Kā aprēķināt kabeļa sprieguma zudumus

Jautājums par elektroenerģijas pārvades un saņemšanas kvalitāti lielā mērā ir atkarīgs no aprīkojuma stāvokļa, kas ir iesaistīts šajā sarežģītajā tehnoloģiskajā procesā. Tā kā enerģijas nozarē milzīga enerģija tiek transportēta lielos attālumos, paaugstinātas prasības tiek izvirzītas elektrolīniju īpašībām.

Turklāt, lai samazinātu sprieguma zudumus, pastāvīgi tiek pievērsta uzmanība ne tikai ilgstošam augstsprieguma tīklam, bet arī sekundārajās ķēdēs, piemēram, sprieguma mērīšanas transformatoriem, kā parādīts fotoattēlā.

VT sekundāro ķēžu kabeļi no katras fāzes tiek savākti vienā vietā - spaiļu montāžas skapī. No šī slēdža, kas atrodas uz iekārtas vidējā masta, sprieguma ķēdes ar atsevišķu kabeli tiek padotas uz paneļa spaiļu bloku, kas atrodas releja telpā.

Jaudas primārais aprīkojums atrodas ievērojamā attālumā no aizsargiem un mērierīcēm, kas uzstādītas uz paneļiem. Šāda kabeļa garums sasniedz 300 ÷ 400 metrus. Šādi attālumi rada ievērojamus sprieguma zudumus iekšējā ķēdē, kas var nopietni par zemu novērtēt mērinstrumentu un visas sistēmas metroloģiskos parametrus.

Šī iemesla dēļ primārā sprieguma vērtības, piemēram, 330 kV, konvertēšanas uz sekundāro vērtību 100 volti ar nepieciešamo precizitātes klasi 0,2 vai 0,5 konvertēšanas kvalitāte var neatbilst pieļaujamajām robežām, kas vajadzīgas mērīšanas kompleksu un aizsardzības drošai darbībai.

Lai novērstu šādas kļūdas darbības fāzē, visi mērīšanas kabeļi ir paredzēti sprieguma zudumiem pat elektroiekārtu ķēdes projektēšanas laikā.

Kā tiek radīti sprieguma zudumi

Kabelis sastāv no vadošām serdēm, no kurām katra ir ieskauta dielektriskā slānī. Visa struktūra ir ievietota noslēgtā dielektriskā apvalkā.

Metāla vadītāji atrodas diezgan tuvu viens otram, cieši piespiežot aizsargapvalku. Ar lielu šosejas garumu viņi sāk strādāt kā kondensators ar uzlādes plāksnēm. Pateicoties tā darbībai, veidojas kapacitāte, kas ir neatņemama reaktīvās sastāvdaļas.

Transformatoru, transformatoru, reaktoru un citu elementu ar induktivitāti tinumu rezultātā, elektriskās enerģijas jauda iegūst induktīvu raksturu. Metāla serdes pretestība veido katras fāzes kopējās vai kompleksās pretestības Zп aktīvo komponentu.

Lai darbotos zem sprieguma, kabelis ir savienots ar slodzi ar pilnu kompleksu pretestību Zн katrā serdē.

Kabeļa darbības laikā trīsfāžu ķēdē ar nominālo slodzes režīmu fāzēs L1 ÷ L3 strāvas ir simetriskas, un neitrālā stieplē N plūst līdzsvara strāva, kas ir ļoti tuvu nullei.

Sarežģīta vadītāju pretestība, kad caur tiem plūst strāva, izraisa kritumu un sprieguma zudumus kabelī, samazina tā ieejas vērtību, un reaktīvās sastāvdaļas dēļ tā arī novirzās leņķī. Tas viss shematiski parādīts vektoru diagrammā.

Spriegums U2 darbojas pie kabeļa izejas, kas novirzās no strāvas vektora par leņķi φ un tiek samazināts par krituma I ∙ z lielumu no ieejas vērtības U1. Citiem vārdiem sakot, sprieguma krituma vektors kabelī tiek veidots ar strāvas pāreju caur diriģenta komplekso pretestību un ir vienāds ar ieejas un izejas vektoru ģeometriskās atšķirības vērtību.

Skaidrības labad tas tiek parādīts palielinātā mērogā, un to norāda ar ac segmentu vai taisnstūra trīsstūra aizmugurējās daļas hipotenūzi. Tās kājas ak un kc apzīmē sprieguma kritumu visā kabeļa pretestības aktīvajā un reaktīvajā komponentā.

Mēs garīgi turpinām vektora U2 virzienu uz krustojumu ar apļa līniju, ko veido vektors U1 no centra punktā O. Mums ir vektors ab, ar leņķi, kas atkārto U2 virzienu, un garums, kas vienāds ar vērtību U1-U2 aritmētisko starpību. Šo skalāro daudzumu sauc par sprieguma zudumu.

To aprēķina projekta izveidošanas laikā un mēra kabeļa darbības laikā, lai uzraudzītu tā tehnisko parametru drošību.

Kabeļa sprieguma zudumu mērīšanas princips

Eksperimentam ir jāveic divi mērījumi ar voltmetru dažādos galos: ieeja un slodze. Tā kā atšķirība starp tām būs neliela, ir jāizmanto augstas precizitātes ierīce, vēlams, klases 0.2.

Kabeļa garums var būt liels, un pārejai no vienas vietas uz citu būs vajadzīgs daudz laika. Šajā periodā dažādu iemeslu dēļ spriegums tīklā var mainīties, kas izkropļos gala rezultātu. Tāpēc parasti ir ieteicams šādus mērījumus veikt abās pusēs vienlaikus, iesaistot palīgu ar sakaru iekārtām un otru mērīšanas augstas precizitātes ierīci.

Tā kā voltmetri mēra faktisko sprieguma lielumu, to rādījumu atšķirība norāda zaudējumu lielumu, ko rada vektora moduļu aritmētiskā atņemšana pie kabeļa ieejas un izejas.

Kā piemēru mēs uzskatām sprieguma transformatora shēmas, kas parādītas augšējos fotoattēlos. Pieņemsim, ka lineārā vērtība kabeļa ieejā tiek mērīta ar desmitdaļu precizitāti un vienāda ar 100,0 voltiem, un izejas spailēs, kas savienotas ar slodzi, tā bija 99,5 volti. Tas nozīmē, ka sprieguma zudumi tiek definēti kā 100,0-99,5 = 0,5 V. Pārrēķinot procentos, tie sasniedza 0,5%.

Sprieguma zudumu aprēķināšanas princips

Atgriezīsimies kritumu un sprieguma zudumu vektoru diagrammā. Kad kabeļa dizains ir zināms, tā pretestību aprēķina no strāvu nesošās serdes metāla pretestības, biezuma un garuma.

Īpatnējā reaģētspēja un garums nosaka kopējo kabeļa reaģētspēju. Bieži vien aprēķiniem pietiek ar direktoriju ar tabulām un atbilstoši kabeļa markai ar noteiktiem tehniskajiem parametriem aprēķiniet abu veidu pretestības (aktīvās un reaktīvās).

Zinot abas taisna leņķa trīsstūra kājas, tiek aprēķināta hipotenūza - kompleksa pretestības vērtība.

Nominālās strāvas pārvadei tiek izveidots kabelis. Reizinot tā skaitlisko vērtību ar komplekso pretestību, noskaidrojam sprieguma krituma puses ac lielumu. Abas kājas aprēķina līdzīgi: ak (I ∙ R) un kс (I ∙ X).

Tālāk tiek veikti vienkārši trigonometriskie aprēķini. Trijstūrī ake kāju ae definē, reizinot I ∙ R ar cos φ, un Δ сkf - sānu cf garumu (I ∙ X reizina ar grēku φ). Lūdzu, ņemiet vērā, ka segmenta cf ir vienāds ar rediģētā segmenta garumu kā taisnstūra pretējā puse.

Pievienojiet iegūto garumu ae un ed. Mēs uzzinām segmenta reklāmas garumu, kas ir nedaudz mazāks par ab vai sprieguma zudumu. Nelielas bd vērtības dēļ šo vērtību ir vieglāk atstāt novārtā nekā mēģināt to ņemt vērā aprēķinos, ko gandrīz vienmēr dara.

Šis vienkāršais algoritms ir pamats divu kodolu kabeļa aprēķināšanai, ja tas tiek piegādāts ar mainīgu sinusoidālu strāvu. Metode darbojas ar nelielām līdzstrāvas ķēžu korekcijām.

Trīsfāžu līnijās, kas darbojas ar trīs vai četru vadu kabeļiem, katrai fāzei tiek izmantota līdzīga aprēķina procedūra. Sakarā ar to tas ir daudz sarežģītāk.

Kā aprēķins tiek veikts praksē

Laiki, kad šādi aprēķini tika veikti manuāli, izmantojot formulas, jau sen pagājuši. Projektēšanas organizācijas jau sen izmanto īpašas tabulas, grafikus un diagrammas, kas apkopotas tehniskajās rokasgrāmatās. Tie novērš ikdienas matemātisko operāciju veikšanu un ar tām saistītās operatora kļūdas.

Kā piemēru mēs varam minēt paņēmienus, kas izklāstīti publiski pieejamos direktorijos:

• Fjodorova elektrības padeve 1986. gadā;

• par lielinieku un elektrisko tīklu energoapgādes projektēšanas darbiem, ko sagatavojuši Boļšmans, Krupovičs un Samoveris.

Līdz ar masveida datoru ieviešanu mūsu dzīvē, tika izstrādātas programmas sprieguma zudumu aprēķināšanai, kas ievērojami atviegloja šo procesu. Tie ir izveidoti gan projektēšanas organizāciju veiktiem sarežģītiem energoapgādes tīklu aprēķiniem, gan aptuvenam atsevišķa kabeļa lietošanas provizorisko rezultātu novērtējumam.

Šim nolūkam paredzētu elektrisko vietu īpašnieki uz saviem resursiem izliek dažādus kalkulatorus, kas ļauj ātri novērtēt dažādu zīmolu kabeļu iespējas. Lai tos atrastu, pietiek ar Google meklēšanu, lai ievadītu atbilstošo vaicājumu un izvēlētos kādu no pakalpojumiem.

Kā piemēru apsveriet šāda veida kalkulatora darbību.

Mēs viņam veiksim testa pārbaudi un ievadīsim sākotnējos datus attiecīgajos laukos:

• maiņstrāva;

• alumīnijs

• līnijas garums - 400 m;

• kabeļa sekcija - kvadrāts 16 mm (visticamāk, tas nav kabelis, bet viens kodols);

• jaudas aprēķins - 100 W;

• fāžu skaits - 3;

• tīkla spriegums - 100 volti;

• jaudas koeficients - 0,92;

• temperatūra ir 20 grādi.

Nospiežam pogu “Sprieguma zudumu aprēķins kabeli” un skatāmies uz pakalpojuma rezultātu.

Rezultāts bija diezgan ticams: 0,714 volti jeb 0,714%.

Mēģināsim to vēlreiz pārbaudīt citā vietnē. Lai to izdarītu, dodieties uz konkurējošo pakalpojumu un ievadiet tās pašas vērtības.

Rezultātā mēs iegūstam ātru aprēķinu.

Tagad jūs varat salīdzināt dažādu pakalpojumu sniegtos rezultātus. 0,714–0,699373 = 0,021 volts.

Aprēķina precizitāte abos gadījumos ir diezgan pieņemama ne tikai kabeļa veiktspējas ātrai analīzei, bet arī citiem mērķiem.

Divu tiešsaistes pakalpojumu darba salīdzināšanas metode parādīja to efektivitāti un datu ievades kļūdu neesamību, ko persona var pieļaut neuzmanības dēļ.

Tomēr pēc šāda aprēķina veikšanas ir pāragri nomierināties. Jāsecina, ka izvēlētais kabelis ir piemērots darbam īpašos darbības apstākļos. Šim nolūkam ir noteiktas tehniskās prasības pieļaujamajām sprieguma novirzēm no normas.

Normatīvie dokumenti par sprieguma novirzi no nominālās vērtības

Atkarībā no viņu tautības izmantojiet vienu no šīm iespējām.

TKP 45–4,04–149—2009 (RB)

Šis dokuments ir derīgs Baltkrievijas Republikas teritorijā. Saņemot rezultātu, pievērsiet uzmanību 9.23. Punktam.

SP 31-110-2003 (RF)

Pašreizējie standarti ir paredzēti izmantošanai Krievijas Federācijas energoapgādes objektos. Apsveriet 7.23. Punktu.

GOST 13109

1999. gada 1. janvārī aizstāts starpvalstu standarts, GOST 13109, sākot ar 1987. gadu. Analizē saskaņā ar 5.3.2.

Veidi, kā samazināt kabeļa zudumus

Kad tiek veikts sprieguma zudumu aprēķins kabelī un rezultāts tiek salīdzināts ar normatīvo dokumentu prasībām, mēs varam secināt, ka kabelis ir piemērots darbam.

Ja rezultāts parādīja, ka kļūdas tiek pārvērtētas, tad jums jāizvēlas cits kabelis vai jānorāda tā darbības nosacījumi. Praksē bieži sastopams tipisks gadījums, kad jau strādājošs kabelis ar mērīšanas metodēm atklāj, ka sprieguma zudumi tajā pārsniedz pieļaujamās normas. Sakarā ar to tiek samazināta energoapgādes iespēju kvalitāte.

Šādā situācijā ir jāveic papildu tehniskie pasākumi, lai samazinātu materiālu izmaksas, kas vajadzīgas pilnīgai kabeļa nomaiņai, sakarā ar:

1) kravas noplūdes ierobežojumi;

2. palielinot vadošo vadītāju šķērsgriezuma laukumu;

3. samazināt darba kabeļa garumu;

4. zemāka darba temperatūra.

Kabeļa enerģijas ietekme uz sprieguma zudumiem

Strāvas plūsmu caur vadītāju vienmēr pavada siltuma izdalīšana tajā, un sildīšana ietekmē tā vadītspēju.Kad caur kabeli tiek pārsūtīta palielināta jauda, ​​tie, radot augstu temperatūru, palielina sprieguma zudumus.

Lai tos dažreiz samazinātu, pietiek ar to, ka daži patērētāji, kuri saņem elektrību caur kabeli, vienkārši izslēdzas un restartējas citā apvedceļa ķēdē.

Šī metode ir pieņemama sazarotām shēmām ar lielu patērētāju skaitu un liekām līnijām to savienošanai.

Kabeļa serdes šķērsgriezuma laukuma palielināšanās

Šo metodi bieži izmanto, lai samazinātu zudumus sprieguma mērīšanas transformatoru ķēdēs. Ja pievienojat citu kabeli strādājošam kabelim un paralēli pievienojat to serdeņus, strāvas sadalīsies un samazinās slodzi katrā vadā. Tiek samazināti arī sprieguma zudumi un tiek atjaunota mērīšanas sistēmas precizitāte.

Izmantojot šo metodi, ir svarīgi neaizmirst veikt izmaiņas izpilddokumentācijā un it īpaši uzstādīšanas shēmās, kuras remonta un apkopes personāls izmanto periodiskas apkopes veikšanai. Tas neļaus darbiniekiem pieļaut kļūdas.

Samazināts kabeļa garums

Metode nav tipiska, taču dažos gadījumos to var izmantot. Fakts ir tāds, ka kabeļu maršrutēšanas shēmas daudzos attīstītos enerģētikas uzņēmumos tiek nepārtraukti attīstītas un pilnveidotas attiecībā uz piegādātajām iekārtām.

Sakarā ar to tiek radītas iespējas kabeli nobīdīt, samazinot tā garumu, kas samazinās radītos sprieguma zaudējumus.

Apkārtējās temperatūras ietekme

Kabeļa darbība telpās ar paaugstinātu apkuri noved pie siltuma bilances pārkāpuma, tā tehnisko parametru kļūdu palielināšanās. Ieklāšana pa citām automaģistrālēm vai siltumizolācijas slāņa izmantošana var samazināt sprieguma zudumus.

Parasti ir iespējams efektīvi uzlabot kabeļu raksturlielumus vienā vai vairākos veidos, izmantojot to sarežģīto pielietojumu. Tāpēc, kad rodas šāda vajadzība, ir svarīgi apsvērt visus iespējamos problēmas risinājumus un izvēlēties vietējiem apstākļiem piemērotāko variantu.

Jāpatur prātā, ka kompetentajai elektroenerģijas vadībai nepieciešama pastāvīga operatīvās situācijas analīze, notikumu attīstības paredzēšana un spēja aprēķināt dažādas situācijas. Šīs īpašības atšķir labu elektriķi no parasto strādnieku kopējās masas.