4.3.4. Розрахунок по втратах напруги мереж з нульовим проводом при нерівномірному навантаженні фаз

В освітлювальних мережах не завжди вдається забезпечити рівномірне навантаження фаз, хоч звично при розподілі навантаження на групові лінії і фазуванні ліній, що відходять від щитків, розподільних пунктів і щитів підстанцій, застосовують заходи для рівномірного розподілу навантаження. Діючі нормативні документи рекомендують обмежувати різницю в струмах найбільш і якнайменш навантаженої фази 30% в межах одного щитка і 10% на початку живлячих ліній.

Для збільшення надійності роботи будь-яких трифазних чотирипровідних ліній переріз нульового проводу приймають, як правило, не менше перерізу фазних дротів; у лініях з пофазним відключенням переріз нульового проводу повинен бути не менше перерізу фазних проводів; об'єднаний нульовий провід декількох ліній повинен відповідати за пропускною спроможністю сумарному струму проводів самої навантаженої фази і мати переріз не менше найбільшого з перерізів фазних проводів суміщених ліній.

Нерівномірне навантаження фаз приводить до зсуву нульової точки мережі, навантажує нульовий провід зрівняльним струмом і викликає неоднакові втрати напруги в різних фазах. Різні втрати напруги в різних фазах виходитимуть не тільки при нерівномірному навантаженні фаз, але й при нерівності моментів навантаження окремих фаз М₁, М₂ , М₃, не зважаючи на їх однакове навантаження.

Мережами з нерівномірним навантаженням фаз практично вважаються лінії з навантаженнями окремих фаз або з моментами їх навантажень, відмінними більш ніж на ± 10 % середнього значення.

Трифазні лінії з підключенням навантажень до фаз в порядку А, В, С, А, В, С і т.д. можуть, зокрема, розглядатися як симетрично навантажені тільки при живленні ними більше 12 світильників у будівлях і більше 30 - в зовнішніх установках. При меншій кількості світильників необхідна рівність моментів досягається при системі фазування А, В, С, С, В, А для трифазних ліній. Але і в цьому випадку лінії можуть розглядатися як симетрично навантажені при числі при навантажень не менше 6 для трифазних мереж.

У лініях з нерівномірним навантаженням розрахунком визначається переріз проводів усіх фаз, а також переріз нульового проводу. Переріз нульового проводу при цьому може бути більше перерізу деяких фазних проводів.

Розрахунок мереж з нерівномірним навантаженням фаз у загальному вигляді складний і вимагає великої витрати часу. Для окремого випадку - мереж з чисто активним навантаженням - Д.Г. Цейтліним запропонований досить простий і достатньо точний для практичного вживання метод розрахунку, в якому втрати напруги окремих фаз виражаються через втрати напруги у фазних проводах і часткові втрати в нульовому проводі:

_А = _фА + _0А – ½ ( _0В + _0С),

_В = _фВ + _0В - ½ ( _0А + _0В), (4.29)

_С = _фС + _0С - ½ ( _0А + _0В).

Втрати напруги у фазних і часткові втрати в нульовому проводах визначаються за співвідношеннями:

;

; (4.30)

;

де ; ; - моменти навантажень окремих фаз, кВт.м;

s_А, s_В, s_С - перерізи проводів окремих фаз, мм²;

s₀ - переріз нульового проводу, мм²;

с - коефіцієнт, залежний від напруги мережі і матеріалу провідників (табл.4.6).

При s_А = s_В = s_С =s_о формули мають вигляд

(4.31)

а при s_о = 0,5 s_А = 0,5 s_В = 0,5 s_С

(4.32)

Аналогічно записуються формули для двох інших фаз.

Приклад 4.5. Визначити втрати в трьох фазах мережі, зображеної в прикладі 4.4, при розфразуванні світильників у рядах А,В,С,А,В,С. Переріз мідних фазних і нульових проводів - 2,5 мм². Напруга мережі - 380/220 В. Коефіцієнт с приймаємо для двопровідної мережі з нульовим проводом рівним 12.

Моменти навантажень фаз рівні:

m_А = 0,27 (27 + 45 + 21 + 39 + 27 + 45) = 55,08 кВт.м,

m_B = 0,27 ( 33 + 51 + 27 + 45 + 33 + 51) = 64,8 кВт.м,

m_C =0,27 ( 39 + 57 + 33 + 51 + 39 + 57) = 74,52 кВт.м.

Втрати напруги при s_А = s_В = s_С =s_о у фазах складуть

_А% = = 1,35 %;

_А% = = 2,15 %;

_А% = = 2,97 %.

Щоб зрівняти втрати напруги у фазах, необхідно забезпечити рівність моментів навантаження фаз, для чого в другому ряді прийняти фазування В,С,А,В,С,А а в третьому – С,А,В,С,А,В.

Визначення суми моментів .

Коли однакове одиничне навантаження розподілено рівномірно уздовж всієї лінії або по окремих її ділянках, то момент навантаження може визначатися, як це показано на рис. 4.5.

Для мережі по рис. 4.5, а

; (4.33)

для мережі по рис. 4.5, б

; (4.34)

и мережі по рис. 4.5, в

; (4.35)

Рис. 4.5 - Приклади визначення моментів навантаження

Таблиця 4.6 - Значення коефіцієнта с, що входить у формули для розрахунку мереж по втраті напруги.