Kaip apskaičiuoti laido įtampos nuostolius

Elektros energijos perdavimo ir priėmimo kokybės klausimas labai priklauso nuo įrangos, kuri dalyvauja šiame sudėtingame technologiniame procese, būklės. Kadangi didžiulė energija energetikos sektoriuje transportuojama dideliais atstumais, padidėja elektros energijos linijų charakteristikų reikalavimai.

Be to, atkreipiamas dėmesys į įtampos nuostolių mažinimą ne tik ilgos aukštos įtampos tinkluose, bet ir antrinėse grandinėse, pavyzdžiui, įtampos matavimo transformatoriuose, kaip parodyta nuotraukoje.

VT antrinių grandinių kabeliai iš kiekvienos fazės surenkami vienoje vietoje - gnybtų surinkimo spintelėje. Iš šio skirstomojo įrenginio, esančio ant įrenginio vidurinio stiebo, įtampos grandinės atskiru kabeliu tiekiamos į skydelio, esančio relės kambaryje, gnybtų bloką.

Pirminė galios įranga yra dideliu atstumu nuo apsaugų ir matavimo prietaisų, pritvirtintų prie plokščių. Tokio laido ilgis siekia 300–400 metrų. Tokie atstumai lemia pastebimus įtampos nuostolius vidinėje grandinėje, o tai gali rimtai nuvertinti matavimo priemonių ir visos sistemos metrologines savybes.

Dėl šios priežasties pirminės įtampos vertės, pvz., 330 kV, konvertavimo į antrinę 100 voltų vertę, kai reikiama 0,2 arba 0,5 tikslumo klasė, kokybė gali neatitikti priimtinų ribų, reikalingų patikimam matavimo kompleksų ir apsaugų veikimui.

Norint pašalinti tokias klaidas eksploatavimo fazėje, visi matavimo kabeliai yra skirti įtampai prarasti net projektuojant elektros įrenginių grandinę.

Kaip sukuriami įtampos nuostoliai

Kabelis susideda iš laidžių šerdžių, kurių kiekviena yra apjuosta dielektriniu sluoksniu. Visa konstrukcija dedama į sandarų dielektrinį apvalkalą.

Metalo laidininkai yra gana arti vienas kito, tvirtai prispausti apsauginiu apvalkalu. Ilgai užmiestyje jie pradeda dirbti kaip kondensatorius su įkrovimo plokštelėmis. Dėl jo veikimo susidaro talpa, kuri yra neatskiriama reaktyvioji dalis.

Dėl transformatorių, reaktorių ir kitų elementų, turinčių induktyvumą, apvijų transformacijų, elektros energijos galia įgyja indukcinį pobūdį. Pagrindinio metalo varžinė varža sudaro kiekvienos fazės bendrojo arba kompleksinio pasipriešinimo Zп aktyvųjį komponentą.

Kabelis, veikiantis esant įtampai, yra prijungtas prie krovinio su visu kompleksiniu pasipriešinimu Zн kiekvienoje šerdyje.

Kabelio veikimo metu trifazėje grandinėje esant nominalios apkrovos režimui, fazės L1 ÷ L3 srovės yra simetriškos, o neutralaus laido N. srautas išbalansuoja beveik iki nulio esančią srovę.

Kompleksinis laidininkų atsparumas, kai srovė teka per juos, sukelia kritimą ir įtampos praradimą kabelyje, sumažina jo įvesties vertę, o dėl reaktyviojo komponento jis taip pat deformuojasi kampu. Visa tai schematiškai parodyta vektorinėje diagramoje.

Įtampa U2 veikia kabelio išvestyje, kuri nuo srovės vektoriaus nukrypsta kampu φ ir sumažinama lašo I drop reikšme nuo įvesties vertės U1. Kitaip tariant, įtampos kritimo vektorius kabelyje suformuojamas perduodant srovę per kompleksinę laidininko varžą ir yra lygi įvesties ir išvesties vektorių geometrinio skirtumo vertei.

Aiškumo dėlei jis pavaizduotas padidinta skalėje ir nurodomas kaip segmentas ac arba stačiakampio trikampio hipotenuzė. Jos kojos ak ir kc žymi įtampos kritimą aktyviajame ir reaktyviajame kabelio varžos komponente.

Protingai tęsiame vektoriaus U2 kryptį iki sankryžos su apskritimo linija, kurią suformuoja vektorius U1 nuo centro taške O. Turime vektorių ab, kurio kampas pakartoja U2 kryptį, o ilgis lygus U1 – U2 dydžių aritmetiniam skirtumui. Šis skaliarinis kiekis vadinamas įtampos praradimu.

Jis apskaičiuojamas kuriant projektą ir matuojamas kabelio eksploatavimo metu, siekiant stebėti jo techninių charakteristikų saugumą.

Kabelio įtampos nuostolių matavimo principas

Eksperimentui būtina atlikti du matavimus su voltmetru skirtinguose galuose: įvesties ir apkrovos. Kadangi skirtumas tarp jų bus mažas, būtina naudoti aukšto tikslumo, geriausiai 0,2 klasės, prietaisą.

Kabelio ilgis gali būti didelis, todėl perėjimui iš vienos vietos į kitą reikės nemažai laiko. Per šį laikotarpį įtampa tinkle gali pasikeisti dėl įvairių priežasčių, o tai iškreipia galutinį rezultatą. Todėl įprasta tokius matavimus atlikti iš abiejų pusių vienu metu, pasitelkiant asistentą su ryšio priemonėmis ir antrą matavimo didelio tikslumo prietaisą.

Kadangi voltmetrai matuoja efektyviąją įtampos vertę, jų rodmenų skirtumas parodys nuostolių dydį, susidarantį aritmetiniu vektorių modulių atimtimi kabelio įvesties ir išvesties vietose.

Kaip pavyzdį mes laikome įtampos transformatoriaus grandines, parodytas viršutinėse nuotraukose. Tarkime, kad tiesinė vertė kabelio įvestyje išmatuota iki artimiausios dešimtosios ir lygi 100,0 voltams, o prie išvesties gnybtų, prijungtų prie apkrovos, ji buvo 99,5 volto. Tai reiškia, kad įtampos nuostoliai yra apibrėžiami kaip 100,0–99,5 = 0,5 V. Perskaičiavus į procentus, jie sudarė 0,5%.

Įtampos nuostolių apskaičiavimo principas

Grįžkime prie kritimo ir įtampos nuostolių vektorių diagramos. Kai kabelio konstrukcija žinoma, jo varža apskaičiuojama pagal srovę nešančios šerdies metalo varžą, storį ir ilgį.

Savitasis laidumas ir ilgis nulemia bendrą laido laidumą. Dažnai skaičiavimui pakanka paimti katalogą su lentelėmis ir pagal tam tikro techninio charakteristikos kabelio prekės ženklą apskaičiuokite abiejų tipų atsparumą (aktyvųjį ir reaktyvųjį).

Žinant abi stačiakampio trikampio kojas, apskaičiuojama hipotenuzė - komplekso atsparumo vertė.

Sukurtas kabelis nominaliai srovei perduoti. Padauginę jo skaitinę vertę iš kompleksinės varžos, sužinosime įtampos kritimo kraštinės kintamumo dydį. Abi kojos apskaičiuojamos panašiai: ak (I ∙ R) ir kс (I ∙ X).

Toliau atliekami paprasti trigonometriniai skaičiavimai. Trikampyje ake koja ae apibrėžiama I ∙ R padauginus iš cos φ, o Δ сkf - šoninio cf ilgio (I ∙ X padauginamas iš sin φ). Atkreipkite dėmesį, kad segmentas cf yra lygus ed segmento ilgiui, kaip ir priešingoje stačiakampio pusėje.

Pridėkite gautą ilgį ae ir red. Sužinome segmento skelbimo ilgį, kuris yra šiek tiek mažesnis nei ab arba įtampos nuostoliai. Dėl mažos bd vertės šią vertę lengviau pamiršti, nei bandyti į ją atsižvelgti atliekant skaičiavimus, o tai beveik visada daroma.

Šis paprastas algoritmas yra pagrindas apskaičiuoti dviejų branduolių kabelį, kai jis tiekiamas su kintama sinusoidine srove. Ši technika veikia su nedideliais nuolatinės srovės grandinių pakeitimais.

Trifazėse linijose, veikiančiose trijų ar keturių laidų kabeliais, kiekvienai fazei taikoma panaši skaičiavimo procedūra. Dėl to jis yra daug sudėtingesnis.

Kaip praktikoje atliekamas skaičiavimas

Laikai, kai tokie skaičiavimai buvo atlikti rankiniu būdu pagal formules, jau seniai praėjo. Projektavimo organizacijos jau seniai naudoja specialias lenteles, grafikus ir diagramas, apibendrintas techniniuose vadovuose. Jie pašalina įprastą darbą atliekant daugybę matematinių operacijų ir susijusias operatoriaus klaidas.

Kaip pavyzdį galime paminėti metodus, išdėstytus viešai prieinamuose kataloguose:

• Fiodorovo elektros tiekimas 1986 m .;

• dėl elektros linijų ir elektros tinklų energijos tiekimo projektavimo darbų, redagavo Bolšmanas, Krupovičius ir Samoveris.

Masiškai įvedus kompiuterius į mūsų gyvenimą, buvo pradėtos kurti įtampos nuostolių skaičiavimo programos, kurios labai palengvino šį procesą. Jie sukurti tiek projektavimo organizacijoms atliekant sudėtingus energijos tiekimo tinklų skaičiavimus, tiek apytiksliai įvertinant preliminarius atskiro kabelio naudojimo rezultatus.

Šiems tikslams skirtų elektrinių svetainių savininkai į savo išteklius įdeda įvairius skaičiuotuvus, kurie leidžia greitai įvertinti skirtingų prekių ženklų kabelių galimybes. Norint juos surasti, pakanka „Google“ paieškoje įvesti atitinkamą užklausą ir pasirinkti vieną iš paslaugų.

Kaip pavyzdį apsvarstykite tokio tipo skaičiuoklės veikimą.

Mes atliksime jam testą ir į atitinkamus laukus įvesime pradinius duomenis:

• kintama srovė;

• aliuminio

• linijos ilgis - 400 m;

• kabelio sekcija - 16 mm kvadratinė (greičiausiai tai ne kabelis, o viena šerdis);

• galios skaičiavimas - 100 W;

• fazių skaičius - 3;

• tinklo įtampa - 100 voltų;

• galios koeficientas - 0,92;

• temperatūra 20 laipsnių.

Paspaudžiame mygtuką „Kabelio įtampos nuostolių apskaičiavimas“ ir žiūrime į paslaugos rezultatą.

Rezultatas buvo gana patikimas: 0,714 volto arba 0,714%.

Pabandykime dar kartą patikrinti tai kitoje svetainėje. Norėdami tai padaryti, eikite į konkuruojančią tarnybą ir įveskite tas pačias vertes.

Dėl to gauname greitą skaičiavimą.

Dabar galite palyginti skirtingų tarnybų rezultatus. 0,714–0,699373 = 0,021 voltai.

Skaičiavimo tikslumas abiem atvejais yra gana priimtinas ne tik norint greitai išanalizuoti kabelio veikimą, bet ir kitais tikslais.

Dviejų internetinių tarnybų darbo palyginimo metodas parodė jų efektyvumą ir duomenų įvedimo klaidų, kurias asmuo gali padaryti netyčia, nebuvimą.

Tačiau atlikus tokį skaičiavimą, dar anksti nusiraminti. Būtina daryti išvadą, kad pasirinktas laidas yra tinkamas darbui tam tikromis darbo sąlygomis. Tam yra techniniai leistinų įtampos nuokrypių nuo normos reikalavimai.

Norminiai dokumentai apie įtampos nuokrypį nuo nominalios vertės

Atsižvelgiant į jų tautybę, vartokite vieną iš šių būdų.

TKP 45–4.04–149—2009 (RB)

Šis dokumentas galioja Baltarusijos Respublikos teritorijoje. Gaudami rezultatą atkreipkite dėmesį į 9.23 punktą.

SP 31-110-2003 (RF)

Pateikiami galiojantys standartai, skirti naudoti Rusijos Federacijos energijos tiekimo įrenginiuose. Apsvarstykite 7.23 punktą.

GOST 13109

1999 m. Sausio 1 d. Pakeistas tarpvalstybinis standartas, nuo 1987 m. GOST 13109. Išanalizuokite pagal 5.3.2 punktą.

Būdai sumažinti laido praradimą

Kai apskaičiuojami įtampos nuostoliai kabelyje ir rezultatas lyginamas su norminių dokumentų reikalavimais, galime daryti išvadą, kad kabelis tinka darbui.

Jei rezultatas parodė, kad klaidos yra pervertintos, tada turite pasirinkti kitą laidą arba nurodyti jo veikimo sąlygas. Praktikoje dažnai pasitaiko tipinis atvejis, kai jau dirbantis kabelis matavimo metodais atskleidžia, kad įtampos nuostoliai jame viršija leistinas normas. Dėl šios priežasties sumažėja energijos tiekimo įrenginių kokybė.

Esant tokiai situacijai, būtina imtis papildomų techninių priemonių, siekiant sumažinti medžiagų sąnaudas, reikalingas visiškai pakeitus kabelį dėl:

1. nesandaraus krovinio apribojimai;

2. Padidinti laidžių laidininkų skerspjūvio plotą;

3. sumažinti darbinio laido ilgį;

4. žemesnė darbinė temperatūra.

Kabelio galios įtaka įtampos nuostoliams

Srovės srautą per laidininką visada lydi šiluma jame, o kaitinimas turi įtakos jo laidumui.Kai per kabelį perduodama didesnė galia, jie, sukurdami aukštą temperatūrą, padidina įtampos nuostolius.

Norint kartais juos sumažinti, kai kuriems vartotojams, gaunantiems elektros energiją kabeliu, pakanka tiesiog išjungti ir paleisti iš naujo kitoje aplinkkelio grandinėje.

Šis metodas yra priimtinas šakotoms grandinėms, kuriose yra daug vartotojų, ir nereikalingoms linijoms jų prijungti.

Kabelio šerdies skerspjūvio ploto padidėjimas

Šis metodas dažnai naudojamas siekiant sumažinti nuostolius įtampos matavimo transformatorių grandinėse. Jei prie darbinio laido prijungsite kitą laidą ir lygiagrečiai sujungsite jų gyslas, srovės suskaidys ir sumažins kiekvieno laido apkrovą. Taip pat sumažėja įtampos nuostoliai ir atkuriamas matavimo sistemos tikslumas.

Naudojant šį metodą, svarbu nepamiršti pakeisti vykdomosios dokumentacijos ir ypač įrengimo schemų, kurias remonto ir techninės priežiūros personalas naudoja periodinei techninei priežiūrai. Tai neleis darbuotojams daryti klaidų.

Sumažintas laido ilgis

Metodas nėra būdingas, tačiau kai kuriais atvejais jis gali būti naudojamas. Faktas yra tas, kad kabelių maršrutų schemos daugelyje išsivysčiusių energetikos įmonių yra nuolat tobulinamos ir tobulinamos atsižvelgiant į tiekiamą įrangą.

Dėl šios priežasties sudaromos galimybės perjungti laidą sumažinus jo ilgį, o tai sumažins susidarančius įtampos nuostolius.

Aplinkos temperatūros įtaka

Kabelio veikimas kambariuose, kuriuose padidėjęs šildymas, pažeidžia šilumos balansą, padidėja jo techninių charakteristikų klaidos. Klojant šalia kitų greitkelių arba naudojant šilumos izoliacijos sluoksnį, gali sumažėti įtampos nuostoliai.

Paprastai kabelių charakteristikas galima efektyviai pagerinti vienu ar keliais būdais, juos sudėtingai pritaikant. Todėl iškilus tokiam poreikiui svarbu apsvarstyti visus galimus problemos sprendimus ir pasirinkti tinkamiausią variantą atsižvelgiant į vietos sąlygas.

Reikėtų nepamiršti, kad kompetentingam elektros energijos valdymui reikalinga nuolatinė veiklos situacijos analizė, numatomi įvykių pokyčiai ir galimybė apskaičiuoti įvairias situacijas. Šios savybės išskiria gerą elektriką nuo bendros paprastų darbininkų masės.