Sådan beregnes tab af kabelspænding

Spørgsmålet om kvaliteten af ​​transmission og modtagelse af elektrisk energi afhænger i vid udstrækning af tilstanden på det udstyr, der er involveret i denne komplekse teknologiske proces. Da enorm kraft transporteres over lange afstande i energisektoren, stilles der øgede krav til egenskaberne ved kraftledninger.

Endvidere er opmærksom på reduktion af spændingstab ikke kun på lange højspændingsledninger, men også i sekundære kredsløb, for eksempel spændingsmålingstransformatorer, som vist på fotografiet.

Kablerne til VT'ets sekundære kredsløb fra hver fase samles et sted - terminalmonteringsskabet. Fra dette switchgear, der er placeret på udstyrets midterste mast, føres spændingskredsløbet med et separat kabel til terminalblokken på panelet, der er placeret i relærummet.

Elektrisk primært udstyr er placeret i en betydelig afstand fra beskyttelses- og måleanordninger monteret på paneler. Længden på et sådant kabel når 300 ÷ 400 meter. Sådanne afstande fører til mærkbare spændingstab i det interne kredsløb, som alvorligt kan undervurdere måleinstrumentets metrologiske egenskaber og systemet som helhed.

Af denne grund kan kvaliteten af ​​konvertering af en primær spændingsværdi, for eksempel 330 kV til en sekundær værdi på 100 volt med den krævede nøjagtighedsklasse 0,2 eller 0,5, muligvis ikke passe til de acceptable grænser, der kræves til pålidelig drift af målekomplekser og beskyttelse.

For at eliminere sådanne fejl i driftsfasen er alle målekabler designet til spændingstab selv under konstruktionen af ​​det elektriske udstyrskredsløb.

Hvordan spændingstab oprettes

Kablet består af ledende kerner, som hver er omgivet af et dielektrisk lag. Hele strukturen anbringes i et forseglet dielektrisk hus.

Metalledere er placeret ganske tæt på hinanden, tæt presset af den beskyttende kappe. Med en lang længde af motorvejen begynder de at arbejde som en kondensator med ladeplader. På grund af dens handling dannes kapacitans, som er en integreret del af det reaktive.

Som et resultat af transformationer på viklingerne af transformatorer, reaktorer og andre elementer med induktanser, får den elektriske energis kraft en induktiv karakter. Kernemetallets resistive modstand danner den aktive komponent i den totale eller komplekse modstand Zп for hver fase.

For at arbejde under spænding er kablet forbundet til belastningen med en komplet kompleks modstand ZN i hver kerne.

Under kabeldrift i et trefasekredsløb i en nominel belastningstilstand er strømme i faser L1 ÷ L3 symmetriske, og en ubalance strøm meget tæt på nul strømmer i den neutrale ledning N.

Ledernes komplekse modstand, når strømmen strømmer gennem dem, forårsager et fald og spændingstab i kablet, reducerer dens indgangsværdi, og på grund af den reaktive komponent afbøjes den også i vinkel. Alt dette er vist skematisk i et vektordiagram.

Spændingen U2 virker ved kabeludgangen, der afviges fra den aktuelle vektor med en vinkel φ og reduceret med værdien af ​​faldet I ∙ z fra indgangsværdien U1. Med andre ord dannes spændingsfaldsvektoren i kablet ved passage af strøm gennem lederens komplekse modstand og er lig med værdien af ​​den geometriske forskel i indgangs- og udgangsvektorerne.

For klarhed vises det i forstørret målestok og er angivet med segmentet ac eller hypotenusen for den rektangulære trekant ack. Dens ben ak og kc angiver spændingsfaldet over den aktive og reaktive komponent i kabelmodstanden.

Vi fortsætter mentalt retningen af ​​vektoren U2 til skæringspunktet med cirkellinjen dannet af vektoren U1 fra midten ved punkt O. Vi har vektoren ab, med en vinkel, der gentager retningen af ​​U2 og en længde, der er lig med den aritmetiske forskel mellem mængderne U1-U2. Denne skalære mængde kaldes spændingstab.

Det beregnes under oprettelsen af ​​projektet og måles under kablets drift for at overvåge sikkerheden ved dets tekniske egenskaber.

Princippet om måling af spændingstab i kablet

Til eksperimentet er det nødvendigt at udføre to målinger med et voltmeter i forskellige ender: input og belastning. Da forskellen mellem dem vil være lille, er det nødvendigt at anvende en anordning med høj præcision, fortrinsvis i klasse 0.2.

Kabellængden kan være stor, hvilket vil kræve betydelig tid for overgangen fra et sted til et andet. I løbet af denne periode kan spændingen i netværket ændres af forskellige grunde, hvilket vil fordreje det endelige resultat. Derfor er det sædvanligt at udføre sådanne målinger på begge sider samtidigt, at involvere en assistent med kommunikationsfaciliteter og en anden måling af højpræcisionsanordning.

Da voltmetre måler den effektive værdi af spænding, vil forskellen i deres aflæsninger indikere mængden af ​​tab dannet ved aritmetisk subtraktion af vektormodulerne ved indgangen og udgangen af ​​kablet.

Som et eksempel overvejer vi de spændingstransformorkredsløb, der er vist på de øverste fotos. Antag, at den lineære værdi ved kabeltilførslen måles til den nærmeste tiende og svarer til 100,0 volt, og ved udgangsterminalerne, der er forbundet til belastningen, var den 99,5 volt. Dette betyder, at spændingstab er defineret som 100,0-99,5 = 0,5 V. Når de konverteres til procent, udgjorde de 0,5%.

Princippet om beregning af spændingstab

Lad os vende tilbage til vektordiagrammet af vektorerne for fald og spændingstab. Når kabeldesignet er kendt, beregnes dets resistivitet ud fra modstanden, tykkelsen og længden af ​​metallet i den strømførende kerne.

Den specifikke reaktans og længde bestemmer kablets totale reaktans. Ofte er det til beregning helt nok at tage et bibliotek med tabeller i henhold til kabelmærket med visse tekniske egenskaber beregne begge typer modstande (aktiv og reaktiv).

Når man kender de to ben i en retvinklet trekant, beregnes hypotenusen - værdien af ​​den komplekse modstand.

Der oprettes et kabel til transmission af en nominel strøm. Ved at multiplicere dens numeriske værdi med den komplekse modstand finder vi ud af størrelsen på spændingsfaldet - side AC. Begge ben beregnes på lignende måde: ak (I ∙ R) og kс (I ∙ X).

Derefter udføres enkle trigonometriske beregninger. I trekantens ake er benet ae defineret ved at multiplicere I ∙ R med cos φ, og i Δckf sidens længde cf (I ∙ X ganges med synden φ). Bemærk, at segmentet cf er lig med længden af ​​det udgavede segment som den modsatte side af rektanglet.

Tilføj de opnåede længder ae og ed. Vi finder ud af længden af ​​segmentannoncen, som er lidt mindre end ab eller spændingstab. På grund af den lille værdi af bd er denne værdi lettere at forsømme end at prøve at tage den i betragtning i beregningerne, hvilket næsten altid gøres.

Denne enkle algoritme er grundlaget for beregning af et to-core-kabel, når det forsynes med en sinusformet strøm. Teknikken fungerer med mindre justeringer for jævnstrømskredsløb.

I trefaselinier, der fungerer på kabler med tre eller fire ledninger, anvendes en lignende beregningsprocedure for hver fase. På grund af dette er det meget mere kompliceret.

Hvordan beregningen udføres i praksis

De tidspunkter, hvor sådanne beregninger blev foretaget manuelt med formler, er længe gået. Designorganisationer har længe brugt specielle tabeller, grafer og diagrammer sammenfattet i tekniske manualer. De eliminerer det rutinemæssige arbejde med at udføre adskillige matematiske operationer og de tilhørende operatørfejl.

Som et eksempel kan vi nævne de teknikker, der er beskrevet i offentligt tilgængelige mapper:

• Fedorovs elforsyning i 1986;

• om designarbejde til strømforsyning af kraftledninger og elektriske netværk redigeret af Bolshman, Krupovich og Samover.

Med den massive introduktion af computere i vores liv begyndte der at udvikle programmer til beregning af spændingstab, hvilket i høj grad letter denne proces. De er oprettet både til at udføre komplekse beregninger af strømforsyningsnetværk af designorganisationer og til en omtrentlig vurdering af de foreløbige resultater af brug af et separat kabel.

Ejere af elektriske steder til disse formål poster på deres ressourcer forskellige regnemaskiner, der giver dig mulighed for hurtigt at vurdere kapaciteterne i kabler fra forskellige mærker. For at finde dem er det nok i Google-søgning at indtaste den tilsvarende forespørgsel og vælge en af ​​tjenesterne.

Overvej som et eksempel funktionen af ​​en sådan lommeregner.

Vi foretager en testtest for ham og indtaster de første data i de relevante felter:

• vekselstrøm;

• aluminium;

• linielængde - 400 m;

• kabelsektion - 16 mm firkant (sandsynligvis er det ikke et kabel, men en kerne);

• effektberegning - 100 W;

• antal faser - 3;

• netværksspænding - 100 volt;

• effektfaktor - 0,92;

• temperaturen er 20 grader.

Vi trykker på knappen "Beregning af spændingstab i kablet" og ser på resultatet af tjenesten.

Resultatet var ret plausibelt: 0,714 volt eller 0,714%.

Lad os prøve at tjekke det på et andet sted. For at gøre dette skal du gå til en konkurrerende service og indtaste de samme værdier.

Som et resultat får vi en hurtig beregning.

Nu kan du sammenligne de resultater, der udføres af forskellige tjenester. 0,714-0,699373 = 0,021 volt.

Nøjagtigheden af ​​beregningen i begge tilfælde er ganske acceptabel ikke kun for hurtig analyse af kabelydelsen, men også til andre formål.

En metode til sammenligning af arbejdet i to onlinetjenester viste deres effektivitet og fraværet af dataregistreringsfejl, som en person kan begå ved uopmærksomhed.

Efter at have udført en sådan beregning er det imidlertid for tidligt at slappe af. Det er nødvendigt at konkludere, at det valgte kabel er egnet til drift under specifikke driftsbetingelser. Til dette er der tekniske krav til tilladte spændingsafvigelser fra normen.

Normative dokumenter om spændingsafvigelse fra den nominelle værdi

Brug en af ​​følgende afhængigt af deres nationalitet.

TKP 45-4.04—149—2009 (RB)

Dokumentet er gyldigt på Republikken Hvideruslands område. Når du modtager resultatet, skal du være opmærksom på punkt 9.23.

SP 31-110-2003 (RF)

Aktuelle standarder er til rådighed for brug i den russiske federations strømforsyningsfaciliteter. Overvej punkt 7.23.

GOST 13109

Erstattet den 1. januar 1999, interstatstandarden, GOST 13109 fra 1987. Analyser i henhold til punkt 5.3.2.

Måder at reducere kabeltab

Når beregningen af ​​spændingstab i kablet foretages, og resultatet sammenlignes med kravene i forskriftsdokumenter, kan vi konkludere, at kablet er egnet til arbejde.

Hvis resultatet viste, at fejlene er overvurderet, skal du vælge et andet kabel eller specificere betingelserne for dets drift. I praksis opstår der ofte et typisk tilfælde, når der allerede er arbejdet kabel afsløret ved målemetoder, at spændingstab i det overstiger tilladte normer. På grund af dette reduceres kvaliteten af ​​strømforsyningsfaciliteterne.

I en sådan situation er det nødvendigt at træffe yderligere tekniske foranstaltninger for at reducere de materielle omkostninger, der kræves til en komplet kabeludskiftning på grund af:

1. begrænsninger i lækkende belastning

2. forøgelse af tværsnitsarealet for de ledende ledere;

3. reducer arbejdskablets længde;

4. lavere driftstemperatur.

Effekten af ​​kabelstrøm på spændingstab

Strømmen gennem strømmen ledsages altid af varme i den, og opvarmning påvirker dens ledningsevne.Når der øges strøm gennem kablet, øger de spændingstab ved at skabe en høj temperatur.

For at undertiden reducere dem, er det helt nok for nogle forbrugere, der modtager elektricitet via kabel, blot at slukke og genstarte på en anden bypass-kæde.

Denne metode er acceptabel for forgrenede kredsløb med et stort antal forbrugere og overflødige linjer for deres forbindelse.

Forøgelsen i tværsnitsarealet af kabelkernen

Denne metode bruges ofte til at reducere tab i kredsløbene for spændingsmålingstransformatorer. Hvis du tilslutter et andet kabel til et arbejdskabel og tilslutter deres kerner parallelt, opdeler strømmen og reducerer belastningen i hver ledning. Spændingstab reduceres også, og målesystemets nøjagtighed gendannes.

Ved hjælp af denne metode er det vigtigt ikke at glemme at foretage ændringer i den udøvende dokumentation og især de installationsdiagrammer, der bruges af reparations- og vedligeholdelsespersonalet til periodisk vedligeholdelse. Dette vil forhindre arbejdstagere i at begå fejl.

Reduceret kabellængde

Metoden er ikke typisk, men i nogle tilfælde kan den bruges. Faktum er, at kabelføringsordninger ved mange udviklede energifirmaer konstant udvikles og forbedres i forhold til det leverede udstyr.

På grund af dette skabes muligheder for at skifte kabel med en reduktion i dets længde, hvilket vil reducere det resulterende spændingstab.

Påvirkning af omgivelsestemperatur

Kabeldrift i rum med øget opvarmning fører til en krænkelse af varmebalancen, en forøgelse af fejlene i dets tekniske egenskaber. Hvis du lægger langs andre motorveje eller bruger et termisk isoleringslag, kan det reducere spændingstab.

Som regel er det muligt effektivt at forbedre kabelegenskaber på en eller flere måder med deres komplekse anvendelse. Derfor, når et sådant behov opstår, er det vigtigt at overveje alle mulige løsninger på problemet og vælge den bedst egnede mulighed under lokale forhold.

Det skal huskes, at den kompetente styring af den elektriske økonomi kræver konstant analyse af driftssituationen, forventning om udviklingen af ​​begivenheder og evnen til at beregne forskellige situationer. Disse kvaliteter adskiller en god elektriker fra almindelige arbejdstagere.

Comments

[#1]

I den øverste figur er vektoren I * R desværre ikke parallel med vektoren I.

Den indbyrdes kapacitans af kabelkernerne skaber kapacitiv ledningsevne, ikke modstand.

Og for den sags skyld bør du stole på formlerne til lang linje.