РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ ПРОВОДОВ

Сталь характеризуется значительно меньшей электрической проводимостью по сравнению с алюминием и тем более с медью. В среднем проводимость стали колеблется от 6 до 9 • 10⁶ См/м, алюминия — 32 • 10⁶ и меди — 53 • 10⁶ См/м. В сельских сетях при малой плотности нагрузки провода из цветных металлов не всегда полностью загружены, поэтому в ряде случаев в существующих сетях применяют стальные провода. Кроме того, сталь обладает высокой механической прочностью. Благодаря этому можно удлинить пролеты между опорами, а следовательно, уменьшить их число на линии.

Стальные провода в отличие от проводов из цветных металлов имеют значительное внутреннее индуктивное сопротивление, которое, так же как активное, непостоянно и зависит от проходящего по проводу тока. Вследствие этого расчет стальных проводов сильно осложняется. Однако разработаны достаточно удобные и совершенные методы их расчета, которые приведены далее.

Расчет по таблицам. Для стальных проводов различных сечений опытным путем найдены значения активного и внутреннего индуктивного сопротивлений в зависимости от силы проходящего по проводам тока (см. приложения 13, 16 и 17).

Внешние индуктивные сопротивления стальных проводов практически такие же, как и у проводов из цветных металлов тех же сечений (приложение 15).

Рассмотрим порядок расчета стальных проводов.
1. Распределяют по участкам сети допустимую потерю напряжения по формулам (5.60).
2. Задаются сечениями проводов для каждого участка сети.
3. Определяют потерю напряжения по формуле (5.62). Если она будет больше допустимой, то увеличивают сечения проводов; если меньше, то уменьшают и снова проводят расчет.

Расчет по кривым Главсельэлектро. Для облегчения расчетов были разработаны и используют расчетные кривые. На рисунке 5.10 приведен образец серии таких кривых для сети с номинальным напряжением 10 кВ, коэффициентом мощности нагрузки 0,8 и стальными многопроволочными проводами. По оси абсцисс отложена нагрузка на участке сети в амперах, киловаттах или киловольт-амперах, по оси ординат — потеря напряжения на 1 км линии в процентах от номинального напряжения.

Для расчета сетей напряжением 380 В, 6, 10, 20 и 35 кВ нужно иметь полный набор таких кривых для разных коэффициентов мощности нагрузки и конструкций проводов (одно- и многопроволочных). Всего требуется более 30 серий кривых. Рассмотрим порядок расчета стальных проводов.

1. Распределяют на участках сети допустимую потерю напряжения по формулам (5.60).
2. Находят требуемое сечение провода для каждого участка сети по данной потере напряжения, зная линейный ток или мощность на участке.

Расчет по кривым Главсельэлектро значительно проще, чем по таблицам, и дает однозначное решение. Его недостаток заключается в необходимости наличия большого числа серий кривых.

Расчет методом проф. В. Н. Степанова. Построение диаграммы потерь напряжения предложено проф. В. Н. Степановым с применением кривых в логарифмической системе координат для стальных однопроволочных (рис. 5.11, a) и многопроволочных (рис. 5.11, б) проводов. По оси абсцисс отложены точки, проходящие по проводу, а по оси ординат — потери линейных напряжений в вольтах на километр, вычисленные по формуле

Из диаграммы видно, что изменение cos сравнительно мало влияет на потерю напряжения. Поэтому при расчете отмечают на заштрихованной полосе точку, расположенную между крайними кривыми для cos ф = 0,9 (верхняя кривая) и для cos ф = 0,7 (нижняя кривая), пропорционально значению заданного соs ф. По этим кривым можно быстро найти сечения проводов по заданным потерям напряжения. Рассмотрим порядок расчета стальных проводов.

1. Распределяют допустимую потерю напряжения по участкам сети по формулам (5.60), затем определяют ее значение на 1 км длины каждого участка.
2. Находят сечения стальных проводов (см. рис. 5.11), соответствующие найденным потерям напряжения на 1 км длины участков и токам, которые протекают по участкам сети.

По сравнению с другими методами расчета этот метод прост, удобен для пользования, и для расчета нужны только две несложные серии кривых. Его можно рекомендовать как основной расчетный метод в рассматриваемом курсе.

И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов, Электроснабжение сельского хозяйства, М., Колос, 2000