Зміст

15.2.1. Необхідність збільшення напруги ЛЕП при збільшенні потужності, що передається 

15.2.2. Падіння та втрата напруги у лініях електропостачання 

15.2.3. Розрахунок проводів за допустимою втратою напруги в лініях електричного струму

 

15.2.1. Необхідність збільшення напруги ЛЕП при збільшенні потужності, що передається

Напруга генераторів електростанції з технічних причин відносно невелика (20-30 кВ), а їхня потужність досягає сотень мегават. Тому значення струмів у цих генераторах може досягати десятків тисяч ампер. Передача таких струмів на великі відстані практично неможлива, оскільки для цього потрібні були б проводи дуже великих перерізів.

Щоб передача електричної енергії була економічно вигідною, необхідно зменшити втрати від нагрівання проводів. Це досягається передачею електроенергії на великі відстані при високій напрузі. Справа в тому, що при підвищенні напруги ту ж саму енергію можна передавати при меншій силі струму, що приводить до зменшення нагрівання проводів, а отже, до зменшення втрат енергії. На практиці при передачі електроенергії користуються напругою 110, 220, 330, 500, 750, 1150 і 1500 кВ. Чим довша лінія електропередачі, тим вища напруга в ній використовується.

Генератори змінного струму на електростанціях дають напругу декілька кіловольт.

Перебудова генераторів на більш високу напругу складна - у цьому випадку потрібна була б особливо висока якість ізоляції всіх частин генератора, що знаходяться під струмом. Тому при передачі електроенергії на більшу відстань доводиться підвищувати напругу за допомогою трансформаторів, що встановлюються на відповідних підстанціях.

З ростом потужностей напруги ЛЕП мають збільшуватися. Типові напруги ЛЕП дорівнюють 110, 220, 330, 500, 750 кВ та вибираються залежно від потужності, що передається, та довжини лінії. Розподільчі мережі (від трансформаторів, підключених до ЛЕП, до трансформаторів, від яких живляться споживачі) мають напругу 110, 35, 10, б кВ.

 

15.2.2. Падіння та втрата напруги у лініях електропостачання

У проводах відбувається падіння напруги, що пропорційне струму та опору лінії. Напруга на затискачах споживача U менша від напруги на затискачах джерела U_r Різниця

називається втратою напруги.

Втрату напруги часто виражають у відсотках від номінального значення напруги споживача

При заданій напрузі джерела від втрати напруги залежить напруга на затискачах споживача, тому значення втрати напруги суворо регламентується. У лініях, по яких здійснюється живлення силового навантаження (електродвигуни, гальванічні ванни та ін.), допускається втрата напруги, що не перевищує б % від номінальної напруги споживача. В освітлювальних мережах допускається втрата напруги не більше 2,5 %. Залежно від конкретних умов можуть бути встановлені й інші граничні значення втрати напруги.

Недотримання норм втрати напруги призводить до порушення роботи споживачів, зменшення пускових та обертальних моментів двигунів, зміни світлового потоку освітлювальних установок. Наприклад, при зменшенні напруги на 10 % світловий потік ламп розжарювання зменшується на 1/3. Незначне підвищення напруги відносно номінальної призводить до різкого скорочення строку служби ламп розжарювання.

У колах постійного струму визначення падіння напруги та її втрати збігаються:

Дещо складніше виглядає залежність у колах змінного струму.

 

15.2.3. Розрахунок проводів за допустимою втратою напруги в лініях електричного струму

Схема кола постійного струму зображена на рис. 15.5.

Виразимо втрату напруги через струм у лінії та опір проводів:

Опір проводів:

де /- довжина лінії, м; S - площа поперечного перерізу проводу, мм²; δ - питома електропровідність матеріалу проводу, м/(Ом ■ мм²).

Для міді δ_Μ = 53 м/(Ом ■ мм²), для алюмінію δ₃ = 32 м/(Ом ■ мм²). Оскільки лінія двопровідна, то у формулу введено коефіцієнт 2. Таким чином,

Для зручності розрахунків останню формулу перетворюють, для чого чисельник та знаменник множать на напругу U:

Тут втрата напруги AU виражена у вольтах. Окрім того, у формулу вводять відсоткову втрату напруги. У результаті отримують:

На рис. 15.6 зображено електричне коло однофазного струму.

Реактивний опір лінії не будемо враховувати, тоді:

Введемо відсоткову втрату напруги:

Звідси:

Помноживши чисельник та знаменник на U, отримаємо:

На рис. 15.7 зображене трифазне коло змінного струму із симетричним навантаженням, для якого

де / - лінійний струм;

опір одного проводу трипровідної лінії.

У довідкових таблицях зазвичай указується втрата лінійної напруги, яка в

разів більша за втрату фазної напруги. Таким чином,

Отже,

де ΔU — у %.

Помноживши чисельник і знаменник останнього виразу на лінійну напругу U, знайдемо:

активна потужність, що споживається симетричним трифазним навантаженням.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Назвіть прізвища вітчизняних учених - електриків, що зробили вагомий вклад у розвиток і створення нових джерел електроенергії.

2. Надайте загальні відомості про призначення та класифікацію електричних мереж.

3. Назвіть основні джерела вироблення електроенергії.

4. Назвіть електростанцію вироблення електроенергії, що має найбільший коефіцієнт корисної дії.

5. У чому полягає причина необхідності підвищення напруги при передачі електроенергії на велику відстань?

6. У яких межах потужності розрахована робота електростанцій?

7. Надайте загальні відомості про електропостачання промислових підприємств.

8. Опишіть падіння та втрати напруги у лініях електропостачання.

9. Надайте загальні відомості про розрахунок проводів за допустимої втрати напруги у лініях постійного, однофазного та трифазного струму.

10. Поясніть методику розрахунку проводів за допустимим нагрівом.

 

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020