Втрата напруги у проводах ліній електропередач

Передача електроенергії на відстані виконується за допомогою лінії електропередач ( ЛЕП ), які діляться на повітряні та кабельні. При передачі енергії частина її розходується на нагрів проводів, створення електромагнітних полей. Ці втрати електроенергії потрібно тлумачити як технологічні втрати електроенергії на її передачу, а не як у інших галузях - втрати від браку, коли порушується технологічний процес. В основному електроенергію до одного споживача передають по двом однаковим за параметрами ЛЕП для забезпечення надійності мереж. Тобто, коли аварійно відключиться одна з ЛЕП друга залишиться живити споживач.

ЛЕП складаються з проводів, які у свою чергу виготовляються з провідників, в основному з меді чи алюмінію. Всі матеріали, навіть провідники, мають опір. При передачі електроенергії по проводам довжиною більше за 10 м опором проводу нехтувати не можна, так як струм в них викликає помітне падіння напруги згідно закону Ома:

Різність напруг на початку та у кінці лінії називається втратою напруги:

де S - площина поперечного перерізу проводу, мм²

l - довжина провідника, м

- питомий опір провідника,

- струм, який протікає по проводу, А

З метою економії енергії та для забезпечення незначного коливання напруги на зажимах приймача при зміні опору чи струму приймача втрата напруги повинна бути невелика при зрівнянні з номінальною напругою приймача. Струм споживача (чи навантаження) при різних опорах приймача змінюється від нуля до найбільшого свого значення. Втрата напруги при цьому теж коливається від нуля до свого максимального значення. При постійній напрузі на початку ЛЕП напруга на кінці лінії змінюється від при І=0 та до . Тому допустима втрата напруги у мережі дорівнює допустимому коливанню напруги на затискачах приймача.

Так як при передачі енергії по проводам частина напруги «втрачається», то також втрачається й потужність:

Тоді ККД мережі буде:

Звичайно передача енергії відбувається при ККД 0,95÷0,98 й напруга на зажимах приймача відрізняється від напруги на початку лінії на 2÷5 %.

Різність між номінальною напругою мережі й дійсною напругою мережі називається відхиленням напруги. Позначається - , В або .

або

В електричних мережах напругою до 20 кВ відхилення напруги на зажимах споживачів у нормальному режимі не повинні перевищувати ± 5 %, а в аварійному - ± 10 %.

Відхилення напруги небажані як у бік збільшення так й у бік зменшення по відношенню до номінальної напруги. При великих відхиленнях напруги спостерігається збільшення втрат потужності та енергії, змінюються навантаження споживачів, погіршується якість продукції, можливе бракування продукції, скорочення строку роботи елементів мережі й обладнання, порушення нормальної діяльності пристроїв автоматики і релейного захисту, що може привести до аварій та відключень споживачів. Наприклад, для ламп розжарювання при освітленність зростає на 40%, а строк роботи зменшується у 3 рази; при освітленність зменшується на 30%, а строк роботи збільшується у 2 рази, але зменшується продуктивність праці й погіршується стан та здоров’я людини.

У випадку коли мережа має декілька приймачів, приєднаних до різних міст лінії, втрату напруги у всій мережі визначають як суму втрат напруги на окремих її ділянках:

Під найбільшою втратою напруги розуміють втрату напруги на шляху від джерела живлення до найбільш віддаленого споживача електроенергії мережі одного класу напруги. Причому визначають найбільшу втрату напруги як у нормальному режимі роботи електромережі, так й в аварійному (наприклад, при відключенні однієї ЛЕП з двох паралельних). Розрахункові найбільші втрати напруг ПЛ повинні бути менші за найбільш допустимі, як у нормальному, так й в аварійному режимі:

· При номінальній напрузі ПЛ ≥110 кВ:

· При номінальній напрузі ПЛ =35 кВ:

.