Bagaimana mengira kehilangan voltan kabel

Isu kualiti penghantaran dan penerimaan tenaga elektrik sebahagian besarnya bergantung kepada keadaan peralatan yang terlibat dalam proses teknologi yang rumit ini. Oleh kerana kuasa yang besar diangkut dalam jarak jauh dalam sektor tenaga, peningkatan permintaan diletakkan pada ciri-ciri garis kuasa.

Selain itu, perhatian diberikan kepada pengurangan kehilangan voltan bukan sahaja pada sesalur voltan tinggi panjang, tetapi juga dalam litar sekunder, contohnya, pengubah voltan mengukur, seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Kabel litar sekunder VT dari setiap fasa dikumpulkan di satu tempat - kabinet pemasangan terminal. Dari suis ini, terletak di tiang tengah peralatan, litar voltan disalurkan oleh kabel yang berasingan ke blok terminal panel yang terletak di ruang geganti.

Peralatan utama kuasa terletak pada jarak yang jauh dari perlindungan dan alat pengukur yang dipasang pada panel. Panjang kabel seperti ini mencapai 300 ÷ 400 meter. Jarak sedemikian membawa kepada kehilangan voltan yang ketara dalam litar dalaman, yang serius boleh meremehkan ciri-ciri metrologi alat pengukur dan sistem secara keseluruhannya.

Atas sebab ini, mutu penukaran nilai voltan utama, contohnya, 330 kV kepada nilai sekunder 100 volt dengan kelas ketepatan yang diperlukan 0.2 atau 0.5, mungkin tidak sesuai dengan had yang boleh diterima untuk pengendalian kompleks dan perlindungan yang boleh dipercayai.

Untuk menghapuskan kesilapan sedemikian semasa fasa operasi, semua kabel pengukur direka untuk kerugian voltan walaupun semasa reka bentuk litar peralatan elektrik.

Bagaimana kerugian voltan dibuat

Kabel ini terdiri daripada teras konduktif, masing-masing dikelilingi oleh lapisan dielektrik. Seluruh struktur diletakkan di dalam selongsong dielektrik yang dimeterai.

Konduktor logam terletak agak rapat antara satu sama lain, ditekan ketat oleh sarung pelindung. Dengan panjang lebuh raya, mereka mula bekerja seperti kapasitor dengan plat caj. Oleh kerana tindakannya, kapasitansi dibentuk, yang merupakan sebahagian daripada reaktif.

Hasil daripada transformasi pada lilitan transformer, reaktor dan elemen lain dengan induktansi, kuasa tenaga elektrik memperoleh sifat induktif. Rintangan rintangan logam teras membentuk komponen aktif rintangan total atau kompleks Zp bagi setiap fasa.

Untuk beroperasi di bawah voltan, kabel disambungkan ke beban dengan rintangan kompleks penuh pada setiap teras.

Semasa operasi kabel dalam litar tiga fasa dengan mod beban nominal, arus dalam fasa L1 ÷ L3 adalah simetri, dan arus tidak seimbang sangat dekat dengan arus sifar dalam wayar N neutral.

Rintangan kompleks konduktor semasa arus mengalir melalui mereka menyebabkan kejatuhan dan penurunan voltan dalam kabel, mengurangkan nilai inputnya, dan kerana komponen reaktif ia juga memesongkan sudut. Semua ini ditunjukkan secara skematik dalam gambarajah vektor.

Voltan U2 bertindak pada output kabel, yang menyimpang dari vektor semasa dengan sudut φ dan dikurangkan dengan nilai drop I ∙ z dari nilai input U1. Dalam erti kata lain, vektor drop voltan dalam kabel dibentuk oleh laluan semasa melalui rintangan kompleks konduktor dan sama dengan nilai perbezaan geometrik vektor input dan output.

Untuk kejelasan, ia ditunjukkan pada skala yang diperbesar dan ditunjukkan oleh segmen ac atau hipotenus segi tiga segiempat tepat. Kaki ak dan kc menunjukkan penurunan voltan merentasi komponen aktif dan reaktif rintangan kabel.

Kami secara mental meneruskan arah vektor U2 ke persimpangan dengan garis bulatan yang dibentuk oleh vektor U1 dari pusat pada titik O. Kami mempunyai vektor ab, dengan sudut mengulang arah U2 dan panjang sama dengan perbezaan aritmetik kuantiti U1-U2. Kuantiti skalar ini dipanggil kehilangan voltan.

Ia dikira semasa penciptaan projek dan diukur semasa operasi kabel untuk memantau keselamatan ciri-ciri teknikalnya.

Prinsip mengukur kerugian voltan dalam kabel

Untuk eksperimen, perlu melakukan dua ukuran dengan voltmeter pada hujung yang berlainan: input dan beban. Oleh kerana perbezaan di antara mereka akan menjadi kecil, perlu menggunakan peranti berkepala tinggi, lebih baik dari kelas 0.2.

Panjang kabel boleh menjadi besar, yang memerlukan masa yang lama untuk peralihan dari satu tempat ke tempat lain. Dalam tempoh ini, voltan dalam rangkaian boleh berubah dengan pelbagai sebab, yang akan memesongkan keputusan akhir. Oleh itu, adalah kebiasaan untuk menjalankan pengukuran tersebut pada kedua-dua belah pihak secara serentak, untuk melibatkan pembantu dengan kemudahan komunikasi dan mengukur peranti kepersisan tinggi kedua.

Oleh kerana voltmeters mengukur nilai voltan yang berkesan, perbezaan dalam pembacaan mereka akan menunjukkan jumlah kerugian yang dibentuk oleh pengurangan aritmetik modul vektor pada input dan output kabel.

Sebagai contoh, kita menganggap litar pengubah voltan yang ditunjukkan dalam foto atas. Katakan bahawa nilai linear pada input kabel diukur kepada kesepuluh yang terdekat dan bersamaan dengan 100.0 volt, dan pada terminal keluaran yang disambungkan kepada beban, ia adalah 99.5 volt. Ini bermakna kerugian voltan ditakrifkan sebagai 100.0-99.5 = 0.5 V. Apabila ditukar kepada peratusan, ia berjumlah 0.5%.

Prinsip mengira kerugian voltan

Marilah kita kembali ke rajah vektor vektor penurunan dan voltan. Apabila reka bentuk kabel diketahui, daya tahannya dikira dari ketahanan, ketebalan dan panjang logam teras yang membawa semasa.

Reaktansi dan panjang spesifik menentukan jumlah reaktansi kabel. Sering kali, untuk pengiraan, cukup cukup untuk mengambil direktori dengan jadual dan mengikut jenama kabel dengan ciri teknikal tertentu kir kedua-dua jenis rintangan (aktif dan reaktif).

Mengetahui kedua-dua kaki segitiga bersudut tepat, hypotenuse dikira - nilai rintangan kompleks.

Kabel dibuat untuk menghantar arus nominal. Mengalikan nilai berangka dengan rintangan yang kompleks, kita dapati magnitud voltan sampingan voltan. Kedua-dua kaki dihitung dengan sama: ak (I ∙ R) dan ks (I ∙ X).

Seterusnya, pengiraan trigonometri mudah dilakukan. Dalam ake segitiga, kaki a didefinisikan dengan mendarabkan I ∙ R oleh cos φ, dan dalam Δkkf panjang sisi cf (I ∙ X didarab dengan sin φ). Sila ambil perhatian bahawa segmen cf adalah sama dengan panjang segmen ed, sebagai sisi bertentangan dengan segi empat tepat.

Tambah panjang yang diperolehi dan ed. Kami mengetahui panjang iklan segmen, yang sedikit kurang daripada ab atau kehilangan voltan. Oleh kerana nilai bd yang kecil, nilai ini lebih mudah diabaikan daripada cuba mengambil kira dalam pengiraan, yang hampir selalu dilakukan.

Algoritma mudah ini adalah asas untuk mengira kabel dua teras apabila dibekalkan dengan arus sinusoidal. Teknik ini berfungsi dengan penyesuaian kecil untuk litar DC.

Dalam garisan tiga fasa yang beroperasi pada kabel tiga atau empat kabel, prosedur pengiraan yang sama digunakan untuk setiap fasa. Oleh kerana itu, ia lebih rumit.

Bagaimana pengiraan dijalankan dalam amalan

Masa-masa ketika pengiraan tersebut dilakukan secara manual oleh formula telah lama berlalu. Organisasi reka bentuk telah lama menggunakan jadual khas, grafik, dan gambar rajah yang dirangkum dalam manual teknikal. Mereka menghapuskan kerja rutin menjalankan banyak operasi matematik dan kesilapan pengendali yang berkaitan.

Sebagai contoh, kita boleh memetik teknik-teknik yang disediakan di dalam direktori umum yang boleh diakses:

• Bekalan elektrik Fedorov pada tahun 1986;

• pada kerja reka bentuk untuk bekalan kuasa talian kuasa dan rangkaian elektrik disunting oleh Bolshman, Krupovich dan Samover.

Dengan pengenalan komputer secara besar-besaran dalam kehidupan kita, program untuk mengira kerugian voltan mula dibangunkan, yang sangat memudahkan proses ini. Mereka dicipta baik untuk melakukan pengiraan kompleks rangkaian bekalan kuasa oleh organisasi reka bentuk, dan untuk taksiran anggaran keputusan awal menggunakan kabel yang berasingan.

Pemilik tapak elektrik untuk tujuan ini menempatkan pelbagai kalkulator pada sumber mereka yang membolehkan anda dengan cepat menilai keupayaan kabel jenama yang berbeza. Untuk mencari mereka sudah cukup dalam carian Google untuk memasukkan pertanyaan yang sama dan memilih salah satu perkhidmatan.

Sebagai contoh, pertimbangkan pengoperasian kalkulator seperti ini.

Kami akan membuatnya ujian ujian dan masukkan data awal dalam bidang yang sesuai:

• arus bergantian;

• aluminium

• panjang talian - 400 m;

• seksyen kabel - 16 mm persegi (kemungkinan besar ia bukan kabel, tetapi satu teras);

• pengiraan kuasa - 100 W;

• bilangan fasa - 3;

• voltan rangkaian - 100 volt;

• faktor kuasa - 0.92;

• suhu adalah 20 darjah.

Kami menekan butang "Pengiraan kehilangan voltan dalam kabel" dan melihat hasil perkhidmatan.

Hasilnya agak masuk akal: 0.714 volt atau 0.714%.

Mari cuba menyemak semulanya di tapak lain. Untuk melakukan ini, pergi ke perkhidmatan yang bersaing dan masukkan nilai yang sama.

Akibatnya, kita mendapat pengiraan yang cepat.

Sekarang anda boleh membandingkan hasil yang dilakukan oleh perkhidmatan yang berbeza. 0.714-0.699373 = 0.021 volt.

Ketepatan pengiraan dalam kedua-dua kes adalah agak boleh diterima bukan sahaja untuk analisis cepat prestasi kabel, tetapi juga untuk tujuan lain.

Satu kaedah membandingkan kerja dua perkhidmatan dalam talian menunjukkan kecekapan mereka dan ketiadaan kesalahan masuk data yang seseorang boleh melakukan dengan tidak masuk akal.

Walau bagaimanapun, setelah melakukan pengiraan sedemikian, terlalu awal untuk menenangkan diri. Ia perlu membuat kesimpulan bahawa kabel yang dipilih sesuai untuk operasi di bawah keadaan operasi tertentu. Untuk ini, terdapat keperluan teknikal untuk penyimpangan voltan yang dibenarkan dari norma.

Dokumen normatif mengenai sisihan voltan daripada nilai nominal

Bergantung kepada kewarganegaraan mereka, gunakan salah satu daripada yang berikut.

TKP 45-4.04-149-2009 (RB)

Dokumen ini sah di wilayah Republik Belarus. Apabila menerima keputusan, berikan perhatian kepada klausa 9.23.

SP 31-110-2003 (RF)

Piawaian semasa disediakan untuk digunakan di kemudahan bekalan elektrik Persekutuan Rusia. Pertimbangkan klausa 7.23.

GOST 13109

Digantikan pada 1 Januari 1999, standard interstate, GOST 13109 dari tahun 1987. Menganalisis mengikut perenggan 5.3.2.

Cara untuk mengurangkan kehilangan kabel

Apabila pengiraan kehilangan voltan dalam kabel dibuat dan hasilnya dibandingkan dengan keperluan dokumen pengawalseliaan, kita dapat menyimpulkan bahawa kabel sesuai untuk kerja.

Sekiranya keputusan menunjukkan kesilapan yang terlalu besar, maka anda mesti memilih kabel lain atau menentukan syarat-syarat operasi. Dalam praktiknya, kes biasa sering dijumpai apabila kabel kerja telah diungkapkan dengan mengukur kaedah yang kehilangan voltan di dalamnya melebihi norma yang dibenarkan. Disebabkan ini, kualiti bekalan bekalan kuasa dikurangkan.

Dalam keadaan sedemikian, perlu mengambil langkah teknikal tambahan untuk mengurangkan kos bahan yang diperlukan untuk penggantian kabel lengkap kerana:

1. sekatan pada beban bocor;

2. meningkatkan luas keratan konduktor konduktif;

3. mengurangkan panjang kabel kerja;

4. suhu operasi yang lebih rendah.

Kesan kuasa kabel pada kehilangan voltan

Aliran arus melalui konduktor sentiasa disertai dengan pelepasan haba di dalamnya, dan pemanasan menjejaskan kekonduksiannya.Apabila kuasa meningkat dihantar melalui kabel, mereka, menghasilkan suhu yang tinggi, meningkatkan kehilangan voltan.

Untuk kadang-kadang mengurangkannya, cukup cukup untuk sesetengah pengguna yang menerima elektrik melalui kabel untuk hanya mematikan dan memulakan semula pada rantaian pintasan lain.

Kaedah ini boleh diterima untuk litar bercabang dengan sebilangan besar pengguna dan garisan berlebihan untuk sambungan mereka.

Peningkatan luas keratan rentas teras kabel

Kaedah ini sering digunakan untuk mengurangkan kerugian dalam litar voltan pengukur voltan. Jika anda menyambungkan kabel lain ke kabel kerja dan menyambungkan teras mereka selari, arus akan berpecah dan mengurangkan beban pada setiap wayar. Kerugian voltan juga dikurangkan, dan ketepatan sistem pengukur dipulihkan.

Dengan menggunakan kaedah ini, adalah penting untuk tidak lupa membuat perubahan kepada dokumentasi eksekutif dan terutamanya gambar rajah pemasangan yang digunakan oleh kakitangan pembaikan dan penyelenggaraan untuk menjalankan penyelenggaraan berkala. Ini akan menghalang pekerja daripada membuat kesilapan.

Panjang kabel dikurangkan

Kaedah ini tidak biasa, tetapi dalam beberapa kes ia boleh digunakan. Faktanya ialah skema penghalaan kabel di banyak perusahaan tenaga maju yang terus dibangunkan dan bertambah baik berkaitan dengan peralatan yang disampaikan.

Disebabkan ini, peluang dicipta untuk mengalihkan kabel dengan pengurangan panjang, yang akan mengurangkan kehilangan voltan yang terhasil.

Pengaruh suhu ambien

Operasi kabel di dalam bilik dengan peningkatan pemanasan menyebabkan pelanggaran keseimbangan haba, peningkatan kesilapan ciri teknikalnya. Meletakkan di sepanjang lebuh raya lain atau menggunakan lapisan penebat haba boleh mengurangkan kerugian voltan.

Sebagai peraturan, adalah mungkin untuk memperbaiki ciri-ciri kabel secara berkesan dalam satu atau lebih cara dengan aplikasi kompleks mereka. Oleh itu, apabila keperluan seperti itu timbul, adalah penting untuk mempertimbangkan semua penyelesaian yang mungkin untuk masalah ini dan memilih pilihan yang paling sesuai untuk keadaan setempat.

Perlu diingat bahawa pengurusan cekap ekonomi elektrik memerlukan analisis berterusan mengenai keadaan operasi, jangkaan perkembangan peristiwa, dan keupayaan untuk mengira pelbagai situasi. Ciri-ciri ini membezakan seorang juruelektrik yang baik dari jisim umum pekerja biasa.