Πώς να υπολογίσετε την απώλεια τάσης καλωδίου

Το ζήτημα της ποιότητας της μετάδοσης και της λήψης ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κατάσταση του εξοπλισμού που εμπλέκεται σε αυτή τη σύνθετη τεχνολογική διαδικασία. Δεδομένου ότι η τεράστια ισχύς μεταφέρεται σε μεγάλες αποστάσεις στον τομέα της ενέργειας, αυξάνονται οι απαιτήσεις στα χαρακτηριστικά των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.

Επιπλέον, δίνεται προσοχή στη μείωση των απωλειών τάσης όχι μόνο σε μεγάλα δίκτυα υψηλής τάσης, αλλά και σε δευτερεύοντα κυκλώματα, για παράδειγμα, μετασχηματιστές μέτρησης τάσης, όπως φαίνεται στη φωτογραφία.

Τα καλώδια των δευτερευόντων κυκλωμάτων του VT από κάθε φάση συλλέγονται σε ένα σημείο - το περίβλημα του τερματικού συγκροτήματος. Από αυτό το διανομέα, που βρίσκεται στον μεσαίο ιστό του εξοπλισμού, τα κυκλώματα τάσης τροφοδοτούνται από ένα ξεχωριστό καλώδιο στο μπλοκ ακροδεκτών του πίνακα που βρίσκεται στο δωμάτιο ρελέ.

Ο πρωτεύων εξοπλισμός ισχύος βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση από τις προστασίες και τις συσκευές μέτρησης που είναι τοποθετημένες σε πάνελ. Το μήκος ενός τέτοιου καλωδίου φτάνει τα 300 ÷ 400 μέτρα. Τέτοιες αποστάσεις οδηγούν σε αισθητές απώλειες τάσης στο εσωτερικό κύκλωμα, οι οποίες μπορούν σοβαρά να υποτιμήσουν τα μετρολογικά χαρακτηριστικά των οργάνων μέτρησης και του συστήματος στο σύνολό του.

Για το λόγο αυτό, η ποιότητα μετατροπής μιας τιμής πρωτογενούς τάσης, π.χ. 330 kV σε δευτερεύουσα τιμή 100 volts με την απαιτούμενη τάξη ακριβείας 0,2 ή 0,5, μπορεί να μην ταιριάζει στα αποδεκτά όρια που απαιτούνται για την αξιόπιστη λειτουργία των συγκροτημάτων και των προστατευτικών μετρήσεων.

Για την εξάλειψη τέτοιων σφαλμάτων κατά τη διάρκεια της φάσης λειτουργίας, όλα τα καλώδια μέτρησης είναι σχεδιασμένα για απώλειες τάσης ακόμη και κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του κυκλώματος ηλεκτρικού εξοπλισμού.

Πώς δημιουργούνται οι απώλειες τάσης

Το καλώδιο αποτελείται από αγώγιμους πυρήνες, κάθε ένα από το οποίο περιβάλλεται από ένα διηλεκτρικό στρώμα. Η όλη δομή τοποθετείται σε σφραγισμένο διηλεκτρικό περίβλημα.

Οι μεταλλικοί αγωγοί βρίσκονται πολύ κοντά ο ένας στον άλλο, πιέζονται σφιχτά από το προστατευτικό περίβλημα. Με ένα μεγάλο μήκος της εθνικής οδού, αρχίζουν να δουλεύουν όπως έναν πυκνωτή με πλάκες φόρτισης. Λόγω της δράσης του, σχηματίζεται χωρητικότητα, η οποία αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της αντίδρασης.

Ως αποτέλεσμα μετασχηματισμών στις περιελίξεις των μετασχηματιστών, των αντιδραστήρων και άλλων στοιχείων με τις επαγωγικές πηγές, η ισχύς της ηλεκτρικής ενέργειας αποκτά έναν επαγωγικό χαρακτήρα. Η αντίσταση αντίστασης του μεταλλικού πυρήνα σχηματίζει το δραστικό συστατικό της ολικής ή πολύπλοκης αντίστασης Ζρ της κάθε φάσης.

Για να λειτουργεί υπό τάση, το καλώδιο συνδέεται με το φορτίο με μια πολύπλοκη αντίσταση Zn σε κάθε πυρήνα.

Κατά τη λειτουργία του καλωδίου σε ένα τριφασικό κύκλωμα σε κατάσταση ονομαστικού φορτίου, τα ρεύματα στις φάσεις L1 ÷ L3 είναι συμμετρικά και ρεύμα ασύμμετρου πολύ κοντά στο μηδέν ρέει στο ουδέτερο σύρμα Ν.

Η σύνθετη αντίσταση των αγωγών όταν το ρεύμα ρέει μέσω αυτών προκαλεί πτώση και απώλεια τάσης στο καλώδιο, μειώνει την τιμή εισόδου του και λόγω του αντιδραστικού συστατικού επίσης εκτρέπεται σε γωνία. Όλα αυτά φαίνονται σχηματικά σε διάγραμμα διανυσμάτων.

Η τάση U2 ενεργεί στην έξοδο καλωδίου, η οποία αποκλίνει από το τρέχον διάνυσμα με γωνία φ και μειώνεται από το μέγεθος της πτώσης I ∙ z από την τιμή εισόδου U1. Με άλλα λόγια, ο φορέας πτώσης τάσης στο καλώδιο σχηματίζεται από τη διέλευση ρεύματος διαμέσου της σύνθετης αντίστασης του αγωγού και ισούται με την τιμή της γεωμετρικής διαφοράς των διανυσμάτων εισόδου και εξόδου.

Για λόγους σαφήνειας, εμφανίζεται σε μεγενθυμένη κλίμακα και υποδεικνύεται από το τμήμα ac ή την υποτείνουσα του ορθογώνιου τριγώνου ack. Τα πόδια του ak και kc υποδηλώνουν την πτώση τάσης κατά μήκος της ενεργού και αντιδραστικής συνιστώσας της αντίστασης του καλωδίου.

Συνεχίζουμε διανοητικά την κατεύθυνση του διανύσματος U2 στη διασταύρωση με την κυκλική γραμμή που σχηματίζεται από τον φορέα U1 από το κέντρο στο σημείο O. Έχουμε τον φορέα ab, με μια γωνία που επαναλαμβάνει την κατεύθυνση του U2 και ένα μήκος ίσο με την αριθμητική διαφορά των ποσοτήτων U1-U2. Αυτή η κλιμακωτή ποσότητα ονομάζεται απώλεια τάσης.

Υπολογίζεται κατά τη διάρκεια της δημιουργίας του έργου και μετράται κατά τη λειτουργία του καλωδίου για την παρακολούθηση της ασφάλειας των τεχνικών του χαρακτηριστικών.

Η αρχή της μέτρησης των απωλειών τάσης στο καλώδιο

Για το πείραμα, είναι απαραίτητο να εκτελεστούν δύο μετρήσεις με ένα βολτόμετρο σε διαφορετικά άκρα: την είσοδο και το φορτίο. Δεδομένου ότι η διαφορά μεταξύ τους θα είναι μικρή, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί συσκευή υψηλής ακρίβειας, κατά προτίμηση κλάσης 0.2.

Το μήκος του καλωδίου μπορεί να είναι μεγάλο, πράγμα που απαιτεί σημαντικό χρόνο για τη μετάβαση από το ένα σημείο στο άλλο. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η τάση στο δίκτυο μπορεί να αλλάξει για διάφορους λόγους, γεγονός που θα παραμορφώσει το τελικό αποτέλεσμα. Ως εκ τούτου, είναι σύνηθες να πραγματοποιούνται ταυτόχρονα τέτοιες μετρήσεις και από τις δύο πλευρές, να εμπλέκεται ένας βοηθός με εγκαταστάσεις επικοινωνίας και μια δεύτερη συσκευή μέτρησης υψηλής ακρίβειας.

Δεδομένου ότι τα βολτόμετρα μετρούν την πραγματική τιμή της τάσης, η διαφορά στις μετρήσεις τους θα υποδεικνύει την ποσότητα της απώλειας που σχηματίζεται από την αριθμητική αφαίρεση των δομοστοιχείων διάνυσμα στην είσοδο και την έξοδο του καλωδίου.

Για παράδειγμα, θεωρούμε τα κυκλώματα μετασχηματιστών τάσης που φαίνονται στις άνω φωτογραφίες. Ας υποθέσουμε ότι η γραμμική τιμή στην είσοδο του καλωδίου μετράται στο πλησιέστερο δέκατο και ίση με τα 100.0 volts και στους ακροδέκτες εξόδου που συνδέονται με το φορτίο ήταν 99.5 volts. Αυτό σημαίνει ότι οι απώλειες τάσης ορίζονται ως 100,0-99,5 = 0,5 V. Όταν μετατρέπονται σε ποσοστά, ανέρχονται σε 0,5%.

Η αρχή του υπολογισμού των απωλειών τάσης

Ας επιστρέψουμε στο διανυσματικό διάγραμμα των διανυσμάτων απώλειας τάσης και απώλειας τάσης. Όταν το σχέδιο καλωδίου είναι γνωστό, η αντίσταση του υπολογίζεται από την αντίσταση, το πάχος και το μήκος του μετάλλου του πυρήνα που μεταφέρει ρεύμα.

Η ειδική αντίσταση και το μήκος καθορίζουν τη συνολική αντίσταση του καλωδίου. Συχνά, για τον υπολογισμό, είναι αρκετό να πάρετε έναν κατάλογο με πίνακες σύμφωνα με το σήμα καλωδίου με ορισμένα τεχνικά χαρακτηριστικά υπολογίστε και τους δύο τύπους αντιστάσεων (ενεργό και αντιδραστικό).

Γνωρίζοντας τα δύο σκέλη ενός ορθογώνιου τριγώνου, υπολογίζεται η hypotenuse - η αξία της σύνθετης αντίστασης.

Για τη μετάδοση ονομαστικού ρεύματος δημιουργείται ένα καλώδιο. Ο πολλαπλασιασμός της αριθμητικής τιμής της σύνθετης αντίστασης, διαπιστώνουμε το μέγεθος της πτώσης τάσης ac. Και τα δύο σκέλη υπολογίζονται παρομοίως: ak (I ∙ R) και kσ (I ∙ X).

Στη συνέχεια, εκτελούνται απλοί τριγωνομετρικοί υπολογισμοί. Στο τρίγωνο ake, το πόδι ae ορίζεται με τον πολλαπλασιασμό του I ∙ r με cos φ, και στο Δ σkf το μήκος της πλευράς cf (I ∙ X πολλαπλασιάζεται με την sin φ). Σημειώστε ότι το τμήμα cf είναι ίσο με το μήκος του τμήματος ed, ως την αντίθετη πλευρά του ορθογωνίου.

Προσθέστε τα ληφθέντα μήκη ae και ed. Ανακαλύπτουμε το μήκος της διαφήμισης τμήματος, η οποία είναι ελαφρώς μικρότερη από την απώλεια ab ή τάσης. Λόγω της μικρής τιμής του bd, αυτή η τιμή είναι ευκολότερη στην παραμέληση από το να προσπαθήσουμε να την λάβουμε υπόψη στους υπολογισμούς, κάτι που σχεδόν πάντα γίνεται.

Αυτός ο απλός αλγόριθμος είναι η βάση για τον υπολογισμό ενός καλωδίου δύο πυρήνων όταν τροφοδοτείται με εναλλασσόμενο ημιτονοειδές ρεύμα. Η τεχνική λειτουργεί με μικρές ρυθμίσεις για κυκλώματα συνεχούς ρεύματος.

Σε τριφασικές γραμμές που λειτουργούν με καλώδια τριών ή τεσσάρων συρμάτων, χρησιμοποιείται μια παρόμοια διαδικασία υπολογισμού για κάθε φάση. Λόγω αυτού, είναι πολύ πιο περίπλοκο.

Πώς γίνεται ο υπολογισμός στην πράξη

Οι χρόνοι κατά τους οποίους αυτοί οι υπολογισμοί έγιναν με το χέρι από τους τύπους έχουν περάσει πολύ καιρό. Οι οργανισμοί σχεδιασμού έχουν χρησιμοποιήσει από καιρό ειδικούς πίνακες, γραφήματα και διαγράμματα που συνοψίζονται στα τεχνικά εγχειρίδια. Εξαλείφουν τη συνήθη εργασία εκτέλεσης πολυάριθμων μαθηματικών λειτουργιών και των σχετικών σφαλμάτων χειριστή.

Για παράδειγμα, μπορούμε να αναφέρουμε τις τεχνικές που παρουσιάζονται σε ευρέως προσβάσιμους καταλόγους:

• Την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος από τον Fedorov το 1986 ·

• για τις εργασίες σχεδιασμού για την τροφοδοσία ηλεκτρικών γραμμών και ηλεκτρικών δικτύων που εκδόθηκαν από τους Bolshman, Krupovich και Samover.

Με τη μαζική εισαγωγή υπολογιστών στη ζωή μας, άρχισαν να αναπτύσσονται προγράμματα για τον υπολογισμό των απωλειών τάσης, γεγονός που διευκόλυνε σε μεγάλο βαθμό αυτή τη διαδικασία. Δημιουργούνται τόσο για την εκτέλεση σύνθετων υπολογισμών δικτύων παροχής ενέργειας από οργανισμούς σχεδιασμού όσο και για την κατά προσέγγιση αξιολόγηση των προκαταρκτικών αποτελεσμάτων χρήσης ενός ξεχωριστού καλωδίου.

Οι ιδιοκτήτες ηλεκτρικών χώρων για τους σκοπούς αυτούς δημοσιεύουν στους πόρους τους διάφορους αριθμομηχανές που σας επιτρέπουν να αξιολογείτε γρήγορα τις δυνατότητες καλωδίων διαφορετικών εμπορικών σημάτων. Για να τα βρείτε, αρκεί στην αναζήτηση Google να εισαγάγετε το αντίστοιχο ερώτημα και να επιλέξετε μία από τις υπηρεσίες.

Για παράδειγμα, εξετάστε τη λειτουργία μιας τέτοιας αριθμομηχανής.

Θα κάνουμε μια δοκιμαστική δοκιμή για αυτόν και θα εισάγουμε τα αρχικά δεδομένα στα κατάλληλα πεδία:

• εναλλασσόμενο ρεύμα.

• αλουμινίου

• μήκος γραμμής - 400 μέτρα.

• τμήμα καλωδίου - τετράγωνο 16 mm (πιθανότατα δεν είναι καλώδιο, αλλά ένας πυρήνας).

• Υπολογισμός ισχύος - 100 W.

• αριθμός φάσεων - 3;

• τάση δικτύου - 100 βολτ?

• συντελεστής ισχύος - 0,92.

• η θερμοκρασία είναι 20 μοίρες.

Πατάμε το κουμπί "Υπολογισμός των απωλειών τάσης στο καλώδιο" και εξετάζουμε το αποτέλεσμα της υπηρεσίας.

Το αποτέλεσμα ήταν αρκετά εύλογο: 0.714 volts ή 0.714%.

Ας προσπαθήσουμε να το ελέγξουμε ξανά σε άλλο ιστότοπο. Για να το κάνετε αυτό, μεταβείτε σε μια ανταγωνιστική υπηρεσία και εισαγάγετε τις ίδιες τιμές.

Ως αποτέλεσμα, έχουμε έναν γρήγορο υπολογισμό.

Τώρα μπορείτε να συγκρίνετε τα αποτελέσματα που εκτελούνται από διαφορετικές υπηρεσίες. 0,714-0,699373 = 0,021 βολτ.

Η ακρίβεια του υπολογισμού και στις δύο περιπτώσεις είναι αρκετά αποδεκτή όχι μόνο για μια γρήγορη ανάλυση της καλωδιακής απόδοσης, αλλά και για άλλους σκοπούς.

Μια μέθοδος σύγκρισης του έργου δύο ηλεκτρονικών υπηρεσιών έδειξε την αποτελεσματικότητά τους και την απουσία σφαλμάτων εισόδου δεδομένων που ένα άτομο μπορεί να διαπράξει απροσεξία.

Ωστόσο, έχοντας εκτελέσει έναν τέτοιο υπολογισμό, είναι πολύ νωρίς για να ηρεμήσουμε. Είναι απαραίτητο να συμπεράνουμε ότι το επιλεγμένο καλώδιο είναι κατάλληλο για λειτουργία υπό συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας. Για το σκοπό αυτό υπάρχουν τεχνικές απαιτήσεις για επιτρεπτές αποκλίσεις τάσης από την κανονική.

Κανονιστικά έγγραφα σχετικά με την απόκλιση της τάσης από την ονομαστική τιμή

Ανάλογα με την εθνικότητά τους, χρησιμοποιήστε ένα από τα παρακάτω.

TKP 45-4.04-149-2009 (RB)

Το έγγραφο ισχύει στο έδαφος της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας. Όταν λαμβάνετε το αποτέλεσμα, δώστε προσοχή στη ρήτρα 9.23.

SP 31-110-2003 (RF)

Τα ισχύοντα πρότυπα παρέχονται για χρήση σε εγκαταστάσεις παροχής ρεύματος της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Εξετάστε τη ρήτρα 7.23.

GOST 13109

Αντικαταστάθηκε την 1η Ιανουαρίου 1999, το διακρατικό πρότυπο GOST 13109 από το 1987. Αναλύστε σύμφωνα με την παράγραφο 5.3.2.

Τρόποι για τη μείωση της απώλειας καλωδίων

Όταν ο υπολογισμός των απωλειών τάσης στο καλώδιο γίνεται και το αποτέλεσμα συγκρίνεται με τις απαιτήσεις των κανονιστικών εγγράφων, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το καλώδιο είναι κατάλληλο για εργασία.

Εάν το αποτέλεσμα έδειξε ότι τα λάθη έχουν υπερεκτιμηθεί, τότε πρέπει να επιλέξετε άλλο καλώδιο ή να καθορίσετε τις συνθήκες λειτουργίας του. Στην πράξη, μια τυπική περίπτωση παρουσιάζεται συχνά όταν ήδη λειτουργεί το καλώδιο που αποκαλύπτεται με μεθόδους μέτρησης ότι οι απώλειες τάσης σε αυτό υπερβαίνουν τους επιτρεπόμενους κανόνες. Εξαιτίας αυτού, μειώνεται η ποιότητα των εγκαταστάσεων παροχής ενέργειας.

Σε μια τέτοια κατάσταση, είναι απαραίτητο να ληφθούν πρόσθετα τεχνικά μέτρα για τη μείωση του κόστους υλικών που απαιτείται για την πλήρη αντικατάσταση του καλωδίου λόγω:

1. Περιορισμοί στη διαρροή φορτίου.

2. αύξηση της διατομής των αγώγιμων αγωγών.

3. Μειώστε το μήκος του καλωδίου εργασίας.

4. χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας.

Η επίδραση της ισχύος του καλωδίου στην απώλεια τάσης

Η ροή ρεύματος μέσω του αγωγού συνοδεύεται πάντοτε από τη θερμότητά του και η θέρμανση επηρεάζει την αγωγιμότητα του.Όταν μεταδίδεται αυξημένη ισχύς μέσω του καλωδίου, δημιουργώντας υψηλή θερμοκρασία, αυξάνουν τις απώλειες τάσης.

Για να τα μειώσουμε μερικές φορές, είναι αρκετό για ορισμένους καταναλωτές που λαμβάνουν ηλεκτρική ενέργεια μέσω καλωδίου απλά να απενεργοποιήσουν και να επανεκκινήσουν σε άλλη αλυσίδα παράκαμψης.

Αυτή η μέθοδος είναι αποδεκτή για διακλαδισμένα κυκλώματα με μεγάλο αριθμό καταναλωτών και πλεονασματικές γραμμές για τη σύνδεσή τους.

Η αύξηση της διατομής του πυρήνα του καλωδίου

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συχνά για τη μείωση των απωλειών στα κυκλώματα των μετασχηματιστών μέτρησης τάσης. Εάν συνδέσετε ένα άλλο καλώδιο σε ένα καλώδιο εργασίας και συνδέσετε τους πυρήνες τους παράλληλα, τα ρεύματα θα χωριστούν και θα μειώσουν το φορτίο σε κάθε σύρμα. Οι απώλειες τάσης μειώνονται επίσης και αποκαθίσταται η ακρίβεια του συστήματος μέτρησης.

Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, είναι σημαντικό να μην ξεχάσετε να κάνετε αλλαγές στην εκτελεστική τεκμηρίωση και ιδιαίτερα στα διαγράμματα εγκατάστασης που χρησιμοποιούνται από το προσωπικό επισκευής και συντήρησης για τη διεξαγωγή περιοδικής συντήρησης. Αυτό θα αποτρέψει τους εργαζομένους από λάθη.

Μειωμένο μήκος καλωδίου

Η μέθοδος δεν είναι τυπική, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Το γεγονός είναι ότι τα προγράμματα δρομολόγησης καλωδίων σε πολλές ανεπτυγμένες επιχειρήσεις ενέργειας αναπτύσσονται και βελτιώνονται συνεχώς σε σχέση με τον παραδοθέντα εξοπλισμό.

Λόγω αυτού, δημιουργούνται ευκαιρίες για τη μετατόπιση του καλωδίου με μείωση του μήκους του, γεγονός που θα μειώσει την απώλεια της τάσης που προκύπτει.

Επίδραση της θερμοκρασίας περιβάλλοντος

Η λειτουργία του καλωδίου σε δωμάτια με αυξημένη θέρμανση οδηγεί σε παραβίαση του ισοζυγίου θερμότητας, αύξηση των σφαλμάτων των τεχνικών χαρακτηριστικών του. Η τοποθέτηση κατά μήκος άλλων εθνικών οδών ή η χρήση θερμομονωτικής στρώσης μπορεί να μειώσει τις απώλειες τάσης.

Κατά κανόνα, είναι δυνατή η αποτελεσματική βελτίωση των χαρακτηριστικών του καλωδίου με έναν ή περισσότερους τρόπους με την περίπλοκη εφαρμογή τους. Επομένως, όταν προκύψει μια τέτοια ανάγκη, είναι σημαντικό να εξετάσετε όλες τις πιθανές λύσεις στο πρόβλημα και να επιλέξετε την καταλληλότερη επιλογή για τις τοπικές συνθήκες.

Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η αρμόδια διοίκηση της ηλεκτρικής οικονομίας απαιτεί συνεχή ανάλυση της επιχειρησιακής κατάστασης, πρόβλεψη της εξέλιξης των γεγονότων και ικανότητα υπολογισμού διαφόρων καταστάσεων. Αυτές οι ιδιότητες διακρίνουν έναν καλό ηλεκτρολόγο από τη γενική μάζα των απλών εργαζομένων.