A kábel feszültségvesztésének kiszámítása

Az elektromos energia átvitelének és vételének minősége nagymértékben függ a komplex technológiai folyamatban részt vevő berendezések állapotától. Mivel az energiaszektorban hatalmas energiát szállítanak nagy távolságokon, egyre nagyobb igény mutatkozik az energiavezetékek jellemzőire.

Ezenkívül figyelmet kell fordítani a feszültségveszteségek csökkentésére nem csak a hosszú nagyfeszültségű hálózatokon, hanem a szekunder áramkörökben, például a feszültségmérő transzformátorokon is, ahogy a fénykép is mutatja.

Az egyes fázisokból a VT szekunder áramköreinek kábeleit egy helyen gyűjtik össze - a sorkapocs szerelési szekrényében. Ebből a kapcsolóberendezésből, amely a berendezés középső árbocán helyezkedik el, a feszültségáramkörök külön kábellel táplálódnak a reléhelyiségben található panel kapcsokhoz.

A nagy teljesítményű elsődleges berendezések jelentős távolságra vannak a panelekre szerelt védőelemektől és mérőeszközöktől. Egy ilyen kábel hossza eléri a 300–400 métert. Az ilyen távolságok észrevehető feszültségveszteségeket okoznak a belső áramkörben, ami súlyosan alábecsülheti a mérőműszerek és a rendszer egészének metrológiai jellemzőit.

Emiatt a primer feszültség értékének - például a 330 kV-os feszültségnek a 100 V-os másodlagos értékké való átalakításának minősége a szükséges 0,2 vagy 0,5 pontossági osztályba sorolható be - és nem felel meg a mérési komplexek és a védelem megbízható működéséhez szükséges elfogadható határértékeknek.

Az ilyen hibák kiküszöbölése érdekében a működési szakaszban az összes mérővezetéket feszültségveszteségre tervezték, még az elektromos berendezés áramkörének tervezésekor is.

Hogyan jön létre a feszültségveszteség?

A kábel vezetőképes magokból áll, amelyek mindegyikét dielektromos réteg veszi körül. Az egész szerkezetet egy lezárt dielektromos házba helyezik.

A fémvezetők meglehetősen közel vannak egymáshoz, szorosan megnyomva a védőtokkal. Az autópálya hosszú hosszúságával elkezdenek dolgozni mint egy töltőlemezes kondenzátor. Hatása következtében kapacitás alakul ki, amely a reaktív szerves része.

A transzformátorok, reaktorok és egyéb induktivitással rendelkező elemek tekercsein átalakulások eredményeként az elektromos energia teljesítménye induktív jelleget kap. A mag fém ellenállása képezi az egyes fázisok Zп teljes vagy komplex ellenállásának aktív alkotórészét.

Feszültség alatt történő működéshez a kábelt az egyes magokban teljes ZZ ellenállású összeköttetéssel kell a teherhez kötni.

A névleges terhelési üzemmódú háromfázisú áramkörben történő kábelezés során az L1 ÷ L3 fázisokban az áramok szimmetrikusak, és a semleges vezetékben a nullához közeli kiegyensúlyozatlan áram folyik.

A vezetékek komplex ellenállása, amikor az áram átáramlik rajtuk, esést és feszültségveszteséget okoz a kábelben, csökkenti annak bemeneti értékét, és a reaktív alkatrész miatt szögben is eltolódik. Mindezt vázlatosan ábrázoljuk egy vektordiagramban.

Az U2 feszültség a kábel kimenetén működik, amely the szöggel tér el az áramvektortól és csökken az I ∙ z csepp értékével az U1 bemeneti értéktől. Más szavakkal: a kábelben a feszültségcsökkentő vektort az áram átvezetésével vezetjük a vezető komplex ellenállásán keresztül, és egyenlő a bemeneti és kimeneti vektorok geometriai különbségének értékével.

Az érthetőség kedvéért a nagyított skálán látható, és az ac szegmens vagy a derékszögű háromszög hüpotenusza jelzi. A lábak ak és kc jelzik a kábel ellenállásának aktív és reaktív alkotóeleme közötti feszültségcsökkenést.

Szellemileg folytatjuk az U2 vektor irányát az U1 vektor által alkotott körvonallal való metszéspontjához az O pont közepén. Van ab ab vektort, amelynek szöge megismétli az U2 irányát, és olyan hossza, amely megegyezik az U1-U2 mennyiségek számtani különbségével. Ezt a skaláris mennyiséget feszültségvesztésnek nevezzük.

Ezt a projekt létrehozásakor számítják ki, és a kábel üzemeltetése során mérik, hogy figyelemmel kísérjék a műszaki jellemzőinek biztonságát.

A kábel feszültség veszteségeinek mérésének alapelve

A kísérlethez két mérést kell elvégezni egy voltmérővel, különböző végeken: a bemenetet és a terhelést. Mivel a különbség kicsi között van, nagy pontosságú eszközt kell használni, lehetőleg 0,2 osztályú.

A kábel hossza nagy lehet, ami jelentős helyet igényel az egyik helyről a másikra történő átálláshoz. Ebben az időszakban a hálózat feszültsége különféle okokból megváltozhat, ami torzítja a végeredményt. Ezért szokás, hogy ezeket a méréseket mindkét oldalon egyidejűleg végezzék el, kommunikációs lehetőségekkel rendelkező asszisztens és egy második, nagy pontosságú mérési eszköz bevonására.

Mivel a voltmérők megmérik a feszültség tényleges értékét, az olvasásbeli különbség jelzi azt a veszteség mértékét, amelyet a vektor modulok számtani kivonása okoz a kábel be- és kimenetekor.

Példaként tekintjük a feszültségtranszformátor áramköröket, amelyeket a felső képek mutatnak. Tegyük fel, hogy a kábel bemeneténél a lineáris értéket a legközelebbi tizedre kell mérni, és egyenlő kell 100,0 voltkal, a terheléshez kapcsolt kimeneti csatlakozóknál pedig 99,5 volt. Ez azt jelenti, hogy a feszültségveszteséget 100,0-99,5 = 0,5 V értékre definiálják. Százalékos átváltással 0,5% -ot tettek ki.

A feszültségveszteségek kiszámításának elve

Térjünk vissza a csepp- és feszültségveszteségi vektor-diagramhoz. Ha a kábel kialakítása ismert, akkor annak ellenállását az áramot hordozó mag fém ellenállásából, vastagságából és hosszából kell kiszámítani.

A fajlagos reaktancia és a hossz meghatározza a kábel teljes reaktanciáját. Gyakran a számításhoz elegendő egy könyvtárat venni táblázatokkal és Bizonyos műszaki jellemzőkkel rendelkező kábel márka szerint számítsa ki az ellenállás mindkét típusát (aktív és reaktív).

A derékszögű háromszög két lábát ismerve kiszámítják a hipotenuszt - a komplex ellenállás értékét.

Kábel készül a névleges áram továbbítására. Szorozzuk meg annak numerikus értékét a komplex ellenállással, megtudjuk a váltakozó feszültség nagyságát. Mindkét lábat hasonló módon számoljuk: ak (I ∙ R) és kс (I ∙ X).

Ezután egyszerű trigonometrikus számításokat hajtunk végre. Az ake háromszögben az ae lábat úgy definiáljuk, hogy I ing R-t megszorozzuk cos φ-vel, és Δ сkf-ben az cf oldal hosszát (I ∙ X szorozva sin φ-vel). Felhívjuk figyelmét, hogy a cf szegmens megegyezik a szerkesztett szegmens hosszával, mint a téglalap ellentétes oldala.

Adjuk hozzá a kapott hosszát és szerkesszük. Megtaláljuk a szegmens hirdetés hosszát, amely valamivel kevesebb, mint ab vagy feszültség veszteség. A bd kis értéke miatt ezt az értéket könnyebb elhanyagolni, mint megkísérelni figyelembe venni a számításokban, amit szinte mindig megtesznek.

Ez az egyszerű algoritmus képezi a kétmagos kábel kiszámításának alapját, ha váltakozó szinuszos árammal látják el. A technika az egyenáramú áramkörök kisebb beállításával működik.

A három- vagy négyvezetékes kábeleken működő háromfázisú vezetékeknél hasonló számítási eljárást kell alkalmazni minden fázisra. Emiatt sokkal bonyolultabb.

Hogyan történik a számítás a gyakorlatban?

Azok az idők, amikor ezeket a számításokat képletekkel képletekkel végezték el, már régen elmúltak. A tervező szervezetek régóta használnak speciális táblázatokat, grafikonokat és ábrákat, amelyeket a műszaki kézikönyvek foglalnak össze. Ezek kiküszöbölik a számos matematikai művelet elvégzésének szokásos munkáját és a kapcsolódó operátor hibákat.

Példaként megemlíthetjük a nyilvánosan hozzáférhető könyvtárakban ismertetett technikákat:

• Fedorov villamosenergia-ellátása 1986-ban;

• Bolshman, Krupovich és Samover által szerkesztett villamosenergia-hálózatok és tápvezetékek tervezési munkáiról.

A számítógépek életbe lépett hatalmas bevezetésével megkezdték a feszültségveszteségek kiszámítására szolgáló programok kifejlesztését, amelyek nagyban megkönnyítették ezt a folyamatot. Mind a tervező szervezetek által az energiaellátó hálózatok komplex kiszámításához, mind pedig a külön kábel használatának előzetes eredményeinek hozzávetőleges értékeléséhez készültek.

Az erre a célra szolgáló elektromos helyek tulajdonosai különféle számológépeket helyeznek el erőforrásaikra, amelyek lehetővé teszik a különböző márkák kábeleinek gyors felmérését. Megtalálásához elegendő a Google keresésben megadni a megfelelő lekérdezést, és kiválasztani az egyik szolgáltatást.

Példaként vegye figyelembe egy ilyen számológép működését.

Készítünk neki teszttesztet, és a megfelelő mezőkbe írjuk be a kiindulási adatokat:

• váltakozó áram;

• alumínium;

• vonalhossz - 400 m;

• kábelszakasz - 16 mm négyzet (valószínűleg nem kábel, hanem egy mag);

• teljesítményszámítás - 100 W;

• fázisok száma - 3;

• hálózati feszültség - 100 volt;

• teljesítménytényező - 0,92;

• a hőmérséklet 20 fok.

Megnyomjuk a „Kábel feszültségveszteségének kiszámítása” gombot, és megnézzük a szolgáltatás eredményét.

Az eredmény meglehetősen hihető: 0,714 volt vagy 0,714%.

Próbáljuk meg ellenőrizni egy másik webhelyen. Ehhez lépjen egy konkurens szolgáltatáshoz, és adja meg ugyanazokat az értékeket.

Ennek eredményeként gyorsan kiszámoljuk.

Most összehasonlíthatja a különféle szolgáltatások által elvégzett eredményeket. 0,714-0,699373 = 0,021 volt.

A számítás pontossága mindkét esetben nemcsak a kábel teljesítményének gyors elemzésére, hanem más célokra is elfogadható.

Két online szolgáltatás összehasonlításának módszere megmutatta azok hatékonyságát és az adatbeviteli hibák hiányát, amelyeket egy személy figyelmen kívül hagyhat.

Egy ilyen számítás elvégzése után azonban még túl korai lenni, hogy megnyugodjon. Azt a következtetést kell levonni, hogy a kiválasztott kábel alkalmas arra, hogy meghatározott üzemi körülmények között működjön. Ehhez műszaki követelmények vannak a megengedett feszültség eltérésekhez képest.

Normál dokumentumok a feszültség névleges értéktől való eltéréséről

Nemzetiségétől függően használja a következők egyikét.

TKP 45–4.04–149–2009 (RB)

A dokumentum a Belarusz Köztársaság területén érvényes. Az eredmény megérkezésekor ügyeljen a 9.23 pontra.

SP 31-110-2003 (RF)

A jelenlegi szabványokat az Orosz Föderáció energiaellátó létesítményeiben való használatra biztosítják. Fontolja meg a 7.23.

GOST 13109

1999. január 1-jén felváltotta az 1987. évi GOST 13109 államközi szabványt. Elemezze az 5.3.2. Szakasz szerint.

A kábel veszteségének csökkentésének módjai

Amikor kiszámítottuk a kábel feszültségveszteségét és összehasonlítottuk az eredményt a szabályozási dokumentumok követelményeivel, megállapíthatjuk, hogy a kábel alkalmas munkavégzésre.

Ha az eredmény azt mutatta, hogy a hibákat túlbecsülik, akkor másik kábelt kell választania, vagy meg kell határoznia a működésének feltételeit. A gyakorlatban gyakran fordul elő tipikus eset, amikor a már működő kábel mérési módszerekkel kideríti, hogy a benne lévő feszültségveszteség meghaladja az engedélyezett normákat. Ennek következtében az energiaellátó létesítmények minősége romlik.

Ebben a helyzetben további technikai intézkedéseket kell hozni a kábel teljes cseréjéhez szükséges anyagköltségek csökkentése érdekében, a következők miatt:

1. a szivárgó rakomány korlátozásai;

2. a vezető vezetők keresztmetszetének növelése;

3. csökkentse a munkakábel hosszát;

4. alacsonyabb üzemi hőmérséklet.

A kábelteljesítmény hatása a feszültségveszteségre

A vezetőn keresztüli áramlást mindig hő kíséri benne, és a fűtés befolyásolja annak vezetőképességét.Ha a megnövekedett energiát a kábelen továbbítják, akkor magas hőmérsékletet okozva növelik a feszültség veszteségeket.

Néha azok csökkentése érdekében elég, ha egyes fogyasztók, akik kábelen keresztül kapnak áramot, egyszerűen kikapcsolnak és újraindulnak egy másik bypass láncon.

Ez a módszer elfogadható olyan elágazó áramkörökben, amelyekben sok fogyasztó van, és redundáns vezetékek vannak a csatlakozásukhoz.

A kábelmag keresztmetszetének növekedése

Ezt a módszert gyakran használják a feszültségmérő transzformátorok áramkörei veszteségeinek csökkentésére. Ha egy másik kábelt csatlakoztat egy működő kábelhez, és párhuzamosan csatlakoztatják a magokat, akkor az áramok megosztódnak és csökkentik az egyes vezetékek terhelését. A feszültségveszteségek szintén csökkennek, és a mérőrendszer pontossága helyreáll.

Ennek a módszernek a használatával fontos, hogy ne felejtsük el megváltoztatni a végrehajtási dokumentációt, és különösen a telepítési rajzokat, amelyeket a javító és karbantartó személyzet használ az időszakos karbantartás elvégzéséhez. Ez megakadályozza a dolgozókat abban, hogy hibákat kövessenek el.

Csökkentett kábelhossz

A módszer nem tipikus, de bizonyos esetekben használható. A helyzet az, hogy sok fejlett energiaipari vállalatnál a kábelvezetési rendszereket folyamatosan fejlesztik és fejlesztik a szállított berendezésekhez képest.

Emiatt lehetőségeket teremt a kábel eltolására annak hosszával, ami csökkenti az ebből eredő feszültségveszteséget.

A környezeti hőmérséklet hatása

A megnövekedett fűtéssel rendelkező helyiségekben a kábelek üzemeltetése megsérti a hőegyensúlyt, növeli a műszaki jellemzői hibáit. Más autópályák mentén történő fektetés vagy hőszigetelő réteg használata csökkentheti a feszültségveszteségeket.

Általános szabály, hogy komplex alkalmazásuk révén egy vagy több módon hatékonyan javíthatják a kábel jellemzőit. Ezért, amikor ilyen igény merül fel, fontos megfontolni a probléma minden lehetséges megoldását, és kiválasztani a helyi viszonyokhoz legmegfelelőbb lehetőséget.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az elektromos gazdaság kompetens irányítása megköveteli a működési helyzet állandó elemzését, az események alakulásának előrejelzését és a különböző helyzetek kiszámításának képességét. Ezek a tulajdonságok megkülönböztetik a jó villanyszerelőt a rendes munkások általános tömegétől.