях 0,38 кВ. Согласно [5] отклонения напряжения у с/х потребителей не должны превышать ± 5% в нормальном (рабочем) режиме.

Таблица составляется для ближайшего (к шинам ТП 10/0,4 кВ) и удаленного потребителей этой ТП, в двух режимах: минимальной и максимальной нагрузки. В с/х районах минимальная электрическая нагрузка по статистическим данным составляет 25 % от максимальной.

В левую колонку таблицы заносят все элементы спроектированной схемы электроснабжения от источника энергии (шин низшего напряжения ТП) до потребителей. Пример таблицы отклонения напряжения для схемы представленной на рис. 3.1 дан в таблице 3.3. В таблице отклонения напряжения приводятся потери, отклонения и надбавки напряжения в процентах к номинальному напряжению для всех элементов схемы.

Pиcунок 3.1 - Схема низковольтной сети

На первом этапе расчета в таблицу заносятся уровни напряжения на шинах 0,4 кВ, с учетом переменной и постоянной надбавки в максимум и минимум нагрузки.

Таблица 3.3 – Таблица отклонения напряжения

Элемент схемы	Нагрузка
	100%		25%
	Потребитель		Потребитель
	удал.	ближ.	удал.	ближ.
Шины 0,4 кВ	+5	+5	+5	+5
Сеть напряжением 0,38 кВ
Потребитель	(b)	(а)	(b)	(а)

Надбавка на трансформаторе ТП 10/0,4 кВ выбирается с учетом следующего. Трансформатор по стандарту выполняют так, что если к первичной обмотке подведено напряжение 100%, то при холостом ходе на вторичной обмотке будет напряжение 105% (например, 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. В сумме они дают общую надбавку, которая в зависимости от установленного ответвления составляет: +10; +7,5; +5; +2,5; 0%. Надбавки стараются выбрать побольше для того, чтобы допустимые потери в линиях были достаточны по величине. Выбранные надбавки проверяют в режиме минимальных нагрузок по отклонению напряжения у ближайшего потребителя а (см. рис. 3.1).

Далее в режиме максимальной нагрузки рассчитываются допустимые потери в сети 0,38 кВ.

3.6 Выбор марок и сечений проводов(кабелей) вл(кл) 0,38 кВ

Трассы ВЛ 0,38 кВ следует намечать, как правило, по двум сторонам улицы. Допускается при соответствующем обосновании предусматривать прохождение трассы по одной стороне улицы с устройствами ответвлений от ВЛ к отдельно стоящим постройкам с пересечением проезжей части улиц. В этом случае необходимо соблюдать нормируемое расстояние от проводов до проезжей части улиц и до поверхности земли [2].

В настоящее время линии электропередачи напряжением 0,38 кВ строят воздушными, и только в тех случаях, когда по действующим нормам [2] строительство воздушных линий не допускается, кабельными.

При проектировании кабельных линий для питания животноводческих и других потребителей следует применять облегченные силовые кабели с алюминиевыми жилами и полихлорвиниловой или полиэтиленовой изоляцией, в аналогичных оболочках, марок ААПл, ААШв, ААБл, ААБГ, ААШт, АСБ2л, ААГ, АВВ и др.

В настоящее время в соответствии с [6], ВЛ 0,38 кВ на всем протяжении должны выполняться в трехфазном четырехпроводном исполнении по радиальной схеме проводами одного сечения по всей длине линии (магистрали) от подстанций 10/0,4 кВ. ВЛ 0,38 кВ выполняются только с использованием самонесущих изолированных проводов (СИП) [2], в РФ предпочтение отдается марке СИП-2.

Пример условного обозначения провода марки СИП-2 [4]:

Провод СИП-2 3×70+1×95+2×25-0,6/1 ТУ…* - провод самонесущий изолированный для воздушных линий электропередачи, с тремя основными жилами номинальным сечением 70 мм², с изолированной нулевой несущей жилой номинальным сечением 95 мм², с двумя вспомогательными токопроводящими жилами номинальным сечением 25 мм² на номинальное напряжение 0,6/1 кВ (ТУ…* - обозначение технических условий на провод конкретной марки).

Сечения проводов(кабелей) в ВЛ(КЛ) 0,38 кВ в настоящее время рекомендовано выбирать по экономической плотности тока, предварительно определив эквивалентную мощность линий.

Расчет сечения проводят в следующем порядке:

- определяют эквивалентную мощность магистрали по формуле:

, (8)

где S_расi – расчетная максимальная электрическая нагрузка i-го магистрального участка, кВ∙А; l_i – длина i-го магистрального участка, км.

- рассчитывают эквивалентный ток магистрали по формуле:

, (9)

где – номинальное напряжение линии, кВ.

- определяют экономическое сечение магистрали по формуле:

, (10)

где – нормированное значение экономической плотности тока, А/мм², (таблица 3.4).

- по значению F_э, принимают ближайшее стандартное сечение, но не менее 25 мм² (для СИП), исходя из условия механической прочности.

- определяют экономическое сечение отпаек для ВЛ выполненной изолированным проводом (ВЛИ) 0,38 кВ по формуле:

, (11)

где – расчетная максимальная электрическая нагрузка i-го участка отпайки, кВ∙А.

- по значению F_э, на участках отпаек принимают ближайшее стандартное сечение провода, но не менее 25 мм² (для СИП), исходя из условия механической прочности.

Таблица 3.4 – Экономическая плотность тока

Проводники	Экономическая плотность тока, А/мм2
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией, с жилами: медными алюминиевыми	2,5÷3,0 1,4÷1,6
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией, с жилами: медными алюминиевыми	3,1÷3,5 1,7÷1,9

Примечание. Экономическая плотность тока приведена для числа часов использования максимума нагрузки от 800 до 3000 часов в год (для сельских потребителей).

При проектировании желательно учитывать современные тенденции, заключающиеся, во-первых, в выборе одного сечения сети 0,38 кВ и, во-вторых, в ограничении минимального сечения - значением 25 мм² (для СИП). Выбранные проводники затем проверяют по критериям:

• качества напряжения у потребителей;

• глубины провала напряжения при пуске асинхронного короткозамкнутого двигателя, питающегося по спроектированной линии 0,38 кВ;

• чувствительности защитных устройств (автоматов или предохранителей), установленных в начале линии 0,38 кВ, к однофазным коротким замыканиям в конце линии 0,38 кВ.

Проверка выбранных проводников на соблюдение ГОСТ [5] на качество электроэнергии (по напряжению) у потребителей населенного пункта осуществляется путем сопоставления фактической потери напряжения в линии ΔU, с допустимыми потерями ΔU_доп полученными в таблице 3.3. Если ΔU ΔU_доп, то можно считать, что выбранные проводники обеспечат отклонения напряжения у потребителей в пределах U = ±5 %. Если ΔU >ΔU_доп, то необходимо заменить выбранные проводники на проводники с большим сечением.

Для всех участков сети 0,38 кВ следует рассчитать потери напряжения в вольтах и процентах:

, (12)

, % (13)

где – расчетная максимальная нагрузка i-го участка, кВ∙А; l_i – длина i-го участка, км; , – удельные активное и индуктивное сопротивления i-го участка, Ом/км, (таблица 3.5); U_H – номинальное напряжение сети, равное 0,38 кВ; cos, sin – тригонометрические функции, соответствующие сдвигу фазы максимального расчетного тока относительно напряжения.

Таблица 3.5 – Активные и индуктивные сопротивления токопроводящих жил изолированных проводов марок СИП-2 и СИП-4 (ТУ 16-705.500-2006)

Типоразмер	Сопротивление токопроводящих жил, Ом/км
	активное, для жил:		индуктивное
	из алюминиевых проволок	из проволок алюминиевых сплавов
СИП-2
3×16+1×25	2,448	---	0,0865
3×25+1×35	1,540	1,770	0,0827
3×35+1×50	1,111	1,262	0,0802
3×50+1×50	0,822	0,923	0,0794
3×50+1×70	0,822	0,923	0,0799
3×70+1×70	0,568	0,632	0,0785
3×70+1×95	0,568	0,632	0,0789
3×95+1×70	0,411	0,466	0,0758
3×95+1×95	0,411	0,466	0,0762
3×120+1×95	0,325	0,369	0,0745
3×150+1×95	0,265	0,303	0,0730
3×185+1×95	0,211	0,241	0,0723
3×240+1×95	0,162	0,188	0,0705
СИП-4
2×16	2,448	---	0,0754
2×25	1,540	1,770	0,0717
4×16	2,448	---	0,0821
4×25	1,540	1,770	0,0784

Потери электрической мощности (кВт) и энергии (кВт·ч) для участков сети 0,38 кВ определяются по формулам:

, (14)

, (15)

где τ - время максимальных потерь, ч, (таблица 3.6).

Таблица 3.6 – Зависимость числа часов использования максимума нагрузки (Т) и времени максимальных потерь (τ) от расчетной нагрузки

, кВ·А	Характер нагрузки
	коммунально-бытовая		производственная		смешанная
	время, ч
	Т	τ	Т	τ	Т	τ
0÷10	800	360	1100	480	1100	480
10÷20	1100	480	1300	565	1400	610
20÷50	1400	610	1700	760	1900	860
50÷100	1800	810	2000	920	2400	1160
100÷300	2000	920	2200	1040	2800	1430
> 300	2100	980	2300	1100	3000	1570

Потерю электрической мощности и энергии в трансформаторах 10/0,4 кВ определяют по формулам:

, (16)

, (17)

где – потери мощности холостого хода и короткого замыкания в трансформаторах, кВт [1, с.634, таблица 19.2]; – номинальная мощность трансформатора, кВ∙А.