Розрахунки розімкнутих трифазних мереж з нерівномірним навантаженням фаз

У трифазних електричних мережах може бути не завжди рівномірне навантаження. У мережах низької напруги освітлювальні споживачі й побутові прилади підключають на одну фазу, тому навантаження між фазами буває неоднаковими, особливо на кінцевих ділянках. При використанні змішаної трехфазно-однофазної системи розподілу електроенергії в мережах високої напруги також можливе нерівномірне навантаження.

Розрахунки трифазних мереж з нерівномірним навантаженням між фазами значно складніше, чим мереж з рівномірним навантаженням. У цьому випадку доводиться визначати міжфазні втрати напруги між усіма трьома фазами.

Будемо вважати, що в трифазній лінії опір фазних проводів однаковий, тільки опір нульового проводу, якщо він є, відрізняється від фазних.

У цьому випадку складові спадання напруги прямої, зворотної й нульовий послідовностей відповідно становлять

Спадання напруги у фазі АТ

Струм у фазі А

тоді

За аналогією

Користуючись виведеними формулами, можна знайти спадання напруги в будь-якій трифазній мережі з нерівномірним навантаженням.

Для практичних цілей велике значення має та обставина, що втрата напруги в мережі з нерівномірним навантаженням при правильному виконанні, тобто при відповідному розподілі навантажень по фазах, не перевищує втрати напруги в ній з таким же навантаженням мережі, але розподіленої рівномірно. Покажемо це в загальному виді, допустивши, що коефіцієнт потужності всіх навантажень однаковий.

Нехай є дві однакові лінії з рівним навантаженням Р. У першому випадку вона симетрично розподілена між фазами, а в другому - нерівномірно. Маючи у виді, що потужність в обох випадках однакова, можемо записати:

звідки

Алгебраїчна сума втрат напруги в трьох фазах при навантаженні:

рівномірної

нерівномірної

Таким чином, у трифазній лінії сума втрат напруги між фазами при даній переданій потужності є величина постійна, що не залежить від розподілу навантажень між фазами.

Звідси можна зробити важливий висновок. Якщо нерівномірне навантаження розподілити між фазами так, що всі три міжфазні втрати напруги будуть рівні, то вони також будуть дорівнюють втраті напруги у цій лінії при симетричнім навантаженні.

У практичних умовах завжди прагнуть так розподілити однофазні навантаження по фазах, щоб у період максимального навантаження мережі втрати напруги по фазах незначно відрізнялися одна щодо іншої. Розрахунки значно спрощується. Крім того, втрата напруги в цьому випадку виходить найменшою.

Розрахунки сталевих проводів у чотирьохпровідній мережі складніше, чим розрахунки проводів з кольорових металів. Для цієї мети були складені розрахункові криві. Криві будують для трьох-, чотирьох- і однопровідного відгалужень за умови практично рівномірного розподілу навантажень між фазами.

На рис. 9.7 як приклад наведений криві Головсільелектро для визначення втрати напруги в чотирьохпровідних мережах. Криві побудовані для відгалужень: три фази - нуль, дві фази - нуль і одна фаза - нуль при коефіцієнті потужності навантаження cos φ =1. Порядок користування розрахунковими кривими такий же, як і в трипровідних мережах.

Пятипроводна мережа. Для сільської електрифікації широко застосовують централізоване керування вуличним освітленням. Для цього прокладають п'ятий - ліхтарний провід, з'єднаний через рубильник і запобіжник з однієї з фаз. Усе навантаження, включаючи навантаження від вуличного освітлення, слід розподіляти рівномірно між трьома фазами на кожній лінії.

Рис. 9.7. Криві Главсельэлектро для розрахунків сталевих проводів при двох-, трьох- і чотирьохпровідних відгалуженнях і рівномірному навантаженню по фазах

Перетин проводів фаз, що не мають ліхтарного навантаження, знаходять звичайним способом. Перетин основного проводу фази, на яку включено ліхтарне навантаження, можна вибрати меншим, чим перетин інших фаз, але його виконують таким же (зі зручності монтажу). Перетин ліхтарного проводу визначають, як у трифазній лінії, з рівномірним навантаженням на фазу, рівному навантаженню вуличного освітлення.

Лекція 10