Расчёт потерь шинопровода

Расчёт потерь при применении разного сечения шин шинопровода номинальным током 1600 А

Введение

Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях — важная составляющая общего комплекса энергосберегающих мероприятий. Электроэнергия является единственным видом продукции, транспортировка которой осуществляется за счет расхода определенной части самой продукции, поэтому потери электроэнергии при ее передаче неизбежны. Задача состоит в определении их оптимального уровня и поддержании фактических потерь на этом уровне.

Потери электроэнергии зависят от потерь активной и реактивной мощности. А потери активной мощности напрямую зависят от сечения, материала, и длинны проводника.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Теоретические данные
   1. Вычисление потерь шины
   2. Сопротивление проводника R
   3. Вычисление площади
   4. Если T≠20ºC
2. Расчёт
   1. Потери шины 8*160 мм из алюминия при t=20ºC
   2. Потери шины 6*160 мм из алюминия при t=20ºC
   3. Потери шины 8*160 мм из алюминия при t=95ºC
   4. Потери шины 6*160 мм из алюминия при t=95ºC
3. Итоги

1. Теоретические данные

1.1. Вычисление потерь шины

Вычисление потерь активной мощности электричества происходит по следующей формуле:

P=3I²*R*10^-3 (кВт), где:

I — сила тока (А),
R — сопротивление проводника (Ом).

1.2. Сопротивление проводника R

Сопротивление проводника R вычисляется по следующей формуле:

R=ρ₂₀*L/S (Ом), где:

ρ₂₀ — удельное сопротивление проводника, в случае если T=20ºC, то это табличное значение, которое можно взять в Таблице 1, в которой все значения указаны в следующих единицах – Ом*мм²/м
L — длина проводника (м)
S — площадь проводника (мм₂)

Удельные электрические сопротивления некоторых веществ
Ом * мм² / м (при t = 20 °C)

Таблица 1

1.3. Вычисление площади

Площадь проводника S вычисляется по следующей формуле:

S=h*b (мм²), где:

h — высота (мм),
b — длина (мм).

1.4. Если T≠20ºC

В случае, если температура T≠20ºC, сопротивление вычисляется по формуле:

p=p₂₀*[1+α*(t-20)], где:

p₂₀ — удельное сопротивление при 20ºC,
α — коэффициент сопротивления (представлены в Таблице 2),
t — необходимая температура (ºC).

Коэффициенты температурного сопротивления

Таблица 2

Согласно п. 2.2.4. ГОСТ 10434-82 «СОЕДИНЕНИЯ КОНТАКТНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ», наибольшая допустимая температура нагрева в установках до 1000 в проводниках из меди, алюминия и его сплавов без защитных покрытий рабочих поверхностей составляет 95 ºC. Т.е. ГОСТ разрешает нагрев шин с 20 до 95 ºC.

Наибольшая допустимая температура нагрева проводников из меди, алюминия и его сплавов с защитными покрытиями составляет 100 ºC, т.е. на 15 ºC больше.

Таблица 3

2. Расчёт

Сделаем расчёт для алюминиевых шин без покрытия.

2.1. Потери шины 8*160 мм из алюминия при t=20ºC, I=1600 A, L=100 м

Объединив три данные формулы:

P=3I²*R*10^-3
R=ρ₂₀*L/S
S=h*b

получаем:

Р=(3I²*ρ*L)/h*b*1000

Р=(3*(1600А)²*0,028(Oм*мм²/м)*100м)/(160мм*8мм*1000)=16,8 кВт

2.2. Потери шины 6*160 мм из алюминия при t=20ºC, I=1600 A, L=100 м

Р=(3*(1600А)²*0,026(Oм*мм²/м)*100м)/(160мм*6мм)=22,4 кВт

2.3. Потери шины 8*160 мм из алюминия при t=95ºC, I=1600A, L=100м

Найдём удельное сопротивления при 95ºC:

p=0,028*[1+0,042*(95-20)]=0,037(Oм*мм²/м)

Найдём потери шины:

Р=(3*(1600А)²*0,037(Oм*мм²/м)*100(м))/(160мм*8мм)=22200 вт=22,2 кВт

2.4. Потери шины 6*160 мм из алюминия при t=95ºC, I=1600 A, L=100 м

Р=(3*(1600А)²*0,1079(Oм*мм²/м)*100(м))/(160мм*6мм)=29600вт=29,6 кВт

3. Итоги

В ходе проведенных расчётов, выяснили, что потери составляют:

• при условии 2.1. P=16,8 (кВт)
• при условии 2.2. Р=22,4 (кВт)
• при условии 2.3. Р=22,2 (кВт)
• при условии 2.4. Р=29,6 (кВт)

Итоги сравнения потерь применения разных сечений шин при передаче электроэнергии

Таблица 4