Расчет линии электропередачи по моментам нагрузки
Мы уже рассматривали расчет опоры ЛЭП на прочность по методу предельных состояний. Сегодня приведем осветительный расчет линии электропередачи, необходимый для планирования сети, включая подбор сечения проводников, а также вычисления номинального тока для защитного автоматического выключателя.
Зачем необходимы расчеты линий электропередачи
Существует множество различных расчетов ЛЭП: механический расчет на максимальную нагрузку (устойчивость к внешним воздействиям, включая гололед и ветер), расчет режимов и другие методы, где вычисляют напряжение, токи, мощность и другие параметры сети. Все это нужно для подбора оптимального оборудования, оптимизации работы осветительной сети и достижения высокого качества поставляемой электроэнергии.
Одним из самых важных считается расчет потерь в линии электропередачи (ЛЭП), поскольку на пути к потребителю напряжение падает. Чем больше сопротивление материала проводника, тем больше потери. Они наиболее ощутимы при подключении множества потребителей. Самые отдаленные пользователи получают напряжение в несколько раз ниже заявленного.
Это не просто ухудшает работу электрооборудования, но и создает некую опасность, которая возникает следующим образом:
- При эксплуатации проводников под нагрузкой, которая превышает расчетную, возникает режим перегрузки.
- При длительной работе под постоянными перегрузками проводник перегревается.
- В результате повышается вероятность КЗ (короткого замыкания) и возникновения пожара.
Поэтому для обеспечения электробезопасности очень важно при расчете подобрать проводник с таким сечением, которое будет соответствовать номинальному току автоматического выключателя.
Но расчет кабельных линий электропередачи необходим не только из соображений безопасности. Его производят также для определения сечений проводников и достижения еще нескольких целей:
- Для получения разрешения на подключение объекта.
- Для максимально равномерного распределения тока среди потребителей.
- Для расчета допустимой нагрузки и оптимальных токов для всех элементов сети.
- Для подбора номинального тока автоматического выключателя.
Расчет потерь напряжения ЛЭП по моментам нагрузки
Одним из распространенных методов выступает расчет по моментам нагрузки. По нему сначала определяют общую нагрузку на электрическую сеть. Затем по ней определяют нагрузку запитывающей линии, моменты, сечение проводов и проценты потерь напряжения.
Общая последовательность расчета:
- Вычислить мощность всех ламп (Мл) в сети: Мл = Мс · Кп, где Мс – мощность одного светильника, Кс – количество ламп в сети.
- Определить общую нагрузку (Pн) сети: Pн = Мл · Кспр. · Кп, где Кспр. – коэффициент спроса электрооборудования (представлен в таблице), Кп – коэффициент потерь в пускорегулирующих устройствах ламп.
- Рассчитать мощность питающей сети (P): P = Pн · Kл, где Kл – количество линий в сети.
- Вычислить момент нагрузки (Мн) для каждой сети: Мн = Pн · L, где L – расстояние от центра приложения нагрузок для каждой сети. Здесь Ln = L1 + (Инт. · (Кс -1)/2), где L1 – расстояние от щита до первой лампочки в сети, Инт. – интервалы между лампочками в осветительной сети.
- Определить момент нагрузок (Мнn) для каждой линии: Мнn = Pн · Ln.
- Вычислить момент нагрузок (Мнс) для запитывающей сети: Мнс = P · Lщ, где Lщ – расстояние до щитка (м).
- Определить сборный момент нагрузки (МНс) по всем линиям: МНс = Мнс + Мнn.
- Рассчитать потери напряжения (Пн) для линий: Пн = Нн – Ннд - Пнс, где Нн – номинальное напряжение при холостой работе трансформатора (равно 105%), Нмд – напряжение на самых отдаленных лампочках (определяется в процентах от общего напряжения и обычно принимается равным 95%), Пнс – общие потери всей сети.
- Определить сечение (Сп) провода: Сп = МНс/(K · Пн).
- Вычислить потери напряжения (Пn) для каждой сети: Пn = Мn/(Сп · K), где K – коэффициент, зависящий от напряжения и материала проводов (для алюминия – 44, для меди – 77, поскольку это основные материалы, используемые для проводов).
Обычно нормативные потери равны 5-10%. После расчета нужно сравнить с ними полученные значения. На основании итогов можно скорректировать мощность ламп и другие параметры сети.
Подобные расчеты не обязательно проводить вручную. Сегодня существуют специальные программы и онлайн-калькуляторы, где достаточно ввести основные параметры сети. Главная цель расчетов – добиться равномерного распределения напряжения. Это позволяет снизить риск аварийных ситуаций, уменьшить процент убытков и избежать перегрева проводников.
Дмитрий Петров
