Calcolo delle reti di caduta di tensione

I consumatori di energia elettrica funzionano normalmente quando i loro terminali sono alimentati con la tensione per la quale è progettato il motore o il dispositivo elettrico. Quando l'elettricità viene trasmessa attraverso i fili, parte della tensione viene persa dalla resistenza dei fili e, di conseguenza, alla fine della linea, cioè al consumatore, la tensione è inferiore rispetto all'inizio della linea .

Una riduzione della tensione di utenza rispetto al normale influisce sul funzionamento del pantografo, sia che si tratti di carichi di potenza che di illuminazione. Pertanto, quando si calcola qualsiasi linea elettrica, le deviazioni di tensione non devono superare le norme consentite, le reti selezionate dal carico corrente e destinate al riscaldamento, di norma, vengono controllate dalla perdita di tensione.

Perdita di tensione ΔU chiamata la differenza di tensione all'inizio e alla fine della linea (sezione della linea). È consuetudine specificare ΔU in unità relative, rispetto alla tensione nominale. Analiticamente, la perdita di tensione è determinata dalla formula:

dove P — potenza attiva, kW, Q — potenza reattiva, kvar, resistenza di ro ​​ — linea, Ohm / km, xo — resistenza induttiva di linea, Ohm / km, l — lunghezza della linea, km, Unom — tensione nominale , kV .

I valori di resistenza attiva e induttiva (Ohm/km) per linee aeree realizzate con filo A-16 A-120 sono riportati nelle tabelle di riferimento. La resistenza attiva di 1 km di conduttori in alluminio (classe A) e acciaio-alluminio (classe AC) può essere determinata anche dalla formula:

dove F è la sezione trasversale del filo di alluminio o la sezione trasversale della parte in alluminio del filo CA, mm2 (la conducibilità della parte in acciaio del filo CA non viene presa in considerazione).

Secondo PUE («Regole per gli impianti elettrici»), per le reti elettriche la deviazione di tensione dal normale non dovrebbe essere superiore a ± 5%, per le reti di illuminazione elettrica di imprese industriali ed edifici pubblici — da +5 a — 2,5%, per residenziali reti di illuminazione elettrica edifici e illuminazione esterna ± 5%. Quando si calcolano le reti, procedono dalla perdita di tensione consentita.

Tenendo conto dell'esperienza nella progettazione e nel funzionamento delle reti elettriche, vengono prese le seguenti perdite di tensione ammissibili: per bassa tensione - dai bus della cabina di trasformazione al consumatore più distante - 6% e questa perdita è distribuita approssimativamente come segue : dalla stazione o cabina di trasformazione all'ingresso dei locali in funzione della densità di carico — dal 3,5 al 5%, dall'ingresso all'utenza più lontana — dall'1 al 2,5%, per le reti ad alta tensione durante il normale funzionamento su reti via cavo — 6%, in aereo — 8%, in modalità di emergenza della rete su reti via cavo — 10% e in antenna — 12%.

Si ritiene che le linee trifase a tre fili con una tensione di 6-10 kV funzionino con un carico uniforme, ovvero ciascuna delle fasi di tale linea è caricata in modo uniforme. Nelle reti a bassa tensione, a causa del carico di illuminazione, può essere difficile ottenere una distribuzione uniforme tra le fasi, motivo per cui viene spesso utilizzato un sistema a 4 fili con corrente trifase 380/220 V. In questo sistema, i motori elettrici sono collegati a fili lineari e l'illuminazione è distribuita tra linea e fili neutri. In questo modo si equalizza il carico delle tre fasi.

Nel calcolo si possono utilizzare sia le potenze indicate sia i valori delle correnti che corrispondono a queste potenze Nelle linee con una lunghezza di diversi chilometri, che vale in particolare per le linee con una tensione di 6-10 kV, è necessario tener conto dell'influenza della resistenza induttiva del filo sulla perdita di tensione nella linea.

Per i calcoli, la resistenza induttiva dei fili di rame e alluminio può essere assunta pari a 0,32-0,44 Ohm / km, e il valore inferiore dovrebbe essere preso a piccole distanze tra i fili (500-600 mm) e sezioni del filo superiori a 95 mm2, e oltre a distanze di 1000 mm e oltre e sezioni trasversali 10-25 mm2.

La perdita di tensione in ciascun conduttore di una linea trifase, tenendo conto della resistenza induttiva dei conduttori, è calcolata dalla formula

dove il primo termine a destra è la componente attiva e il secondo è la componente reattiva della perdita di tensione.

La procedura per il calcolo della perdita di tensione di una linea elettrica con conduttori di metalli non ferrosi, tenendo conto della resistenza induttiva dei conduttori, è la seguente:

1. Impostiamo il valore medio della resistenza induttiva per il filo di alluminio o acciaio-alluminio a 0,35 Ohm / km.

2. Calcoliamo i carichi attivi e reattivi P, Q.

3. Calcolare la perdita di tensione reattiva (induttiva).

4. La perdita di tensione attiva consentita è definita come la differenza tra la perdita di tensione di rete specificata e la perdita di tensione reattiva:

5. Determinare la sezione trasversale del filo s, mm2

dove γ È il reciproco della resistenza specifica ( γ = 1 / ro — conducibilità specifica).

6. Scegliamo il valore standard più vicino di s e troviamo per esso la resistenza attiva e induttiva a 1 km dalla linea (ro, NS).

7. Calcolare il valore aggiornato perdita di tensione secondo la formula.

Il valore risultante non deve superare la perdita di tensione consentita.Se si è rivelato più accettabile, dovrai prendere un filo con una sezione più grande (successiva) e calcolarlo di nuovo.

Per le linee DC non c'è resistenza induttiva e le formule generali sopra riportate sono semplificate.

Calcolo delle perdite di tensione a corrente costante delle reti NS.

Lascia che la potenza P, W sia trasmessa lungo una linea di lunghezza l, mm, questa potenza corrisponde alla corrente

dove U è la tensione nominale, V.

Resistenza del filo su entrambe le estremità

dove p è la resistenza specifica del conduttore, s è la sezione trasversale del conduttore, mm2.

Perdita di tensione di linea

L'ultima espressione consente di effettuare un calcolo computazionale della perdita di tensione in una linea esistente quando il suo carico è noto, oppure di scegliere la sezione del conduttore per un dato carico

Calcolo di reti CA monofase per perdite di tensione.

Se il carico è puramente attivo (illuminazione, dispositivi di riscaldamento, ecc.), il calcolo non differisce dal calcolo della linea costante di cui sopra. Se il carico è misto, cioè il fattore di potenza è diverso dall'unità, le formule di calcolo assumono la forma:

perdita di tensione di linea

e la sezione richiesta del conduttore di linea

Per una rete di distribuzione con una tensione di 0,4 kV, che alimenta linee di processo e altri ricevitori elettrici di imprese del legno o della lavorazione del legno, viene redatto il suo schema di progettazione e viene calcolata la perdita di tensione per le singole sezioni. Per comodità dei calcoli in questi casi, utilizzare tabelle speciali. Facciamo un esempio di tale tabella, che mostra le perdite di tensione in una linea aerea trifase con conduttori in alluminio con una tensione di 0,4 kV.

Le perdite di tensione sono determinate dalla seguente formula:

dove ΔU — perdita di tensione, V, ΔUsezione — valore delle perdite relative,% per 1 kW • km, Ma — il prodotto della potenza trasmessa P (kW) per la lunghezza della linea, kW • km.