Споживачі електричної енергії працюють нормально, коли на їх затискачі подається напруга, на яку розраховані даний електродвигун або пристрій. При передачі електроенергії по проводах частина напруги втрачається на опір проводів і в результаті в кінці лінії, т. Е. У споживача, напруга виходить меншим, ніж на початку лінії.

Зниження напруги у споживача в порівнянні з нормальним позначається на роботі струмоприймача, будь то силова або освітлювальна навантаження. Тому при розрахунку будь-якої лінії електропередачі відхилення напруг не повинні перевищувати допустимих норм, мережі, обрані по струму навантаження і розраховані на нагрів, як правило, перевіряють по втраті напруги.

Втратою напруги Δ U називають різницю напруг на початку і в кінці лінії (ділянки лінії). ΔU прийнято визначати у відносних одиницях - по відношенню до номінальної напруги. Аналітично втрата напруги визначена формулою:

де P - активна потужність, кВт, Q - реактивна потужність, квар, ro - активний опір лінії, Ом / км, xo - індуктивний опір лінії, Ом / км, l - довжина лінії, км, U ном - номінальна напруга, кВ.

Значення активного і індуктивного опорів (Ом / км) для повітряних ліній, виконаних проводом марки А-16 А-120 дано в довідкових таблицях. Активний опір 1 км алюмінієвих (марки А) і сталеалюміневих (марки АС) провідників можна визначити також за формулою:

де F - поперечний переріз алюмінієвого проводу або перетин алюмінієвої частини проводу АС, мм2 (провідність сталевої частини проводу АС не враховують).

Згідно ПУЕ ( «Правил улаштування електроустановок»), для силових мереж відхилення напруги від нормального має становити не більше ± 5%, для мереж електричного освітлення промислових підприємств і громадських будівель - від +5 до - 2,5%, для мереж електричного освітлення житлових будівель і зовнішнього освітлення ± 5%. При розрахунку мереж виходять з допустимої втрати напруги.

З огляду на досвід проектування і експлуатації електричних мереж, приймають такі допустимі величини втрати напруги: для низької напруги - від шин трансформаторного приміщення до найбільш віддаленого споживача - 6%, причому ця втрата розподіляється приблизно таким чином: від станції або понизительной трансформаторної підстанції і до введення в приміщення в залежності від щільності навантаження - від 3,5 до 5%, від введення до найбільш віддаленого споживача - від 1 до 2,5%, для мереж високої напруги при нормальному режимі роботи в кабел ьних мережах - 6%, в воздушних- 8%, при аварійному режимі мережі в кабельних мережах - 10% і в воздушних- 12%.

Вважають, що трифазні трипровідні лінії напругою 6-10 кВ працюють з рівномірним навантаженням, т. Е що кожна з фаз такої лінії навантажена рівномірно. У мережах низької напруги через освітлювального навантаження домогтися рівномірного її розподілу між фазами буває важко, тому там найчастіше застосовують 4-дротову систему трифазного струму 380/220 В. При даній системі електродвигуни приєднують до лінійним дротах, а освітлення розподіляється між лінійними і нульовим проводами. Таким шляхом зрівнюють навантаження на всі три фази.

При розрахунку можна користуватися як заданими потужностями, так і величинами струмів, які відповідають цим потужностям. У лініях, які мають протяжність в кілька кілометрів, що, зокрема, відноситься до ліній напругою 6-10 кВ, доводиться враховувати вплив індуктивного опору проводу на втрату напруги в лінії.

Для підрахунків індуктивний опір мідних і алюмінієвих проводів можна прийняти рівним 0,32-0,44 Ом / км, причому менше значення слід брати при малих відстанях між проводами (500-600 мм) і перетинах дроти вище 95 мм 2, а більше - при відстанях 1000 мм і вище і перетинах 10-25 мм 2.

Втрата напруги в кожному дроті трифазної лінії з урахуванням індуктивного опору проводів підраховується за формулою

де перший член в правій частині є активною, а другий - реактивну складову втрати напруги.

Порядок розрахунку лінії електропередачі на втрату напруги з проводами з кольорових металів з урахуванням індуктивного опору проводів наступний:

1. Задаємося середнім значенням індуктивного опору для алюмінієвого або сталеалюміневимі дроти в 0,35 Ом / км.

2. Розраховуємо активну і реактивну навантаження P, Q.

3. Підраховуємо реактивну (індуктивну) втрату напруги

4. Допустима активна втрата напруги визначається як різниця між заданою втратою лінійної напруги і реактивної:

5. Визначаємо перетин дроти s, мм2

де γ - величина, зворотна питомому опору (γ = 1 / ro - питома провідність).

6. Підбираємо найближчим стандартне значення s і знаходимо для нього по довідковій таблиці активну і індуктивний опори на 1 км лінії (ro, хо).

7. Підраховуємо уточнену величину втрати напруги за формулою.

Отримана величина не повинна бути більше допустимої втрати напруги. Якщо ж вона виявилася більше допустимої, то доведеться взяти провід більшого (наступного) перетину і провести розрахунок повторно.

Для ліній постійного струму індуктивний опір відсутній і загальні формули, наведені вище, спрощуються.

Розрахунок мереж п відстояти струму по втратах напруги.

Нехай потужність P, Вт, треба передати по лінії довжиною l, мм, цієї потужності відповідає струм

де U - номінальна напруга, В.

Опір проводу лінії в обидва кінці

де р - питомий опір дроту, s - перетин дроту, мм 2.

Втрата напруги на лінії

Останній вираз дає можливість зробити перевірочний розрахунок втрати напруги в уже існуючій лінії, коли відома її навантаження, або вибрати перетин дроту за заданим навантаженням

Розрахунок мереж однофазного змінного струму по втратах напруги.

Якщо навантаження чисто активна (освітлення, нагрівальні прилади і т. П.), То розрахунок нічим не відрізняється від наведеного розрахунку лінії постійного струму. Якщо ж навантаження змішана, т. Е. Коефіцієнт потужності відрізняється від одиниці, то розрахункові формули приймають вид:

втрати напруги в лінії

а необхідний перетин дроти лінії

Для розподільної мережі 0,4 кВ, що живить технологічні лінії і інші електроприймачі лісопромислових або деревообробних підприємств, складають її розрахункову схему і розрахунок втрати напруги ведуть по окремих дільницях. Для зручності розрахунків в таких випадках користуються спеціальними таблицями. Наведемо приклад такої таблиці, де наведено втрати напруги в трифазній ВЛ з алюмінієвими проводами напругою 0,4 кВ.

Втрати напруги визначені наступною формулою:

де Δ U -втрата напруги, В, Δ U табл - значення відносних втрат,% на 1 кВт • км, Ма - твір переданої потужності Р (кВт) на довжину лінії, кВт • км.