Упрощенный метод расчета потерь напряжения в кабелях до 1 кВ системы электроснабжения промышленного предприятия




Page 1


background image







Page 2


background image

70

к

а

б

е

л

ь

н

ы

е

 л

и

н

и

и

кабельные линии

Сошинов

 

А

.

Г

.,

к.т.н., доцент, замести-

тель директора инсти-

тута по учебной работе, 

заведующий кафедрой 

«Электроснабжение 

промышленных пред-

приятий» Камышин-

ского технологического 

института (филиала) 

ВолгГТУ

Копейкина

 

Т

.

В

.,

преподаватель кафед-

ры «Электроснабжение 

промышленных пред-

приятий» Камышин-

ского технологи ческого 

института (филиала) 

ВолгГТУ

Ключевые

 

слова

:

силовой кабель, упро-

щенный метод, потери 

напряжения, система 

электроснабжения, от-

носительные единицы

Упрощенный метод 
расчета потерь 
напряже ния  в кабелях 
до 1 кВ системы 
электроснабжения 
промышленного 
предприятия

УДК 621.315.2.016.2

В

 

настоящей

 

статье

 

рассмотрены

 

общие

 

сведения

 

об

 

упрощен

ном

 

методе

 

расчета

 

потерь

 

напряжения

 

в

 

кабелях

 

до

 1 

кВ

 

сис

темы

 

электроснабжения

 

промышленного

 

предприятия

Приво

дится

 

краткая

 

характеристика

 

сетей

 

до

 1 

кВ

Рассматривается

 

методика

 

расчета

 

потерь

 

напряжения

 

в

 

кабельных

 

линиях

 

до

 1 

кВ

основанная

 

на

 

применении

 

системы

 

относительных

 

единиц

Сделан

 

вывод

 

о

 

целесообразности

 

применения

 

в

 

ка

честве

 

упрощенного

 

метода

 

предлагаемой

 

методики

 

вычис

ления

 

потерь

 

напряжения

 

в

 

кабелях

 

до

 1 

кВ

 

системы

 

электро

снабжения

 

промышленного

 

предприятия

.

О

сновное назначение сетей до 1 кВ — рас-

пределение электрической энергии внутри 

зданий и непосредственное питание элек-

троприемников. Эти сети относятся к низ-

шим  уровням  систем  электроснабжения  и  характе-

ризуются значительным разнообразием и большими 

объемами информации.

Электрические  сети  0,4  кВ  представляют  собой, 

как правило, радиальные линии, связывающие шины 

0,4 кВ распределительных трансформаторов с ввод-

ными устройствами зданий. Сети 0,4 кВ крупных го-

родов выполняют преимущественно кабельными ли-

ниями, а небольших городов и сельских населенных 

пунктов — воздушными.

ЦЕЛЬ

 

ИССЛЕДОВАНИЯ

 

Электрическая сеть должна иметь на всех участках 

схемы минимально возможные длину, сечение про-

водников и количество элементов, не допускать по-

терь  напряжения  и  мощности.  Электрические  сети 

до 1000 В отличаются от сетей 6–10 кВ и выше боль-

шим  количеством  коммутационных  переключений 

в схемах в процессе эксплуатации, большей развет-

вленностью  и  суммарной  протяженностью.  Инфор-

мация о режимных параметрах этих сетей наименее 

полная и достоверная. Поэтому при расчете напря-

жений в распределительных сетях допускается ряд 

упрощений, позволяющих во многих случаях с доста-







Page 3


background image

71

точной для практических целей точностью получить 

необходимые результаты.

РЕЗУЛЬТАТЫ

 

ИССЛЕДОВАНИЯ

 

В качестве результатов исследования далее приво-

дится  анализ  упрощенного  метода  расчета  потерь 

напряжения в кабелях до 1 кВ системы электроснаб-

жения  промышленного  предприятия.  При  расчете 

распределительных  сетей  пренебрегают  величиной 

поперечной  составляющей  падения  напряжения, 

и  векторную  разность  напряжений  начала  и  конца 

ветви представляют потерями напряжения (разность 

модулей). Кроме того, реальное напряжение в узле 

заменяют номинальным напряжением 

U

ном

. То есть 

потери напряжения в ветви между узлами 

n

 и 

k

:

 

U

 = (

P

nk

 

R

nk

 + 

Q

nk

 

X

nk

) / 

U

ном

(1)                  

При несовпадении направлений активной и реак-

тивной мощности необходимо учитывать направле-

ние реактивной мощности в ветви:

U

 = (

P

nk

 

R

nk

 – 

Q

nk

 

X

nk

) / 

U

ном

(2)                                     

При установке компенсирующих устройств меня-

ется нагрузка ветви, и, следовательно, меняются по-

тери напряжения:
 

U

 = (

P

П

 

R

 + (

Q

П

 – 

Q

КУ

X

) / 

U

ном

(3)

где 

P

П

Q

П

  —  активная  и  реактивная  мощности  на-

грузки  потребителя  при  номинальном  напряжении; 

Q

КУ

 — мощность компенсирующих устройств при но-

минальном напряжении; 

R

X

 — активное и реактив-

ное сопротивления ветви.

Для  упрощения  вычислений  при  расчетах  пара-

метров  в  системах  передачи  электроэнергии  при-

меняют систему относительных единиц. Этот способ 

подразумевает  выражение  текущего  значения  сис-

темной величины через принятую за единицу базо-

вую (базисную) величину. 

Так,  относительная  величина  выражается  как 

множитель базового значения (тока, напряжения, со-

противления, мощности и т.д.) и не зависит, будучи 

выражена в относительных единицах, от уровня на-

пряжения [1].

Потери  напряжения  в  элементе  сети  в  относи-

тельных  единицах  (о.е.)  от  номинального  напряже-

ния могут быть выражены через токи нагрузки потре-

бителя 

I

П

  при  номинальном  напряжении  или  через 

номинальный  (допустимый)  ток 

I

ном

  элемента  сети 

при определенном коэффициенте загрузки 

K

З

:

U

* = √3 

I

П

 [ 

R

 

cos 

П

 + 

X

 

sin 

П

 (1 – 

C

Q

) ] / 

U

ном 

=

K

З

 √3 

I

ном

 [ 

cos

 

П

 + 

X

 

sin

 

П

 (1 – 

C

Q

) ] / 

U

ном 

 = 

K

З

 [ 

V

 

cos

 

П

 + 

W

 

sin

 

П

 (1 – 

C

Q

) ] = 

K

З

 

V

 

cos

 

П

 [1 + 

 · 

tg 

П

 (1 – 

C

Q

) ] = 

 

K

З.A

 

[1 + 

 · 

tg 

П

 (1 – 

C

Q

) ], 

(4)

где 

K

З.A

 — коэффициент загрузки элемента по актив-

ной мощности; 

V

 и 

W

 — потери напряжения в о.е. эле-

мента  сети  при  протекании  номинального  тока 

I

ном

 

через активное и реактивное сопротивление элемен-

та или номинальной мощности 

S

ном

cos 

П

 и 

tg 

П

 — 

коэффициенты  мощности  и  реактивной  мощности 

нагрузки  электропотребителя  (ЭП)  элемента  сети 

при  номинальном  напряжении; 

C

Q

  —  степень  ком-

пенсации реактивной мощности; 

 — отношение ре-

активных и активных сопротивлений элемента сети.

Коэффициент  загрузки  элемента  по  активной 

мощности рассчитывается по формуле:
 

K

З.A

 = 

K

З

 · 

cos 

П

(5)

Потери напряжения в о.е. элемента сети при про-

текании номинального тока 

I

ном

 через активное и ре-

активное  сопротивление  элемента  или  при  номи-

нальной мощности 

S

ном

 рассчитываются: 

V

 = √3 

I

ном

 

R

  / 

U

ном

 = 

S

ном 

 

U

2

ном

;

 

W

 = √3 

I

ном

 

U

ном

 = 

S

ном 

U

2

ном

(6)

Величина 

V

 названа параметром элемента сети.

Степень компенсации реактивной мощности, рав-

ная отношению реактивной мощности компенсирую-

щего  устройства 

Q

КУ

  при  номинальном  напряжении 

к  реактивной  нагрузке  потребителя 

Q

П

  при  номи-

нальном напряжении:
 

C

Q

 = 

Q

КУ 

Q

П

(7)

Отношение  реактивных  и  активных  сопротивле-

ний элемента сети:
 

 = 

R

(8)

Потери напряжения в элементе сети могут быть 

также  выражены  через  полную  мощность  нагрузки 

потребителя 

S

П

 при номинальном напряжении и че-

рез  номинальную  мощность  элемента  сети  при  его 

коэффициенте загрузки 

K

З

:

U

* = 

S

П

 

R · 

cos

 

П

 [1 + 

 · 

tg 

П

 (1 – 

C

Q

) ]

 

U

2

ном

 =

S

ном

 

R · 

cos 

П

 [1 + 

 · 

tg 

П

 (1 – 

C

Q

) ]

 

U

2

ном 

 

K

З

 

V

 

cos

 

П

 [1 + 

 · 

tg 

П

 (1 – 

C

Q

) ]. 

(9)

Очевидно, что выражения (4) и (9) совпадают, то 

есть  потери  напряжения  определяются  параметра-

ми элемента сети (

V

 и 

) и параметрами режима (

K

З

cos 

П

 или

 

tg 

П

) потребителя, а также степенью ком-

пенсации реактивной мощности 

C

Q

.

Потери напряжения в элементе сети в о.е. к но-

минальному напряжению с учетом степени компен-

сации  реактивной  мощности  нагрузки  ЭП  за  этим 

элементом:

U

* = 

K

З

 

V · 

cos 

П

 [1 + 

 · 

tg 

П

 (1 – 

C

Q

)]. 

(10)

Оценка целесообразности применения предлага-

емого метода расчета рассматривается на конкрет-

ном примере. 

Пример  1.

  Исходные  данные:  шины  0,4  кВ  рас-

пределительного  трансформатора  цеха  №  1  пи-

тают  ВРУ  цеха  №  2.  Передаваемая  мощность  — 

61,5  + 

j

95,2  кВА,  протяженность  кабельной  линии 

L

12

 = 0,04 км. Сечение жил кабеля — 50 мм

2

, при но-

минальном  напряжении  потребителя   

I

П

  =  147,5  А. 

Необходимо  оценить  величину  потерь  напряжения 

в кабелях с алюминиевыми и медными жилами.

Потеря  напряжения  в  кабелях  с  алюминиевыми 

жилами:

U

12алюминий

 = (

P

12

 

R

12

 + 

Q

12

 

X

12

) / 

U

ном

,

где 

R

12

 = 

r

0

 · L

 = 0,62

 · 

0,04 = 0,0248 Ом;

 

X

12

 = 

x

0

 · L

 = 0,0625

 · 

0,04 = 0,0025 Ом.

 3 (66) 2021







Page 4


background image

72

Табл. 1. Потери напряжения (о.е.) в активном сопротивлении кабеля длиной 1 км

при протекании тока, равного допустимому току 

I

Д.К.

, от сечения кабеля 

F

к

Номинальное

напряжение 

кабеля

Способ

прокладки

Алюминиевые жилы

Медные жилы

Диапазон 

V

k

Уравнение 

V

k

Диапазон 

V

k

Уравнение 

V

k

0,38 кВ

В земле

0,871

÷

0,249

2,49 

F

к

-0,44

0,676

÷

0,193

1,91 

F

к

-0,44

В воздухе

0,563

÷

0,181

1,23 

F

к

-0,37

0,474

÷

0,146

1,196 

F

к

-0,41

Табл. 2. Потери напряжения (о.е.) в реактивном сопротивлении кабеля длиной 1 км

при протекании тока, равного допустимому току 

I

Д.К.

, от сечения кабеля 

F

к

Номинальное

напряжение 

кабеля

Способ

прокладки

Алюминиевые жилы

Медные жилы

Диапазон 

W

k

Уравнение 

W

k

Диапазон 

W

k

Уравнение 

W

k

0,38 кВ

В земле

0,0205

÷

0,0889

0,0004 

F

к

 + 

0,023

0,0268

÷

0,116

0,0005 

F

к

 + 

0,03

В воздухе

0,0133

÷

0,0644

0,0003 

F

к

 + 

0,0126

0,0189

÷

0,0876

0,0004 

F

к

 + 

0,02

Следовательно:

U

12

 = (61,5

 · 

0,0248 + 95,2

 · 

0,0625) / 0,38 = 4,64 В.

Потери  напряжения  в  элементе  сети  в  относи-

тельных  единицах  (о.е.)  от  номинального  напряже-

ния, выраженные через токи нагрузки потребителя 

I

П

 

при номинальном напряжении или через номиналь-

ный (допустимый) ток 

I

ном

 элемента сети при коэф-

фициенте загрузки 

K

З

 = 0,9 и 

cos 

 = 0,5:

U

*

алюминий

 = √3

 · 

147,5

 · 

[ 0,0248

 · 

0,5 +

+ 0,0025

 · 

0,87

 · 

(1 – 0) ] / 0,38 = 9,6.

Потеря напряжения в кабелях с медными жилами:

 

U

12медь

 = (

P

12

 

R

12

 + 

Q

12

 

X

12

) / 

U

ном

,

где 

R

12

 = 0,37

 · 

0,04 = 0,0148 Ом;

 

X

12

 = 0,0625

 · 

0,04 = 0,0025 Ом.

Следовательно:

U

12медь

 = (61,5

 · 

0,0148 + 95,2

 · 

0,0625) / 0,38 = 3,02 В.

Потери  напряжения  в  элементе  сети  в  относи-

тельных  единицах  (о.е.)  от  номинального  напряже-

ния, выраженные через токи нагрузки потребителя 

I

П

 

при номинальном напряжении или через номиналь-

ный (допустимый) ток 

I

ном

 элемента сети при коэф-

фициенте загрузки 

K

З

 = 0,9 и 

cos

 = 0,5:

U

*

медь

 = √3

 · 

147,5)

 · 

[ 0,0148

 · 

0,5 +

+ 0,0025

 · 

0,87

 · 

(1 – 0) ] / 0,38 = 6,3 В.

Таким  образом,  отношение  потерь  напряжения, 

рассчитанных упрощенным методом, для алюмини-

евых и медных жил:

U

*

алюминий

 / 

U

*

медь

 = 9,6 / 6,3 = 1,5.

Целесообразно  найти  предельные  значения  по-

терь напряжения в активном и реактивном сопротив-

лениях  кабелей  до  1  кВ.  Потери  напряжения  (о.е.) 

в активном сопротивлении кабеля длиной 1 км при 

протекании тока, равного допустимому току 

I

Д.К.

, или 

мощности, равной допустимой мощности 

S

Д.К.

, как па-

раметр кабеля:

V

k

 = √3 

I

Д.К.

 

r

nk

 / 

U

ном

 = 

S

Д.К.

 

r

nk

 

U

2

ном

.

V

k

  может  быть  выражен  через  допустимую 

плотность  тока 

j

Д.К.

  и  удельное  сопротивление

 [Ом/мм

2

км], тогда:

 

V

k

 = √3 

j

Д.К. 

 / 

U

ном

(11)

Потери напряжения (о.е.) в реактивном сопротив-

лении кабеля длиной 1 км при протекании тока, рав-

ного  допустимому  току 

I

Д.К.

,  или  мощности,  равной 

допустимой мощности 

S

Д.К.

:

 

W

k

 = √3 

I

Д.К.

 

x

nk

 / 

U

ном

 = 

S

Д.К.

 

x

nk

 / 

U

2

ном

(12)

Учитывая,  что 

j

Д.К.

  и 

  имеют  степенную  зависи-

мость  от  сечения  кабеля,  потери  напряжения  в  ак-

тивном сопротивлении также имеют степенную зави-

симость от сечения кабеля 

F

к

.

В таблице 1 приведены диапазоны и зависимости 

потерь напряжения (о.е.) в активном сопротивлении 

кабеля длиной 1 км при протекании тока, равного до-

пустимому току 

I

Д.К.

 от сечения кабеля 

F

к

.

В таблице 2 приведены диапазоны и зависимости 

потерь напряжения (о.е.) в реактивном сопротивле-

нии кабеля длиной 1 км при протекании тока, равно-

го допустимому току 

I

Д.К.

, от сечения кабеля 

F

к

.

Очевидно, что потери напряжения в активном со-

противлении кабелей значительно (в 2 ÷ 45 раз) боль-

ше потерь напряжения в реактивном сопротивлении 

V

k

 

W

k

. Наиболее значительная разница — для кабе-

лей с сечением меньше 16 мм

2

.

Для всех кабелей потери напряжения 

V

k

 (в о.е.) 

в  активном  сопротивлении  на  единицу  длины  при 

токе  нагрузки,  равном  допустимому  току,  при  про-

кладке в земле больше примерно в 1,4 ÷ 1,5 раза, 

чем при прокладке в воздухе, вследствие бóльших 

допустимых токов при прокладке в земле. Для кабе-

лей с алюминиевыми жилами потери напряжения 

V

k

 

(в о.е.) в активном сопротивлении на единицу длины 

при токе нагрузки, равном допустимому току, боль-

ше примерно в 1,3 раза, чем для кабелей с медны-

ми  жилами,  вследствие  бóльших  активных  сопро-

тивлений алюминиевых жил. Потери напряжения 

V

k

 

(в о.е.) в активном сопротивлении на единицу длины 

при токе нагрузки, равном допустимому току, умень-

шаются при увеличении сечения по степенной за-

висимости, причем показатель степени 

ф

 при аргу-

менте 

F

к

: при прокладке в земле 

ф

 = –0,41 ÷ –0,44, 

при прокладке в воздухе 

ф

 = –0,35 ÷ –0,37. Для всех 

кабелей с медными жилами потери напряжения 

W

k

 

(в  о.е.)  в  реактивном  сопротивлении  на  единицу 

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ







Page 5


background image

73

Табл. 3. Значения потерь напряжения

в активном и реактивном сопротивлениях элемента сети

Номинальное

напряжение

кабеля

Способ

прокладки

Алюминиевые жилы

Медные жилы

V

k

W

k

V

k

W

k

0,38 кВ

В земле

0,458

0,0461

0,356

0,0601

В воздухе

0,305

0,0308

0,240

0,0405

длины  при  токе  нагрузки,  рав-

ном  допустимому  току,  больше 

примерно  в  1,3  раза,  чем  для 

кабелей  с  алюминиевыми  жи-

лами,  вследствие  бóльших  до-

пустимых  токов  для  кабелей 

с медными жилами.

Потери напряжения 

W

k

 (в о.е.) 

в реактивном сопротивлении на 

единицу длины при токе нагрузки, равном допусти-

мому току, при прокладке в земле больше примерно 

в 1,5 ÷ 1,7 раза, чем при прокладке в воздухе, вслед-

ствие  бóльших  допустимых  токов  при  прокладке 

в земле. Потери напряжения 

W

k

 (в о.е.) в реактивном 

сопротивлении на единицу длины при токе нагрузки, 

равном допустимому току, уменьшаются при увели-

чении сечения по линейной зависимости: при увели-

чении сечения 

W

k

 увеличивается [2].

Далее приведен расчет потерь напряжения (о.е.) 

в активном сопротивлении кабеля длиной 1 км при 

протекании тока, равного допустимому току 

I

Д.К.

. Та-

ким образом, параметр кабеля:

1.  Для алюминиевых жил при прокладке в земле:

V

k

 = √3

 · 

165

 · 

0,62 / 0,38 = 458.

2.  Для алюминиевых жил при прокладке в воздухе:

V

k

 = √3

 · 

110

 · 

0,62 / 0,38 = 305.

3.  Для медных жил при прокладке в земле:

V

k

 = √3

 · 

215

 · 

0,37 / 0,38 = 356.

4.  Для медных жил при прокладке в воздухе:

V

k

 = √3

 · 

145

 · 

0,37 / 0,38 = 240.

Потери напряжения (о.е.) в реактивном сопротив-

лении кабеля длиной 1 км при протекании тока, рав-

ного допустимому току 

I

Д.К.

:

1.  Для алюминиевых жил при прокладке в земле:

W

k

 = √3

 · 

165

 · 

0,0625 / 0,38 = 46,1.

2.  Для алюминиевых жил при прокладке в воздухе:

W

k

 = √3

 · 

110

 · 

0,0625 / 0,38 = 30,8.

3.  Для медных жил при прокладке в земле:

W

k

 = √3

 · 

215

 · 

0,0625 / 0,38 = 60,1.

4.  Для медных жил при прокладке в воздухе:

W

k

 = √3

 · 

145

 · 

0,0625 / 0,38 = 40,5.

В  таблице  3  приведены  значения  потерь  напря-

жения в активном и реактивном сопротивлениях эле-

мента сети. 

По итогам проведенных расчетов можно сделать 

следующие выводы: очевидно, что потери напряже-

ния в активном сопротивлении кабелей больше по-

терь  напряжения  в  реактивном  сопротивлении  при 

прокладке в земле в 9,9 раз, при прокладке в воздухе 

в 5,9 раз.

Потери  напряжения 

V

k

  (в  о.е.)  в  активном  со-

противлении  на  единицу  длины  при  токе  нагрузки, 

равном  допустимому  току,  при  прокладке  в  земле 

больше  примерно  в  1,5  раза,  чем  при  прокладке 

в  воздухе,  вследствие  бóльших  допустимых  токов 

при прокладке в земле.

Для  кабелей  с  алюминиевыми  жилами  потери 

напряжения 

V

k

  (в  о.е.)  в  активном  сопротивлении 

на  единицу  длины  при  токе  нагрузки,  равном  до-

пустимому току, больше примерно в 1,29 раза, чем 

для кабелей с медными жилами. Для всех кабелей 

с  медными  жилами  потери  напряжения 

W

k

  (в  о.е.) 

в реактивном сопротивлении на единицу длины при 

токе  нагрузки,  равном  допустимому  току,  больше 

примерно в 1,3 раза, чем для кабелей с алюминие-

выми жилами.

Для всех кабелей потери напряжения 

W

k

 (в о.е.) 

в реактивном сопротивлении на единицу длины при 

токе  нагрузки,  равном  допустимому  току,  при  про-

На прав

ах рек

ламы

 3 (66) 2021







Page 6


background image

74

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

ЛИТЕРАТУРА

1.  Копейкина Т.В. Методы анализа потерь мощности в ка-

белях  напряжением  до  1  кВ  с  алюминиевыми  и  мед-

ными жилами / Материалы Второй региональной науч-

но-практической студенческой конференции. Камышин 

23–24 апреля 2008. Т. 3. Федеральное агентство по об-

разованию  Государственное  образовательное  учреж-

дение высшего профессионального образования Вол-

гоградский  государственный  технический  университет 

Камышинский технологический институт (филиал) Вол-

гоградского  государственного  технического  универси-

тета. Волгоград, 2008. С. 28–32.

2.  Железко  Ю.С.,  Артемьев  А.В.,  Савченко  О.В.  Расчет, 

анализ и нормирование потерь электроэнергии в элек-

трических сетях. Руководство для практических расче-

тов. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. 280 с.

REFERENCES

1.  Kopeykina  T.V.  Methods  of  analysis  of  power  losses  in 

cables for up to 1 kV with aluminum and copper wires / 

Materiali Vtoroy regional’noy nauchno-prakticheskoy 
konferentsii

  [Proc.  of  the  Second  Regional  Scientifi c-

Practical Student Conference]. Kamyshin, April, 23–24, 

2008,  vol.  3.  Federal  Education  Agency  Higher  Voca-

tional  School  Volgograd  State  Technical  University  Ka-

myshin  Technological  Institute  (affi  liate)  of  Volgograd 

State Technical University. Volgograd, 2008, pp. 28–32. 

(In Russian)

2.  Zhelezko Yu.S., Artem’yev A.V., Savshenko O.V. Calcula-

tion, analysis and rationing of power losses in electrical 

networks.  Operative  calculation  manual.  Moscow,  NTS 

ENAS Publ., 2004. 280 p. (In Russian)

кладке в земле больше примерно в 1,5 раза, чем при 

прокладке в воздухе.

Рассмотрим  характер  изменения  потерь  напря-

жения 

U

*

K

З

 = 1

 при коэффициенте загрузки 

K

З

 = 1 от 

сопротивления  кабеля,  коэффициента  реактивной 

мощности нагрузки 

tg 

П

 степени компенсации реак-

тивной мощности 

C

Q

.

Для кабелей длиной 

L

K

 и при коэффициенте за-

грузки 

K

З

 = 1:

U

к*

K

З

 = 1

 =

= √3 

I

Д.К.

 

r

0

k

 · 

cos 

П

 [1 + 

 · 

tg 

П

 (1 – 

C

Q

) ] 

L

K

 /

U

ном

 = 

 

V

K

 

UK

З

 = 1,л

 

L

K

(13)

Пример  2.

  Потери  напряжения  в  полном  сопро-

тивлении кабелей напряжением до 1 кВ 

U

*

K

З

 = 1 при 

коэффициенте загрузки 

K

З

 = 1, при сечении 50 мм

2

  

кабеля  с  алюминиевыми  жилами  при  прокладке 

в земле, коэффициент реактивной мощности нагруз-

ки

 

tg 

П

  =  1,73  и  степень  компенсации  реактивной 

мощности 

C

Q

 = 0.

U

к*

K

З

 = 1

 = √3

 · 

165

 · 

0,62

 · 

0,5

 · 

[1 + 

 

+ 0,0625

 · 

1,73 (1 – 0) / 0,62]

 · 

1 / 0,38 = 0,27.  (14)

На рисунке 1 представлены зависимости потерь 

напряжения в полном сопротивлении кабелей 0,4 кВ 

длиной 1 км с алюминиевыми жилами при проклад-

Рис

. 1. 

Зависимость

 

потерь

 

напряжения

 

в

 

полном

 

сопротивлении

 

кабе

лей

 0,4 

кВ

 

длиной

 1 

км

 

с

 

алюминиевыми

 

жилами

 

при

 

прокладке

 

в

 

земле

 

от

 

коэффициента

 

реактивной

 

мощности

 

нагрузки

 

при

 

степени

 

ком

пенсации

 

реактивной

 

мощности

 

C

Q

 = 0

F

к

 

= 16 мм

2

F

к

 

= 25 мм

2

F

к

 

= 35 мм

2

F

к

 

= 50 мм

2

F

к

 

= 70 мм

2

F

к

 

= 95 мм

2

F

к

 

= 120 мм

2

F

к

 

= 150 мм

2

F

к

 

= 185 мм

2

U

*

tg 

П

0,8

0,6

0,4

0,2

0,5

1,5

2

0

1

ке в земле 

U

к0,4*

K

З

 = 1

 = 

(

tg 

П

) при 

C

Q

 для всех но-

минальных сечений (16 ÷ 185 мм

2

). При увеличении 

tg 

П

 (от 0 до 2) потери напряжения 

U

к0,4*

K

З

 = 1

 в кабе-

лях 0,4 кВ уменьшаются и особенно значительно для 

кабелей сечением меньше 50 мм

2

: от (0,753 ÷ 0,465) 

до  (0,36  ÷  0,276)  вследствие  малых  значений 

K

 

и, следовательно, незначительного влияния параме-

тра режима 

Q

K

 и значительного влияния потерь на-

пряжения в активном сопротивлении 

V

k

.

Для кабелей 0,4 кВ сечением больше 70 мм

2

 по-

тери  напряжения  при  изменении 

tg 

П

  (от  0  до  2) 

уменьшаются,  но  находятся  в  коридоре  значений 

U

к0,4*

K

З

 = 1

 = 0,2

÷

0,4.

ВЫВОДЫ

Основными  требованиями  к  электрическим  сетям 

напряжением  до  1  кВ  являются  экономичность,  на-

дежность  (в  том  числе  гибкость),  универсальность 

и обес печение потребителей электроэнергией требу-

емого качества, безопасность и удобство техническо-

го  обслуживания  и  ремонта.  Параметры  различных 

элементов электроэнергетических систем, а также па-

раметры режима (напряжение, ток, мощность и т.д.), 

как и другие физические величины, могут быть выра-

жены как в системе именованных, так и в системе от-

носительных единиц, то есть в долях от 

определенных значений этих же вели-

чин,  принятых  за  единицу  измерения. 

При этом точность получаемых резуль-

татов  расчетов  не  зависит  от  исполь-

зуемой  системы  единиц  измерения. 

Применение  системы  относительных 

единиц  часто  существенно  упроща-

ет  расчетные  выражения,  описываю-

щие процессы в различных элементах 

электроэнергетической  системы,  об-

легчает  контроль  расчетных  данных 

и сопоставление результатов расчетов 

для  установок  различной  мощности, 

поскольку для таких установок относи-

тельные  значения  расчетных  величин 

часто  имеют  одинаковый  порядок.  По 

мнению  авторов,  применение  данного 

метода  значительно  упрощает  расчет 

потерь напряжения в кабельных лини-

ях до 1 кВ.  



Оригинал статьи: Упрощенный метод расчета потерь напряжения в кабелях до 1 кВ системы электроснабжения промышленного предприятия

Ключевые слова: силовой кабель, упрощенный метод, потери напряжения, система электроснабжения, относительные единицы

Читать онлайн

В настоящей статье рассмотрены общие сведения об упрощенном методе расчета потерь напряжения в кабелях до 1 кВ системы электроснабжения промышленного предприятия. Приводится краткая характеристика сетей до 1 кВ. Рассматривается методика расчета потерь напряжения в кабельных линиях до 1 кВ, основанная на применении системы относительных единиц. Сделан вывод о целесообразности применения в качестве упрощенного метода предлагаемой методики вычисления потерь напряжения в кабелях до 1 кВ системы электроснабжения промышленного предприятия.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(82), январь-февраль 2024

Методика оценки электробезопасности в распределительных сетях напряжением 20 кВ на основе расчета напряжения повреждения при однофазных замыканиях

Кабельные линии
Гусев О.Ю. Гусев Ю.П. Колесникова К.В. Смотров Н.Н.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»