categorieën: Aanbevolen artikelen » Beginnende elektriciens
Aantal keer bekeken: 29794
Reacties op het artikel: 1
Hoe het spanningsverlies van de kabel te berekenen
De kwestie van de kwaliteit van transmissie en ontvangst van elektrische energie hangt grotendeels af van de staat van de apparatuur die bij dit complexe technologische proces betrokken is. Omdat enorme energie over lange afstanden in de energiesector wordt getransporteerd, worden er hogere eisen gesteld aan de kenmerken van hoogspanningsleidingen.
Bovendien wordt aandacht besteed aan de vermindering van spanningsverliezen, niet alleen op lange hoogspanningsnetten, maar ook in secundaire circuits, bijvoorbeeld spanningsmeettransformatoren, zoals getoond op de foto.
De kabels van de secundaire circuits van de VT uit elke fase worden op één plaats verzameld - de aansluitkast. Vanuit deze schakelinstallatie, die zich op de middelste mast van de apparatuur bevindt, worden de spanningscircuits door een afzonderlijke kabel naar het aansluitblok van het paneel in de relaisruimte geleid.
Primaire primaire apparatuur bevindt zich op een aanzienlijke afstand van de beschermingen en meetapparatuur die op panelen zijn gemonteerd. De lengte van een dergelijke kabel bereikt 300 - 400 meter. Dergelijke afstanden leiden tot merkbare spanningsverliezen in het interne circuit, die de metrologische kenmerken van meetinstrumenten en het systeem als geheel ernstig kunnen onderschatten.
Om deze reden past de kwaliteit van de conversie van een primaire spanningswaarde, bijvoorbeeld 330 kV naar een secundaire waarde van 100 volt met de vereiste nauwkeurigheidsklasse van 0,2 of 0,5, mogelijk niet binnen de acceptabele limieten die vereist zijn voor een betrouwbare werking van meetcomplexen en beveiligingen.
Om dergelijke fouten tijdens de bedrijfsfase te elimineren, zijn alle meetkabels ontworpen voor spanningsverliezen, zelfs tijdens het ontwerp van het circuit van de elektrische apparatuur.
Hoe spanningsverliezen worden gecreëerd
De kabel bestaat uit geleidende aders, elk omgeven door een diëlektrische laag. De hele structuur is geplaatst in een afgesloten diëlektrische behuizing.
Metalen geleiders bevinden zich vrij dicht bij elkaar, stevig aangedrukt door de beschermende omhulling. Met een lange lengte van de snelweg beginnen ze te werken zoals een condensator met laadplaten. Vanwege zijn werking wordt capaciteit gevormd, wat een integraal onderdeel is van reactief.
Als gevolg van transformaties op de wikkelingen van transformatoren, reactoren en andere elementen met inductanties, krijgt de kracht van elektrische energie een inductief karakter. De resistieve weerstand van het kernmetaal vormt de actieve component van de totale of complexe weerstand Zп van elke fase.
Om onder spanning te werken, is de kabel verbonden met de belasting met een volledige complexe weerstand Z 'in elke kern.
Tijdens kabelbedrijf in een driefasig circuit met een nominale belastingsmodus, zijn de stromen in fasen L1 - L3 symmetrisch en stroomt een onbalansstroom zeer dicht bij nul in de neutrale draad N.
De complexe weerstand van de geleiders wanneer er stroom door stroomt, veroorzaakt een val en spanningsverlies in de kabel, vermindert de ingangswaarde en buigt door de reactieve component ook in hoek af. Dit alles wordt schematisch weergegeven in een vectordiagram.
De spanning U2 werkt op de kabeluitgang, die met een hoek φ van de stroomvector afwijkt en wordt verminderd met de waarde van de daling I ∙ z van de ingangswaarde U1. Met andere woorden, de spanningsvalvector in de kabel wordt gevormd door de stroomdoorgang door de complexe weerstand van de geleider en is gelijk aan de waarde van het geometrische verschil van de input- en outputvectoren.
Voor de duidelijkheid wordt het op een grotere schaal weergegeven en aangegeven door het segment ac of de hypotenusa van de rechthoekige driehoek ack. De poten ak en kc geven de spanningsval aan over de actieve en reactieve component van de kabelweerstand.
We zetten mentaal de richting van de vector U2 voort naar het snijpunt met de cirkellijn gevormd door de vector U1 vanuit het midden op punt O. We hebben de vector ab, met een hoek die de richting van U2 herhaalt en een lengte gelijk aan het rekenkundige verschil van de grootheden U1-U2. Deze scalaire hoeveelheid wordt spanningsverlies genoemd.
Het wordt berekend tijdens de oprichting van het project en gemeten tijdens de werking van de kabel om de veiligheid van zijn technische kenmerken te bewaken.
Het principe van het meten van spanningsverliezen in de kabel
Voor het experiment is het noodzakelijk om twee metingen uit te voeren met een voltmeter aan verschillende uiteinden: de input en de belasting. Omdat het verschil tussen hen klein zal zijn, is het noodzakelijk om een apparaat met hoge precisie te gebruiken, bij voorkeur van klasse 0.2.
De kabellengte kan groot zijn, wat veel tijd zal kosten voor de overgang van de ene plaats naar de andere. Tijdens deze periode kan de spanning in het netwerk om verschillende redenen veranderen, wat het eindresultaat zal verstoren. Daarom is het gebruikelijk om dergelijke metingen gelijktijdig aan beide zijden uit te voeren, waarbij een assistent met communicatiefaciliteiten en een tweede meetapparaat met hoge precisie wordt gebruikt.
Aangezien voltmeters de effectieve spanningswaarde meten, geeft het verschil in hun metingen de hoeveelheid verlies aan die wordt gevormd door rekenkundige aftrekking van de vectormodules bij de invoer en uitvoer van de kabel.
Als voorbeeld nemen we de spanningstransformatorcircuits in de bovenste foto's. Stel dat de lineaire waarde aan de ingang van de kabel wordt gemeten tot de dichtstbijzijnde tiende en gelijk is aan 100,0 volt en bij de uitgangsklemmen die op de belasting zijn aangesloten, deze 99,5 volt was. Dit betekent dat spanningsverliezen worden gedefinieerd als 100,0-99,5 = 0,5 V. Wanneer ze worden omgezet in percentages, bedragen ze 0,5%.
Het principe van het berekenen van spanningsverliezen
Laten we terugkeren naar het vectordiagram van de druppel- en spanningsverliesvectoren. Wanneer het kabelontwerp bekend is, wordt de soortelijke weerstand ervan berekend op basis van de soortelijke weerstand, dikte en lengte van het metaal van de stroomvoerende kern.
De specifieke reactantie en lengte bepalen de totale reactantie van de kabel. Vaak is het voor de berekening voldoende om een map met tabellen en te nemen volgens het kabelmerk met bepaalde technische kenmerken bereken beide soorten weerstanden (actief en reactief).
Het kennen van de twee benen van een rechthoekige driehoek berekent de hypotenusa - de waarde van de complexe weerstand.
Er wordt een kabel gemaakt om een nominale stroom te verzenden. Door de numerieke waarde te vermenigvuldigen met de complexe weerstand, vinden we de grootte van de spanningsvalzijde ac. Beide benen worden op dezelfde manier berekend: ak (I ∙ R) en kс (I ∙ X).
Vervolgens worden eenvoudige goniometrische berekeningen uitgevoerd. In de driehoek ake wordt het been ae gedefinieerd door I ∙ R te vermenigvuldigen met cos φ, en in Δ сkf de lengte van de zijde cf (I ∙ X wordt vermenigvuldigd met sin φ). Merk op dat het segment cf gelijk is aan de lengte van het segment ed, als de tegenovergestelde zijde van de rechthoek.
Voeg de verkregen lengtes ae en ed toe. We komen de lengte van de segmentadvertentie te weten, die iets minder is dan ab of spanningsverlies. Vanwege de kleine waarde van bd is deze waarde gemakkelijker te verwaarlozen dan te proberen er rekening mee te houden in de berekeningen, wat bijna altijd gebeurt.
Dit eenvoudige algoritme is de basis voor het berekenen van een tweeaderige kabel wanneer deze wordt gevoed met een wisselende sinusvormige stroom. De techniek werkt met kleine aanpassingen voor DC-circuits.
In driefasige lijnen die werken op kabels met drie of vier draden, wordt voor elke fase een vergelijkbare berekeningsprocedure gebruikt. Hierdoor is het veel gecompliceerder.
Hoe de berekening in de praktijk wordt uitgevoerd
De tijden dat dergelijke berekeningen handmatig door formules werden uitgevoerd, zijn al lang voorbij. Ontwerporganisaties hebben lange tijd speciale tabellen, grafieken en diagrammen gebruikt die zijn samengevat in technische handleidingen. Ze elimineren het routinematige werk van het uitvoeren van tal van wiskundige bewerkingen en de bijbehorende operatorfouten.
Als voorbeeld kunnen we de technieken noemen die zijn beschreven in openbaar toegankelijke mappen:
-
Fedorov's elektriciteitsvoorziening in 1986;
-
over ontwerpwerk voor stroomvoorziening van stroomleidingen en elektrische netwerken, bewerkt door Bolshman, Krupovich en Samover.
Met de massale introductie van computers in ons leven, werden programma's voor het berekenen van spanningsverliezen ontwikkeld, die dit proces aanzienlijk vergemakkelijkten. Ze zijn gemaakt voor zowel het uitvoeren van complexe berekeningen van voedingsnetwerken door ontwerporganisaties als voor een geschatte beoordeling van de voorlopige resultaten van het gebruik van een afzonderlijke kabel.
Eigenaren van elektrische sites plaatsen voor deze doeleinden verschillende rekenmachines op hun bronnen waarmee u snel de mogelijkheden van kabels van verschillende merken kunt beoordelen. Om ze te vinden volstaat het in Google Zoeken om de bijbehorende zoekopdracht in te voeren en een van de services te selecteren.
Overweeg bijvoorbeeld de werking van een dergelijke rekenmachine.
We zullen een test voor hem doen en de eerste gegevens in de juiste velden invoeren:
-
wisselstroom;
-
aluminum;
-
lijnlengte - 400 m;
-
kabelsectie - 16 mm vierkant (hoogstwaarschijnlijk is het geen kabel, maar één kern);
-
vermogensberekening - 100 W;
-
aantal fasen - 3;
-
netwerkspanning - 100 volt;
-
vermogensfactor - 0,92;
-
temperatuur is 20 graden.
We drukken op de knop "Berekening van spanningsverliezen in de kabel" en kijken naar het resultaat van de service.
Het resultaat was redelijk aannemelijk: 0,714 volt of 0,714%.
Laten we het op een andere site nogmaals controleren. Ga hiervoor naar een concurrerende service en voer dezelfde waarden in.
Als gevolg hiervan krijgen we een snelle berekening.
U kunt nu de resultaten vergelijken die door verschillende services zijn uitgevoerd. 0.714-0.699373 = 0.021 volt.
De nauwkeurigheid van de berekening in beide gevallen is heel acceptabel, niet alleen voor een snelle analyse van de kabelprestaties, maar ook voor andere doeleinden.
Een methode om het werk van twee online diensten te vergelijken toonde hun efficiëntie en de afwezigheid van fouten bij het invoeren van gegevens die een persoon kan begaan door onoplettendheid.
Na een dergelijke berekening te hebben uitgevoerd, is het echter te vroeg om te kalmeren. Het is noodzakelijk om te concluderen dat de geselecteerde kabel geschikt is voor gebruik onder specifieke bedrijfsomstandigheden. Hiervoor zijn er technische vereisten voor toegestane spanningsafwijkingen van de norm.
Normatieve documenten over de afwijking van de spanning van de nominale waarde
Gebruik een van de volgende opties, afhankelijk van hun nationaliteit.
TKP 45-4.04—149—2009 (RB)
Het document is geldig op het grondgebied van de Republiek Wit-Rusland. Let bij het ontvangen van het resultaat op clausule 9.23.
SP 31-110-2003 (RF)
De huidige normen zijn bedoeld voor gebruik in stroomvoorziening van de Russische Federatie. Overweeg clausule 7.23.
GOST 13109
Vervangen op 1 januari 1999, de interstate standaard, GOST 13109 uit 1987. Analyseer volgens paragraaf 5.3.2.
Manieren om kabelverlies te verminderen
Wanneer de berekening van spanningsverliezen in de kabel wordt gemaakt en het resultaat wordt vergeleken met de vereisten van wettelijke documenten, kunnen we concluderen dat de kabel geschikt is voor werk.
Als uit het resultaat blijkt dat de fouten zijn overschat, moet u een andere kabel kiezen of de voorwaarden voor de werking opgeven. In de praktijk wordt een typisch geval vaak aangetroffen wanneer reeds werkende kabels worden onthuld door meetmethoden die spanningsverliezen daarin toelaatbare normen overschrijden. Hierdoor wordt de kwaliteit van de stroomvoorziening verminderd.
In een dergelijke situatie is het noodzakelijk om aanvullende technische maatregelen te nemen om de materiaalkosten te verlagen die nodig zijn voor een volledige kabelvervanging vanwege:
1. beperkingen op lekkende lading;
2. vergroten van het dwarsdoorsnedeoppervlak van de geleidende geleiders;
3. verkort de werkende kabellengte;
4. lagere bedrijfstemperatuur.
Het effect van kabelvermogen op spanningsverlies
De stroom door de geleider gaat altijd gepaard met warmte en verwarming beïnvloedt de geleidbaarheid ervan.Wanneer een verhoogd vermogen via de kabel wordt overgedragen, vergroten ze, bij hoge temperatuur, spanningsverliezen.
Om ze soms te verminderen, is het voor sommige consumenten die elektriciteit via kabel ontvangen voldoende om eenvoudig een andere bypass-keten uit te schakelen en opnieuw op te starten.
Deze methode is acceptabel voor vertakte circuits met een groot aantal verbruikers en redundante lijnen voor hun verbinding.
De toename van het dwarsdoorsnedegebied van de kabelkern
Deze methode wordt vaak gebruikt om verliezen in de circuits van spanningstransformatoren te verminderen. Als u een andere kabel op een werkende kabel aansluit en hun aders parallel verbindt, zullen de stromen splitsen en de belasting in elke draad verminderen. Spanningsverliezen worden ook verminderd en de nauwkeurigheid van het meetsysteem wordt hersteld.
Met deze methode is het belangrijk om niet te vergeten om wijzigingen aan te brengen in de uitvoerende documentatie en vooral de installatieschema's die door het reparatie- en onderhoudspersoneel worden gebruikt om periodiek onderhoud uit te voeren. Dit voorkomt dat werknemers fouten maken.
Kortere kabellengte
De methode is niet typisch, maar in sommige gevallen kan deze worden gebruikt. Het feit is dat kabelrouteringsschema's bij veel ontwikkelde energiebedrijven voortdurend worden ontwikkeld en verbeterd ten opzichte van de geleverde apparatuur.
Hierdoor worden kansen gecreëerd om de kabel te verschuiven met een vermindering van de lengte, wat het resulterende spanningsverlies zal verminderen.
Invloed van omgevingstemperatuur
Het werk van de kabel in ruimtes met verhoogde verwarming leidt tot een schending van de thermische balans, een toename van de fouten in de technische kenmerken ervan. Langs andere snelwegen leggen of een thermische isolatielaag gebruiken, kan spanningsverliezen verminderen.
In de regel is het mogelijk om de kabeleigenschappen op een of meer manieren effectief te verbeteren met hun complexe toepassing. Daarom is het belangrijk om, wanneer een dergelijke behoefte zich voordoet, alle mogelijke oplossingen voor het probleem te overwegen en de meest geschikte optie voor lokale omstandigheden te kiezen.
Er moet aan worden herinnerd dat het competente beheer van de elektrische economie een constante analyse van de operationele situatie vereist, anticiperen op de ontwikkeling van gebeurtenissen en het vermogen om verschillende situaties te berekenen. Deze eigenschappen onderscheiden een goede elektricien van de algemene massa gewone werknemers.
Zie ook op electro-nl.tomathouse.com
: