Трехшроводные сети номинальным напряжением

500 В, имеющиеся на некоторых предприятиях, не по­лучат дальнейшего распространения, так как номиналь­ное напряжение 500 В ГОСТ 721—62 на номинальные напряжения не предусмотрено.

Для однофазных сетей переменного тока наиболь­шее распространение имеют номинальные напряжения 36 и 12 В. По условиям техники безопасности напряже­ние 36 В применяется для сетей местного и ремонтного освещения в помещениях с повышенной опасностью; 12 В — в котельных и других особо опасных помещени­ях. Однофазные сети выполняются двухпроводными и получают питание от сети трехфазного тока через одно­фазные понизительные трансформаторы. Однофазные сети на указанные напряжения используются иногда для питания цепей автоматического управления и сигнали­зации.

Сети постоянного тока применяются для питания цепей управления блокировки и сигнализации электри­фицированного транспорта, в электролизных установках и т. п. Рассмотрение таких сетей выходит за рамки на­стоящей брошюры.

2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ

Электрические сети должны удовлетворять следую­щим основным требованиям.

А. Прежде всего должна быть обеспечена безопас­ность для жизни и здоровья людей и предотвращена воз­можность возникновения взрыва или пожара. Это усло­вие удовлетворяется правильным выбором марки и спо­соба прокладки проводов и кабелей в соответствии с ха­рактеристикой среды, в которой прокладывается сеть, и с учетом требований техники безопасности. Не меньшее значение имеют правильный выбор защиты проводников от перегрузки и короткого замыкания и расчет сечения проводников по условию их нагревания электрическим током.

Б. Должна быть обеспечена необходимая надежность электропитания в зависимости от категории электропри­емников.

Надежность электроснабжения зависит от наличия или отсутствия резерва, а также от вероятности повреж­дения линий электрической сети, трансформаторов и коммутационной аппаратуры. Одним из условий необхо­димой степени надежности является правильный выбор сечения провода по условию механической прочности. В зависимости от условий прокладки и марки провода установлены наименьшие допустимые по условию меха­нической прочности сечения проводов и кабелей (табл. П-1).

В. Должно быть обеспечено хорошее качество напря­жения. Качество напряжения определяется величиной отклонения фактического напряжения на зажимах элект­роприемника от номинального. Чем меньше это откло­нение, тем выше качество напряжения. Допустимые от­клонения напряжения на зажимах электроприемников установлены ГОСТ 13109—67 [Л. 2]. Качество напряже­ния следует считать хорошим, если отклонения напряже­ния на зажимах всех присоединенных к сети приемников не выходят за допустимые пределы. Чтобы обеспечить это условие, сечения проводов сети должны удовлетво­рять требованиям расчета по потере напряжения.

Г. Сечения проводов и кабелей линий электрической сети также должны удовлетворять условию экономич­ности. ПУЭ установлены величины экономических плот­ностей тока. Сечения проводов и кабелей должны выби­раться с учетом этих величин.

Таким образом, сечения проводов и кабелей электри­ческой сети должны выбираться по условиям: а) нагре­вания электрическим током (§ 4—6); б) механической прочности (табл. П-1); в) потери напряжения (§ 7—10); г) экономической плотности тока (§ 11).

Для выбора сечений отдельных участков электриче­ской сети но условиям нагревания и экономической плот­ности тока достаточно знать только токовые нагрузки этих участков сети.

В связи с этим, приступая к расчету сети, необходимо прежде всего составить ее расчетную схему, на которой должны быть указаны нагрузки и длины всех участков.

При расчетах трехфазных сетей нагрузки всех трех фазных проводов принимаются одинаковыми. В дейст­вительности это условие строго выполняется лишь для силовых сетей с трехфазными электродвигателями. Для сетей с однофазными электроприемниками, например для городских сетей с осветительными лампами и быто­выми приборами, всегда имеется некоторая неравномер­ность распределения нагрузки по фазам линии. При практических расчетах сетей с однофазными приемника­ми условно также принимают распределение нагрузок по фазам равномерным.

При условии равномерной нагрузки фаз линии в рас­четной схеме нет необходимости указывать все провода сети, как это выполнено на рис. 1. Достаточно предста­вить однолинейную схему с указанием всех присоединен­ных к сети нагрузок и длин всех участков сети. На схе­ме также должны быть указаны места установки плав­ких предохранителей или других защитных аппаратов.

При составлении расчетной схемы электропроводки внутри помещения следует пользоваться планами и разрезами здания, на которых должна быть нанесена электропроводка с указанием точек присоединения элект­роприемников. Расчетная схема наружной сети со­ставляется по плану поселка или промышленного пред­приятия, на котором также должна быть нанесена сеть и указаны точки присоединения групп электроприемни­ков (домов или отдельных зданий промышленного пред­приятия) .

Длины всех участков сети измеряются по чертежу с учетом масштаба, в котором он вычерчен. При отсутст­вии чертежа длины всех участков сети должны быть из­мерены в натуре.

При составлении расчетной схемы сети соблюдение масштаба для участков сети не требуется. Следует лишь соблюдать правильную последовательность соединения отдельных участков сети между собой.

На рис. 2 представлен пример расчетной схемы линии наружной сети поселка. Длины участков сети на схеме указаны сверху и слева в метрах, снизу и справа нагруз­ки представлены стрелками, у которых указаны расчет­ные мощности в киловаттах. Линия АБВ называется магистралью, участки БД, BE и В Г — ответвления­ми. Как видно из рис. 2, отдельные участки сети пред­ставлены без масштаба, что не мешает точности расче­та, если длина участков указана правильно.

Рис. 2. Расчетная схема участка наружной сети 380/220 В жилого поселка.

Определение расчетных нагрузок (мощностей) яв­ляется значительно более сложной задачей. Осветитель­ная лампа, нагревательный прибор или телевизор при номинальном напряжении на зажимах потребляет опре­деленную номинальную мощность, которая может быть принята за расчетную мощность этого приемника.

Сложнее обстоит дело с электродвигателем, для ко­торого потребляемая из сети мощность зависит от момен­та вращения связанного с двигателем механизма — стан­ка, вентилятора, транспортера и т. п. На табличке, при­крепленной к корпусу двигателя, указывается его номи­нальная мощность. Фактическая мощность, потребляе­мая двигателем из сети, отличается от номинальной. На­пример, нагрузка двигателя токарного станка будет ме­няться в зависимости от размера обрабатываемой дета­ли, толщины снимаемой стружки и т. п. Двигатель вы- 10 бирается по наиболее тяжелым условиям работы станка, в связи с чем при других режимах работы двигатель бу­дет недогружен. Таким образом, расчетная мощность двигателя, как правило, меньше его номинальной мощ­ности.

Определение расчетной мощности для группы элект­роприемников еще более усложняется, так как в этом случае приходится учитывать возможное число вклю­ченных приемников. Представим себе, что нужно опре­делить расчетную нагрузку для линии, питающей мастер­скую, в которой установлено 30 электродвигателей. Из них только некоторые будут работать непрерывно (на­пример, двигатели, соединенные с вентиляторами).

Расчетная нагрузка (кВт) группы электроприемников может быть определена по формуле

(1)

Р=КсРу,

где Кс — коэффициент спроса для режима наибольшей нагрузки, учитывающий наибольшее возможное число включенных приемников группы. Для двигателей коэф­фициент спроса должен учитывать также величину их загрузки; Р_у—установленная мощность группы прием­ников, равная сумме их номинальных мощностей, кВт.

Читатель может ознакомиться более подробно с ме­тодами определения расчетных нагрузок по литературе

[Л. 3,4].

При выборе сечения проводников по условию нагре­вания или по экономической плотности тока необходимо определить величину расчетного тока линии.

Для трехфазного электроприемника величина расчет­ного тока (А) определяется по формуле

(2)

1 000Р

1,73[У_И cos у ’

где Р —- расчетная мощность приемника, кВт; П_н — но-

II

минальное напряжение на зажимах приемника, равное междуфазному (линейному) напряжению сети, к которой он присоединяется, В; COS ф — коэффициент мощности приемника.

Формулой (2) можно также пользоваться для опре­деления расчетного тока группы трехфазных или одно­фазных приемников при условии, что однофазные при­емники присоединены поровну ко всем трем фазам ли­нии.

Величина расчетного тока (А) для однофазного при­емника или для группы приемников, присоединенных к одной фазе сети трехфазного тока, определяется по формуле

J _ 1 000Р

Uv.QCOS?' W

где и_н.ф — номинальное напряжение приемников, равное фазному напряжению сети, к которой они присоединяют­ся, В.

Величина расчетного тока для группы приемников, присоединенных к линии однофазного тока, определяет­ся также по формуле (3).

Для ламп накаливания и нагревательных приборов коэффициент мощности cos ф= 1. В этом случае формулы (2) и (3) для определения расчетного тока соответствен­но упрощаются.

Вернемся к расчетной схеме наружной сети жилого поселка, представленной на рис. 2. На этой схеме рас­четные нагрузки присоединенных к линии домов указа­ны в киловаттах у концов соответствующих стрелок. Для выбора сечения проводов линии необходимо знать на­грузку всех участков. Эта нагрузка определяется на основании первого закона Кирхгофа, по которому для любой точки сети сумма приходящих токов должна быть равна сумме выходящих токов. Этот закон справедлив также для нагрузок, выраженных в киловаттах.

Найдем распределение нагрузок по участкам линии. В конце линии на участке длиной 80 м, примыкаю­щем к точке Г, нагрузка 9 кВт равна расчетной нагруз­ке присоединенного к линии в точке Г дома. На участке ответвления длиной 40 м, примыкающем к точке В, на­грузка равна сумме нагрузок домов, присоединенных на участке ВГ ответвления: 9+'6 = 15 кВт. На участке маги­страли длиной 50 м, примыкающем к точке В, нагрузка составляет 15 + 4+5=24 кВт.

п

Подобным же образом определяются нагрузки всех остальных участков линии. Для того чтобы не снабжать все указанные на схеме числа обозначениями соответст­вующих единиц (м, кВт), длины и нагрузки на схеме должны быть расположены в определенном порядке. На расчетной схеме рис. 2 длины участков линии указаны сверху и слева, нагрузки этих же участков — снизу и справа.

Пример 1. Четьгрехпроводная линия номинальным напряжением 380/220 В питает мастерскую, в которой установлено 30 электродви­гателей, суммарная установленная мощность Р_Уі=48 кВт. Суммар­ная мощность ламп освещения мастерской составляет Р_у2=2 кВт, коэффициент спроса для силовой нагрузки Pci=0,35 и для освети­тельной нагрузки Рс2=0,9. Средний коэффициент мощности для всей установки cos ф=0,75. Определить расчетный ток линии.

Решение. По формуле (1) определяем расчетную нагрузку электродвигателей:

Pi=0,35 • 48= 16,8 кВт и расчетную нагрузку освещения

Р₂=0,9-2=1,8 кВт.

Суммарная расчетная нагрузка

Р= 16,8+1,8= 18,6 кВт.

Расчетный ток определяем по формуле (2):

1 000-18,6 ¹ — 1,73-380-0,75 — ^{38 А}'