kategorier: Utvalgte artikler » Begynnerelektrikere
Antall visninger: 29794
Kommentarer til artikkelen: 1
Hvordan beregne kabelspenningstap
Spørsmålet om kvaliteten på overføring og mottak av elektrisk energi avhenger i stor grad av tilstanden til utstyret som er involvert i denne komplekse teknologiske prosessen. Siden enorm kraft transporteres over lange avstander i energisektoren, stilles det økte krav til kjennetegnene til kraftlinjer.
Videre er oppmerksomhet rettet mot reduksjon av spenningstap ikke bare på lange høyspenningsnett, men også i sekundære kretsløp, for eksempel spenningsmålingstransformatorer, som vist på fotografiet.
Kablene til VT-sekundærkretsene fra hver fase samles på ett sted - terminalmonteringsskapet. Fra dette bryterutstyret, som er plassert på midtmasten på utstyret, føres spenningskretsene med en separat kabel til terminalblokken til panelet som ligger i relérommet.
Primært kraftutstyr er lokalisert i betydelig avstand fra beskyttelses- og måleinstrumenter montert på paneler. Lengden på en slik kabel når 300 ÷ 400 meter. Slike avstander fører til merkbare spenningstap i den interne kretsen, som alvorlig kan undervurdere de metrologiske egenskapene til måleinstrumenter og systemet som helhet.
Av denne grunn kan kvaliteten på konvertering av en primær spenningsverdi, for eksempel 330 kV til en sekundær verdi på 100 volt med den nødvendige nøyaktighetsklasse 0,2 eller 0,5, ikke passe inn i de akseptable grenser som kreves for pålitelig drift av målekomplekser og beskyttelse.
For å eliminere slike feil under driftsfasen er alle målekabler designet for spenningstap selv under utformingen av kretsen for elektrisk utstyr.
Hvordan spenningstap skapes
Kabelen består av ledende kjerner, som hver er omgitt av et dielektrisk lag. Hele strukturen er plassert i et forseglet dielektrisk foringsrør.
Metalledere er plassert ganske nær hverandre, tett presset av beskyttelseskappen. Med en lang lengde på motorveien begynner de å jobbe som en kondensator med ladeplater. På grunn av dens virkning dannes kapasitans, som er en integrert del av reaktiv.
Som et resultat av transformasjoner på viklingene til transformatorer, reaktorer og andre elementer med induktanser, får kraften til elektrisk energi en induktiv karakter. Den resistive motstanden til kjernemetallet danner den aktive komponenten av den totale eller komplekse resistansen Zп for hver fase.
For å operere under spenning er kabelen koblet til lasten med en full kompleks motstand ZN i hver kjerne.
Under kabeldrift i en trefasekrets ved en nominell belastningsmodus er strømningene i fasene L1 ÷ L3 symmetriske, og en ubalansestrøm veldig nær null strømmer i nøytraltråden N.
Ledernes komplekse motstand når strøm strømmer gjennom dem forårsaker fall og spenningstap i kabelen, reduserer dens inngangsverdi, og på grunn av den reaktive komponenten bøyer den også i vinkel. Alt dette vises skjematisk i et vektordiagram.
Spenningen U2 virker ved kabelutgangen, som er avviket fra strømvektoren med en vinkel φ og redusert med størrelsen på fallet I ∙ z fra inngangsverdien U1. Med andre ord, spenningsfallsvektoren i kabelen blir dannet av passering av strøm gjennom den komplekse motstanden til lederen og er lik verdien av den geometriske forskjellen til inngangs- og utgangsvektorene.
For klarhet vises det i forstørret målestokk og er indikert med segmentet ac eller hypotenusen til den rektangulære trekanten ack. Bena ak og kc betegner spenningsfallet over den aktive og reaktive komponenten i kabelmotstanden.
Vi fortsetter mentalt retningen til vektoren U2 til krysset med sirkellinjen dannet av vektoren U1 fra sentrum ved punktet O. Vi har en vektor ab, med en vinkel som gjentar retningen til U2 og en lengde lik den aritmetiske forskjellen til verdiene U1-U2. Denne skalære mengden kalles spenningstap.
Det beregnes under opprettelsen av prosjektet og måles under driften av kabelen for å overvåke sikkerheten til dets tekniske egenskaper.
Prinsippet for måling av spenningstap i kabelen
For eksperimentet er det nødvendig å utføre to målinger med et voltmeter i forskjellige ender: inngangen og lasten. Siden forskjellen mellom dem vil være liten, er det nødvendig å bruke en enhet med høy presisjon, fortrinnsvis i klasse 0.2.
Kabellengden kan være stor, noe som vil kreve betydelig tid for overgangen fra et sted til et annet. I løpet av denne perioden kan spenningen i nettverket endre seg av forskjellige grunner, noe som vil forvrenge det endelige resultatet. Derfor er det vanlig å utføre slike målinger på begge sider samtidig, involvere en assistent med kommunikasjonsutstyr og en andre måling av høypresisjonsinnretning.
Siden voltmetere måler den effektive størrelsen på spenningen, vil forskjellen i avlesningene deres indikere størrelsen på tapene dannet ved aritmetisk subtraksjon av vektormodulene ved inngangen og utgangen til kabelen.
Som et eksempel vurderer vi spenningstransformatorkretsene som er vist på de øvre bildene. Anta at den lineære verdien ved inngangen til kabelen måles med en nøyaktighet på tideler og lik 100,0 volt, og ved utgangsterminalene som er koblet til lasten, var den 99,5 volt. Dette betyr at spenningstap er definert som 100,0-99,5 = 0,5 V. Når de konverteres til prosent, utgjorde de 0,5%.
Prinsippet for å beregne spenningstap
La oss gå tilbake til vektordiagrammet over fall- og spenningstapvektorene. Når kabelutformingen er kjent, beregnes dens resistivitet ut fra resistiviteten, tykkelsen og lengden på metallet til den strømførende kjernen.
Den spesifikke reaktansen og lengden bestemmer kabelens totale reaktans. Ofte er det for beregning ganske nok å ta en katalog med tabeller og i henhold til merkets kabel med visse tekniske egenskaper beregne begge typer motstander (aktive og reaktive).
Når du kjenner de to bena i en rettvinklet trekant, beregnes hypotenusen - verdien av den komplekse motstanden.
En kabel opprettes for å overføre en nominell strøm. Multipliserer den numeriske verdien med den komplekse motstanden, finner vi ut størrelsen på spenningsfallet - side AC. Begge ben er beregnet på lignende måte: ak (I ∙ R) og kс (I ∙ X).
Deretter utføres enkle trigonometriske beregninger. I trekanten ake er benet ae definert ved å multiplisere I ∙ R med cos φ, og i Δckf lengden på siden cf (I ∙ X multipliseres med sin φ). Vær oppmerksom på at segmentet cf er lik lengden på segmentet som er utvendig som motsatt side av rektangelet.
Legg til oppnådde lengder ae og red. Vi finner ut lengden på segmentannonsen, som er litt mindre enn ab eller spenningstap. På grunn av den lave verdien av bd, er denne verdien lettere å forsømme enn å prøve å ta hensyn til den i beregningene, noe som nesten alltid gjøres.
Denne enkle algoritmen er grunnlaget for beregning av en to-kjernekabel når den leveres med en sinusformet strøm. Teknikken fungerer med mindre justeringer for DC-kretser.
I trefaselinjer som opererer på tre- eller fir-ledningskabler, brukes en lignende beregningsprosedyre for hver fase. På grunn av dette er det mye mer komplisert.
Hvordan beregningen gjennomføres i praksis
Tiden da slike beregninger ble utført manuelt med formler har for lengst gått. Designorganisasjoner har lenge brukt spesielle tabeller, grafer og diagrammer som er oppsummert i tekniske manualer. De eliminerer det rutinemessige arbeidet med å utføre mange matematiske operasjoner og tilhørende operatørfeil.
Som et eksempel kan vi sitere teknikkene som er beskrevet i offentlig tilgjengelige kataloger:
-
Fedorovs strømforsyning i 1986;
-
om designarbeid for strømforsyning av kraftledninger og elektriske nettverk redigert av Bolshman, Krupovich og Samover.
Med den massive introduksjonen av datamaskiner i livene våre begynte programmer for å beregne spenningstap å bli utviklet, noe som i stor grad letter denne prosessen. De er laget både for å utføre komplekse beregninger av strømforsyningsnett av designorganisasjoner, og for en tilnærmet vurdering av de foreløpige resultatene ved bruk av en egen kabel.
Eiere av elektriske nettsteder for disse formål legger på sine ressurser forskjellige kalkulatorer som lar deg raskt vurdere funksjonene til kabler fra forskjellige merker. For å finne dem er det nok i Google-søket å gå inn i den tilhørende spørringen og velge en av tjenestene.
Som et eksempel, vurder driften av en slik kalkulator.
Vi vil gjøre ham til en testtest og legge inn de opprinnelige dataene i de aktuelle feltene:
-
vekselstrøm;
-
aluminium;
-
linjelengde - 400 m;
-
kabelseksjon - 16 mm kvadrat (mest sannsynlig er det ikke en kabel, men en kjerne);
-
effektberegning - 100 W;
-
antall faser - 3;
-
nettverksspenning - 100 volt;
-
effektfaktor - 0,92;
-
temperaturen er 20 grader.
Vi trykker på knappen “Beregning av spenningstap i kabelen” og ser på resultatet av tjenesten.
Resultatet var ganske plausibelt: 0,714 volt eller 0,714%.
La oss prøve å dobbeltsjekke det på et annet nettsted. For å gjøre dette, gå til en konkurrerende tjeneste og angi de samme verdiene.
Som et resultat får vi en rask beregning.
Nå kan du sammenligne resultatene utført av forskjellige tjenester. 0,714-0,699373 = 0,021 volt.
Nøyaktigheten i beregningen i begge tilfeller er ganske akseptabel ikke bare for rask analyse av kabelytelsen, men også for andre formål.
En metode for å sammenligne arbeidet med to online tjenester viste effektiviteten og fraværet av dataregistreringsfeil som en person kan begå ved uoppmerksomhet.
Etter å ha utført en slik beregning er det imidlertid for tidlig å roe seg. Det er nødvendig å konkludere med at den valgte kabelen er egnet for drift under spesifikke driftsforhold. For dette er det tekniske krav for tillatte spenningsavvik fra normen.
Normative dokumenter om spenningsavvik fra nominell verdi
Avhengig av deres nasjonalitet, bruk ett av følgende.
TKP 45-4.04—149—2009 (RB)
Dokumentet er gyldig på Hviterusslands territorium. Når du mottar resultatet, må du være oppmerksom på punkt 9.23.
SP 31-110-2003 (RF)
Gjeldende standarder er gitt for bruk på Russlands føderasjonsanlegg. Vurder klausul 7.23.
GOST 13109
Erstattet 1. januar 1999, utdanningenstandarden, GOST 13109 fra 1987. Analyser i henhold til punkt 5.3.2.
Måter å redusere kabeltapet på
Når beregningen av spenningstap i kabelen er gjort og resultatet blir sammenlignet med kravene i forskriftsdokumenter, kan vi konkludere med at kabelen er egnet for arbeid.
Hvis resultatet viste at feilene er overvurdert, må du velge en annen kabel eller spesifisere betingelsene for dens drift. I praksis blir det ofte oppstått et typisk tilfelle når en allerede fungerende kabel avsløres ved målemetoder at spenningstapene i den overskrider tillatte normer. På grunn av dette reduseres kvaliteten på kraftforsyningsanlegg.
I en slik situasjon er det nødvendig å gjøre ytterligere tekniske tiltak for å redusere materialkostnadene som kreves for en komplett kabelutskifting på grunn av:
1. restriksjoner på lekker belastning;
2. øke tverrsnittsarealet til ledende ledere;
3. redusere arbeidskabellengden;
4. lavere driftstemperatur.
Effekten av kabelstrøm på spenningstap
Strømmen gjennom en leder blir alltid ledsaget av frigjøring av varme i den, og oppvarming påvirker dens ledningsevne.Når økt kraft overføres gjennom kabelen, øker de spenningstap ved å skape en høy temperatur.
For å redusere dem noen ganger er det ganske nok for noen forbrukere som mottar strøm via kabel å bare slå av og starte på en annen bypass-kjede.
Denne metoden er akseptabel for forgrenede kretsløp med et stort antall forbrukere og overflødige linjer for deres forbindelse.
Økt tverrsnittsareal av kabelkjernen
Denne metoden brukes ofte for å redusere tap i kretsene til spenningsmålende transformatorer. Hvis du kobler en annen kabel til en arbeidskabel og kobler kjernene deres parallelt, vil strømningene dele seg og redusere belastningen i hver ledning. Spenningstap reduseres også, og målesystemets nøyaktighet gjenopprettes.
Ved å bruke denne metoden er det viktig å ikke glemme å gjøre endringer i den utøvende dokumentasjonen og spesielt installasjonsskjemaene som brukes av reparasjons- og vedlikeholdspersonalet for å utføre periodisk vedlikehold. Dette vil forhindre at arbeidstakere gjør feil.
Redusert kabellengde
Metoden er ikke typisk, men i noen tilfeller kan den brukes. Fakta er at kabelføringsordninger hos mange utviklede energifirmaer kontinuerlig utvikles og forbedres i forhold til det leverte utstyret.
På grunn av dette skapes det muligheter for å forskyve kabelen med en reduksjon i lengden, noe som vil redusere det resulterende spenningstapet.
Påvirkning av omgivelsestemperatur
Kabeldrift i rom med økt oppvarming fører til brudd på varmebalansen, en økning i feilene til dets tekniske egenskaper. Å legge langs andre motorveier eller bruke et varmeisolasjonslag kan redusere spenningstap.
Som regel er det mulig å forbedre kabelegenskapene på en eller flere måter med deres komplekse anvendelse. Derfor, når et slikt behov oppstår, er det viktig å vurdere alle mulige løsninger på problemet og velge det mest passende alternativet for lokale forhold.
Det må huskes at den kompetente styringen av den elektriske økonomien krever konstant analyse av driftssituasjonen, forventning om utviklingen av hendelser og evnen til å beregne ulike situasjoner. Disse egenskapene skiller en god elektriker fra den generelle massen til vanlige arbeidere.
Se også på elektrohomepro.com
: