Расчет осветительной сети при двухстороннем питании

В данном примере требуется определить максимальные потери напряжения в нормальном и аварийном режимах в осветительной сети трехфазного тока на напряжение 380 В. Данная сеть питается от двух источников А и В, имеет магистраль АВ и ответвление 3-6 (рис.1а).

Исходные данные:

• Сеть выполнена кабелями, проложенными в земле, магистраль – кабелем марки АСБ 3х95+1х50 мм2, а ответвление – кабелем марки АСБ 3х25+1х16 мм2.
• Напряжение на источниках питания А и В совпадают по фазе и равны соответственно U_А = 400 В и U_В = 390 В.

Решение

Так как осветительная нагрузка является чисто активной нагрузкой (cosϕ = 1), тогда расчет сетей ведется без учета индуктивного сопротивления.

Так, практикой подобных расчетов установлено, что погрешность не превысит 5% при пренебрежении индуктивным сопротивлением в случаях расчета [Л1, с.134]:

Расчет сетей с двухсторонним питанием в отличии от обычных радиальных сетей будет выполнятся для двух режимов:

• нормальный, когда потребители одновременно получают питание от двух источников питания А и В.
• аварийный, когда один из источников питания, например, источник В, или же линия, к нему присоединенная, отключена.

В нормальном режиме выбранные сечения проводов линии должны удовлетворять экономической плотности тока при полученном распределении нагрузок по участкам и допустимой потере напряжения от источников питания до точки раздела (точка 3).

В аварийном режиме должна быть выдержана допустимая потеря напряжения до наиболее удаленной точки (точка 4). Так как аварийные режимы не являются длительными, то в этих случаях сечение проводов может и не удовлетворять требованиям экономической плотности тока, но должно быть проверено по допустимому току на нагрев.

При расчете сетей с двухсторонним питанием могут встретится два характерных случая:

• линия на всей длине выполнена проводом одинакового сечения;
• на участках, лежащие ближе к источникам питания, применен провод большего сечения, а на участках, примыкающих к точке раздела, — провод меньшего сечения.

1. Определяем активное сопротивление магистрали, выполненное кабелем марки АСБ 3х95+1х50 мм2:

где:

• L_АВ = 60 + 100 + 80 + 50 + 110 = 400 м = 0,4 км – длина магистрали;
• r0 = 0,326 Ом/км – активное сопротивление кабеля, определяемое по РД 153-34.0-20.527-98 таблица П8.

2. Определяем мощность, выходящую из источника питания А, по формуле 8-4 [Л1, с.174], преобразованной с учетом упрощений (индуктивное сопротивление х0 = 0 и линия на всей длине выполнена проводом одинакового сечения F = const) следующим образом:

где:

• Uн = 380 В – номинальное напряжение сети;
• U_А = 400 В – напряжение на источнике А;
• U_В = 390 В – напряжение на источнике В;
• pi – нагрузка на участках, кВт;
• L_B-4 = 110 м – расстояние от нагрузки 4 до источника В;
• L_B-3 = L_B-4 + L_3-4 = 110 + 50 = 160 м – расстояние от нагрузки 3 до источника В;
• L_B-2 = L_B-3 + L_2-3 = 160 + 80 = 240 м – расстояние от нагрузки 2 до источника В;
• L_B-1 = L_B-2 + L_1-2 = 240 + 100 = 340 м – расстояние от нагрузки 1 до источника В.

3. Определяем мощность, выходящую из источника питания В:

Pв = Pн – Pа = 172 – 125,2 = 46,8 кВт

где: Рн = р1 + р2 + р3 + р5 + р6 +р4 = 45 + 60 + 10 + 12 + 5 + 40 = 172 кВт – суммарная мощность передаваевая по участку АВ.

4. Находим распределение мощностей по участкам и наносим на схему рис.1а.

P2 = Pa – p1 = 125,2 – 45 = 80,2 кВт

P3 = P2 – p2 = 80,2 – 60 = 20,2 кВт

Как мы видим точка раздела получилась в пункте 3.

Р4 = Pв – p4 = 46,8 – 40 = 6,8 кВт

5. Определяем потерю напряжения в нормальном режиме от пункта В до точки 3 по формуле 6-25 [Л1, с.130]:

6. Аналогично определяем потерю напряжения в нормальном режиме от пункта А до точки 3:

7. Определяем потерю напряжения в нормальном режиме на ответвлении (участок 3-5), выполненный кабелем марки АСБ 3х25+1х16 мм2:

где:

• r0 = 1,24 Ом/км – активное сопротивление кабеля, определяемое по РД 153-34.0-20.527-98 таблица П8 для кабеля сечением 25 мм2;
• P5 = р6 + р5 = 5 + 12 = 17 кВт – активная мощность на участке 3-5;
• Р6 = р6 = 5 кВт – активная мощность на участке 6-5;
• L – длины участков, м.

8. Определяем максимальные потери на участках:

Напряжение в пункте 5 составит U5 = U_A – ΔU_A-5 = 400 — 7,47 = 392,5 В, что вполне приемлемо.

9. Находим распределение мощностей по участкам в наиболее тяжелом аварийном режиме, т.е. при отключении источника питания А и наносим на схему рис.1б.

• P’4 = Pн — p1 = 172 – 40 = 132 кВт
• P’3 = P’4 — p3 – p5 – p6 = 132 – 10 – 12 – 5 = 105 кВт
• P’2 = P’3 – p2 = 105 – 60 = 45 кВт

10. Определяем потерю напряжения до точки 1 в аварийном режиме:

Напряжение в пункте 1, составит U1 = U_В – ΔU_В-1 = 390 — 13,14 = 376,86 В.

Литература:

1. Электрические сети энергетических систем. В.А. Боровиков. 1977 г.