Для определения величин потерь напряжения в кабеле ΔU, %, сопротивления жил кабельной линии R, Ом, реактивной мощности Qпр, Вар, и напряжения на нагрузке Uн, В, вся система, включающая кабельную линию и нагрузку (потребитель электрической энергии), заменяется на эквивалентную (рис. 1, 2).
При равенстве сопротивлений Zп1 = Zп2 = Zп3 и Zн1 = Zн2 = Zн3 ток в нулевом проводе отсутствует (рис. 1), поэтому для трехфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника, в двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идет по двум проводникам (рис. 2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп1 = Zп2). Как видно, в зависимости от типа питания нагрузки (однофазная или трехфазная), сопротивление кабельной линии будет иметь последовательное или параллельное соединение по отношению к нагрузке [1].
Потери напряжения для однофазной сети находятся по формулам:
а при расчетах в процентном отношении:
Для трехфазной сети:
в процентном соотношении:
где ΔU – потеря напряжения, В;
Uл – линейное напряжение, В;
Uф – фазное напряжение, В;
I – ток линии, А;
Zk – полное сопротивление кабельной линии, Ом;
Rk – активное сопротивление кабельной линии, Ом;
Xk – реактивное сопротивление кабельной линии, Ом.
Потери электроэнергии в кабельных линиях – это неизбежный процесс, связанный с сопротивлением материалов, из которых изготавливаются жилы кабельных линий. Падение напряжения в проводниках приводит к нагреву жил, что в итоге может привести к плавлению изоляции кабельных линий и, как следствие, к возникновению аварийных режимов (короткие замыкания, возгорания и т. д.). При передаче электроэнергии на значительные расстояния потерь удается избегать снижением протекающего электрического тока и многократным повышением напряжения. В низковольтных сетях важное значение в этих случаях уделяется выбору правильного значения сечения кабеля [2].