Cálculo de redes de caída de tensión
Los consumidores de energía eléctrica funcionan normalmente cuando sus terminales reciben la tensión para la que está diseñado el motor o dispositivo eléctrico dado. Cuando la electricidad se transmite por cables, parte del voltaje se pierde por la resistencia de los cables, y como resultado, al final de la línea, es decir, en el consumidor, el voltaje es menor que al principio de la línea. .
Una reducción en el voltaje del consumidor en comparación con lo normal afecta el funcionamiento del pantógrafo, ya sea para cargas eléctricas o de iluminación. Por lo tanto, al calcular cualquier línea eléctrica, las desviaciones de voltaje no deben exceder las normas permitidas, las redes seleccionadas de la carga actual y destinadas a la calefacción, por regla general, se verifican por pérdida de voltaje.
La pérdida de voltaje ΔU se llama la diferencia de voltaje al principio y al final de la línea (sección de la línea). Es habitual especificar ΔU en unidades relativas, en relación con el voltaje nominal. Analíticamente, la pérdida de voltaje está determinada por la fórmula:
donde P — potencia activa, kW, Q — potencia reactiva, kvar, resistencia de ro — línea, Ohm / km, xo — resistencia inductiva de línea, Ohm / km, l — longitud de línea, km, Unom — voltaje nominal , kV .
Los valores de resistencia activa e inductiva (Ohm/km) para líneas aéreas fabricadas con cable A-16 A-120 se dan en las tablas de referencia. La resistencia activa de 1 km de conductores de aluminio (clase A) y acero-aluminio (clase AC) también se puede determinar mediante la fórmula:
donde F es la sección transversal del cable de aluminio o la sección transversal de la parte de aluminio del cable de CA, mm2 (no se tiene en cuenta la conductividad de la parte de acero del cable de CA).
De acuerdo con PUE («Reglas para instalaciones eléctricas»), para redes eléctricas, la desviación de voltaje de lo normal no debe ser más de ± 5%, para redes de iluminación eléctrica de empresas industriales y edificios públicos, de +5 a — 2.5%, para residencial redes de alumbrado eléctrico edificios e iluminación exterior ± 5%. Al calcular las redes, proceden de la pérdida de tensión permitida.
Teniendo en cuenta la experiencia en el diseño y operación de redes eléctricas, se toman las siguientes pérdidas de tensión permisibles: para baja tensión - desde las barras de la sala de transformadores hasta el consumidor más lejano - 6%, y esta pérdida se distribuye aproximadamente de la siguiente manera : desde la estación o centro de transformación reductor hasta la entrada del recinto en función de la densidad de carga — del 3,5 al 5 %, desde la entrada al usuario más lejano — del 1 al 2,5 %, para redes de alta tensión en horario normal operación en redes de cable — 6%, en sobrecarga — 8%, en modo de emergencia de la red en redes de cable — 10% y en aérea — 12%.
Se cree que las líneas trifásicas de tres hilos con un voltaje de 6-10 kV funcionan con una carga uniforme, es decir, cada una de las fases de dicha línea se carga de manera uniforme. En las redes de baja tensión, debido a la carga de iluminación, puede ser difícil lograr una distribución uniforme entre las fases, por lo que allí se usa con mayor frecuencia un sistema de 4 hilos con corriente trifásica de 380/220 V. En este En el sistema, los motores eléctricos se conectan a cables lineales y la iluminación se distribuye entre cables de línea y neutros. De esta forma, se iguala la carga de las tres fases.
Al calcular, puede usar tanto las potencias indicadas como los valores de las corrientes que corresponden a estas potencias En líneas con una longitud de varios kilómetros, lo que se aplica en particular a las líneas con un voltaje de 6-10 kV, es necesario tener en cuenta la influencia de la resistencia inductiva del cable sobre la pérdida de tensión en la línea.
Para los cálculos, se puede suponer que la resistencia inductiva de los cables de cobre y aluminio es igual a 0,32-0,44 ohmios / km, y el valor más bajo debe tomarse a distancias pequeñas entre los cables (500-600 mm) y secciones transversales del cable de más de 95 mm2, y más a distancias de 1000 mm y más y secciones transversales de 10-25 mm2.
La pérdida de tensión en cada conductor de una línea trifásica, teniendo en cuenta la resistencia inductiva de los conductores, se calcula mediante la fórmula
donde el primer término de la derecha es el componente activo y el segundo es el componente reactivo de la pérdida de voltaje.
El procedimiento para calcular la pérdida de tensión de una línea eléctrica con conductores de metales no ferrosos, teniendo en cuenta la resistencia inductiva de los conductores, es el siguiente:
1. Fijamos el valor medio de la resistencia inductiva para alambre de aluminio o acero-aluminio en 0,35 Ohm/km.
2. Calculamos las cargas activas y reactivas P, Q.
3. Calcular la pérdida de tensión reactiva (inductiva)
4. La pérdida de tensión activa admisible se define como la diferencia entre la pérdida de tensión de red especificada y la pérdida de tensión reactiva:
5. Determine la sección transversal del cable s, mm2
donde γ es el recíproco de la resistencia específica ( γ = 1 / ro — conductividad específica).
6. Elegimos el valor estándar más cercano de s y encontramos para él la resistencia activa e inductiva a 1 km de la línea (ro, NS).
7. Calcular el valor actualizado pérdida de voltaje según la fórmula.
El valor resultante no debe exceder la pérdida de tensión permitida.Si resultó ser más aceptable, tendrá que tomar un cable con una sección más grande (siguiente) y calcularlo nuevamente.
Para las líneas de CC no hay resistencia inductiva y las fórmulas generales dadas anteriormente están simplificadas.
Cálculo de pérdidas de tensión de corriente constante de redes NS.
Deje que la potencia P, W se transmita a lo largo de una línea de longitud l, mm, esta potencia corresponde a la corriente
donde U es el voltaje nominal, V.
Resistencia del cable en ambos extremos
donde p es la resistencia específica del conductor, s es la sección transversal del conductor, mm2.
Pérdida de voltaje de línea
La última expresión permite realizar un cálculo computacional de la pérdida de tensión en una línea existente cuando se conoce su carga, o elegir la sección transversal del conductor para una carga dada.
Cálculo de redes AC monofásicas por pérdidas de tensión.
Si la carga es puramente activa (iluminación, dispositivos de calefacción, etc.), entonces el cálculo no difiere del cálculo de línea constante anterior. Si la carga es mixta, es decir, el factor de potencia difiere de la unidad, entonces las fórmulas de cálculo toman la forma:
pérdida de tensión de línea
y la sección requerida del conductor de línea
Para una red de distribución con un voltaje de 0,4 kV, que alimenta líneas de proceso y otros receptores eléctricos de empresas madereras o madereras, se elabora su esquema de diseño y se calcula la pérdida de voltaje para secciones individuales. Para la conveniencia de los cálculos en tales casos, use tablas especiales. Demos un ejemplo de una tabla de este tipo, que muestra las pérdidas de tensión en una línea aérea trifásica con conductores de aluminio con una tensión de 0,4 kV.
Las pérdidas de tensión se determinan mediante la siguiente fórmula:
donde ΔU—pérdida de tensión, V, ΔUsección—valor de pérdidas relativas,% por 1 kW • km, Ma — el producto de la potencia transmitida P (kW) por la longitud de la línea, kW • km.