كيفية حساب فقدان كابل الجهد

تعتمد مسألة جودة نقل واستلام الطاقة الكهربائية إلى حد كبير على حالة المعدات المشاركة في هذه العملية التكنولوجية المعقدة. نظرًا لأن الطاقة الضخمة يتم نقلها عبر مسافات طويلة في قطاع الطاقة ، يتم زيادة الطلب على خصائص خطوط الطاقة.

علاوة على ذلك ، يتم الاهتمام بتقليل فقد الجهد ليس فقط على أنابيب الجهد العالي الطويلة ، ولكن أيضًا في الدوائر الثانوية ، على سبيل المثال ، محولات قياس الجهد ، كما هو موضح في الصورة.

يتم جمع الكابلات من الدوائر الثانوية من VT من كل مرحلة في مكان واحد - خزانة التجمع الطرفية. من هذه المفاتيح الموجودة في الصاري الأوسط للمعدات ، يتم تغذية دوائر الجهد بواسطة كابل منفصل إلى الكتلة الطرفية للوحة الموجودة في غرفة الترحيل.

توجد معدات الطاقة الأولية على مسافة كبيرة من أجهزة الحماية وأجهزة القياس المثبتة على الألواح. طول هذا الكابل يصل إلى 300 ÷ 400 متر. تؤدي هذه المسافات إلى خسائر ملحوظة في الجهد في الدائرة الداخلية ، والتي يمكن أن تقلل بشكل خطير من الخصائص المترولوجية لأجهزة القياس والنظام ككل.

لهذا السبب ، فإن جودة تحويل قيمة الجهد الأولي ، على سبيل المثال ، 330 كيلو فولت إلى قيمة ثانوية قدرها 100 فولت مع فئة الدقة المطلوبة البالغة 0.2 أو 0.5 ، قد لا تنسجم مع الحدود المقبولة المطلوبة للتشغيل الموثوق لمجمعات القياس والحماية.

من أجل القضاء على مثل هذه الأخطاء أثناء مرحلة التشغيل ، تم تصميم جميع كابلات القياس لفقدان الجهد حتى أثناء تصميم دائرة المعدات الكهربائية.

كيف يتم إنشاء خسائر الجهد

يتكون الكابل من قلوب موصلة ، كل منها محاط بطبقة عازلة. يتم وضع الهيكل كله في غلاف عازل مغلق.

توجد الموصلات المعدنية بالقرب من بعضها البعض ، وتضغط بإحكام بواسطة غمد الحماية. مع طول طويل من الطريق السريع ، فإنها تبدأ في العمل مثل مكثف مع لوحات تهمة. بسبب عملها ، يتم تشكيل السعة ، والتي هي جزء لا يتجزأ من رد الفعل.

نتيجة للتحولات في لفائف المحولات والمفاعلات والعناصر الأخرى ذات المحاثات ، تكتسب قوة الطاقة الكهربائية طابعًا استقرائيًا. تشكل المقاومة المقاومة للمعادن الأساسية المكون الفعال للمقاومة الكلية أو المعقدة Zп لكل مرحلة.

للعمل تحت الجهد ، يتم توصيل الكابل بالحمل بمقاومة معقدة بالكامل Zн في كل قلب.

أثناء تشغيل الكابل في دارة ثلاثية الطور في وضع الحمل الاسمي ، تكون التيارات في المراحل L1-L3 متناظرة ، ويوجد تيار غير متوازن قريب جدًا من التدفقات الصفرية في السلك المحايد N.

تتسبب المقاومة المعقدة للموصلات عندما يتدفق التيار عبرها في حدوث انخفاض في الجهد والجهد في الكابل ، وتقلل من قيمة الإدخال ، وبسبب المكون التفاعلي ، فإنها تنحرف في الزاوية. كل هذا يظهر بشكل تخطيطي في مخطط متجه.

يعمل الجهد U2 عند إخراج الكبل ، والذي ينحرف عن المتجه الحالي بزاوية φ ويقلل بقيمة الهبوط I-z من قيمة الإدخال U1. بمعنى آخر ، يتم تشكيل متجه هبوط الجهد في الكبل عبر مرور التيار خلال المقاومة المعقدة للموصل ويساوي قيمة الفرق الهندسي لمتجهات الإدخال والإخراج.

من أجل الوضوح ، يتم عرضه على نطاق موسع ويشار إليه بواسطة المقطع ac أو تحت الوتر من مستطيل المثلث ack. تشير الأرجل ak و kc إلى انخفاض الجهد عبر المكون النشط والمتفاعل لمقاومة الكابل.

نستمر عقليا في اتجاه المتجه U2 إلى التقاطع مع خط الدائرة الذي شكله المتجه U1 من المركز عند النقطة O. لدينا المتجه ab ، بزاوية تكرر اتجاه U2 وطول يساوي الفرق الحسابي للكميات U1-U2. وتسمى هذه الكمية العددية فقدان الجهد.

يتم حسابه أثناء إنشاء المشروع ويتم قياسه أثناء تشغيل الكابل لمراقبة سلامة خصائصه التقنية.

مبدأ قياس خسائر الجهد في الكابل

للتجربة ، من الضروري إجراء قياسين باستخدام مقياس الفولتميتر عند نهايات مختلفة: الإدخال والحمل. نظرًا لأن الفرق بينهما سيكون صغيراً ، فمن الضروري استخدام جهاز عالي الدقة ، ويفضل أن يكون في الفئة 0.2.

يمكن أن يكون طول الكابل كبيرًا ، مما يتطلب وقتًا كبيرًا للانتقال من مكان إلى آخر. خلال هذه الفترة ، يمكن أن يتغير الجهد الكهربائي في الشبكة لأسباب مختلفة ، مما يؤدي إلى تشويه النتيجة النهائية. لذلك ، من المعتاد إجراء مثل هذه القياسات على كلا الجانبين في نفس الوقت ، وإشراك مساعد مع معدات الاتصالات وجهاز قياس آخر عالي الدقة.

نظرًا لأن الفولتميتر تقيس القيمة الفعالة للجهد ، فإن الفرق في قراءاتها سيشير إلى مقدار الخسارة المتكون من الطرح الحسابي لوحدات المتجه عند إدخال وإخراج الكبل.

على سبيل المثال ، نحن نعتبر دوائر محول الجهد الموضحة في الصور العليا. لنفترض أن القيمة الخطية عند إدخال الكابل تقاس إلى أقرب عشر وتساوي 100.0 فولت ، وفي أطراف الخرج المتصلة بالحمل ، كانت 99.5 فولت. هذا يعني أن خسائر الجهد الكهربي يتم تعريفها على أنها 100.0-99.5 = 0.5 فولت. عند التحويل إلى نسب مئوية ، تصل إلى 0.5٪.

مبدأ حساب خسائر الجهد

دعنا نرجع إلى الرسم البياني المتجه لمتجهات ناقلات السقوط والجهد المنخفض. عندما يكون تصميم الكابل معروفًا ، تُحسب مقاومته من المقاومة والسماكة وطول المعدن في قلب الحمل الحالي.

تحدد المفاعلية والطول النوعية للتفاعل الكلي للكابل. في كثير من الأحيان ، من أجل الحساب ، يكفي أن تأخذ دليلًا به جداول و وفقا للعلامة التجارية للكابل مع بعض الخصائص التقنية حساب كلا النوعين من المقاومة (النشطة والمتفاعلة).

معرفة ساقي مثلث قائم الزاوية ، يتم حساب انخفاض التوتر - قيمة المقاومة المعقدة.

يتم إنشاء كابل لنقل التيار الاسمية. بضرب قيمته العددية بواسطة المقاومة المعقدة ، اكتشفنا حجم التيار المتردد من جانب الجهد. يتم حساب كلتا الساقين بشكل مشابه: ak (I ∙ R) و kс (I ∙ X).

بعد ذلك ، يتم إجراء العمليات الحسابية المثلثية البسيطة. في المثلث ، يتم تعريف الساق ae بضرب I I R في cos φ ، وفي in сkf طول الجانب cf الجانبي (I ∙ X مضروب في sin φ). يرجى ملاحظة أن المقطع cf يساوي طول القطعة ed ، كالجانب المقابل للمستطيل.

أضف الأطوال التي تم الحصول عليها ae و ed. اكتشفنا طول إعلان المقطع ، وهو أقل قليلاً من فقدان ab أو الجهد. نظرًا لصغر قيمة bd ، فمن السهل إهمال هذه القيمة من محاولة أخذها في الاعتبار في الحسابات ، والتي تتم دائمًا تقريبًا.

هذه الخوارزمية البسيطة هي أساس حساب كبل ثنائي النواة عندما يتم تزويده بتيار جيبي متناوب. تعمل التقنية مع تعديلات طفيفة لدوائر التيار المستمر.

في خطوط ثلاثية الطور تعمل على كبلات بثلاثة أو أربعة أسلاك ، يتم استخدام إجراء حساب مماثل لكل مرحلة. بسبب هذا ، هو أكثر تعقيدا بكثير.

كيف يتم الحساب في الممارسة العملية

الأوقات التي تم فيها تنفيذ مثل هذه الحسابات يدويًا بواسطة الصيغ قد مرت منذ فترة طويلة. استخدمت مؤسسات التصميم منذ فترة طويلة الجداول الخاصة والرسوم البيانية والمخططات الملخصة في الأدلة الفنية. أنها تقضي على العمل الروتيني لأداء العديد من العمليات الرياضية وأخطاء المشغل المرتبطة بها.

على سبيل المثال ، يمكننا الاستشهاد بالتقنيات المبينة في الدلائل المتاحة للجمهور:

• إمداد فيدوروف بالكهرباء في عام 1986 ؛

• على أعمال التصميم لتزويد خطوط الكهرباء والشبكات الكهربائية التي حررتها بولشمان وكروبوفيتش وساموفر.

مع إدخال أجهزة الكمبيوتر على نطاق واسع في حياتنا ، بدأ تطوير برامج حساب خسائر الجهد ، مما سهل إلى حد كبير هذه العملية. تم إنشاؤها على حد سواء لإجراء عمليات حسابية معقدة لشبكات إمدادات الطاقة من قبل مؤسسات التصميم ، ولتقييم تقريبي للنتائج الأولية لاستخدام كابل منفصل.

يضع أصحاب المواقع الكهربائية لهذه الأغراض آلات حاسبة متعددة على مواردهم والتي تتيح لك تقييم إمكانات الكابلات من مختلف العلامات التجارية بسرعة. للعثور عليهم ، يكفي في بحث Google إدخال الاستعلام المقابل وتحديد إحدى الخدمات.

كمثال ، فكر في تشغيل الآلة الحاسبة من هذا النوع.

سنقوم بإجراء اختبار اختبار له وإدخال البيانات الأولية في الحقول المناسبة:

• التيار المتردد

• الألومنيوم.

• طول الخط - 400 م ؛

• قسم الكبل - 16 مم مربع (على الأرجح ليس كبلًا ، ولكن نواة واحدة) ؛

• حساب الطاقة - 100 واط ؛

• عدد المراحل - 3 ؛

• شبكة الجهد - 100 فولت.

• عامل القدرة - 0.92 ؛

• درجة الحرارة 20 درجة.

نضغط على زر "حساب خسائر الجهد في الكابل" وننظر إلى نتيجة الخدمة.

كانت النتيجة معقولة: 0.714 فولت أو 0.714٪.

دعونا نحاول التحقق من ذلك مرتين في موقع آخر. للقيام بذلك ، انتقل إلى خدمة منافسة وأدخل نفس القيم.

نتيجة لذلك ، حصلنا على حساب سريع.

الآن يمكنك مقارنة النتائج التي تؤديها الخدمات المختلفة. 0.714-0.699373 = 0.021 فولت.

دقة الحساب في كلتا الحالتين مقبولة تمامًا ليس فقط من أجل التحليل السريع لأداء الكابلات ، ولكن أيضًا لأغراض أخرى.

أظهرت طريقة لمقارنة عمل خدمتين عبر الإنترنت كفاءتها وعدم وجود أخطاء في إدخال البيانات يمكن لأي شخص ارتكابها عن طريق الانتباه.

ومع ذلك ، بعد إجراء مثل هذا الحساب ، من المبكر جدًا التهدئة. من الضروري أن نستنتج أن الكبل المحدد مناسب للتشغيل في ظل ظروف تشغيل محددة. لهذا ، هناك متطلبات فنية لانحرافات الجهد المسموح بها عن القاعدة.

الوثائق المعيارية حول انحراف الجهد عن القيمة الاسمية

اعتمادًا على جنسيتهم ، استخدم أحد الخيارات التالية.

TKP 45-4.04–149–2009 (RB)

الوثيقة صالحة في أراضي جمهورية بيلاروسيا. عند استلام النتيجة ، انتبه إلى البند 9.23.

SP 31-110-2003 (RF)

يتم توفير المعايير الحالية للاستخدام في مرافق إمدادات الطاقة في الاتحاد الروسي. النظر في البند 7.23.

غوست 13109

تم استبداله في 1 كانون الثاني (يناير) 1999 بمعيار الطرق السريعة GOST 13109 اعتبارًا من عام 1987. تحليل وفقا للفقرة 5.3.2.

طرق للحد من فقدان الكابل

عندما يتم حساب فقد الجهد في الكابل وتتم مقارنة النتيجة مع متطلبات المستندات التنظيمية ، يمكننا أن نستنتج أن الكابل مناسب للعمل.

إذا أظهرت النتيجة أن الأخطاء مبالغ فيها ، فيجب عليك اختيار كابل آخر أو تحديد شروط تشغيله. في الممارسة العملية ، غالبًا ما تتم مصادفة حالة نموذجية عندما يتم الكشف عن كابل العمل بالفعل عن طريق قياس طرق تتجاوز خسائر الجهد فيها المعايير المسموح بها. نتيجة لذلك ، يتم تقليل جودة مرافق الإمداد بالطاقة.

في مثل هذه الحالة ، من الضروري اتخاذ تدابير تقنية إضافية لتقليل تكاليف المواد اللازمة لاستبدال الكابلات بالكامل بسبب:

1. القيود المفروضة على تسريب الحمل.

2. زيادة مساحة المقطع من الموصلات ؛

3. تقليل طول كابل العمل.

4. انخفاض درجة حرارة التشغيل.

تأثير طاقة الكابل على فقدان الجهد

يكون تدفق التيار عبر الموصل مصحوبًا دائمًا بالحرارة فيه ، والتدفئة تؤثر على الموصلية.عندما تنتقل الطاقة المتزايدة من خلال الكابل ، فإنها ، مما يخلق درجة حرارة عالية ، ويزيد من فقدان الجهد.

لتقليلها في بعض الأحيان ، يكفي أن يقوم بعض المستهلكين الذين يتلقون الكهرباء عن طريق الكابل بإيقاف التشغيل وإعادة التشغيل في سلسلة تحويلية أخرى.

هذه الطريقة مقبولة للدوائر المتفرعة مع عدد كبير من المستهلكين وخطوط زائدة عن الحاجة للاتصال بهم.

الزيادة في مساحة المقطع العرضي لب الكابل

غالبًا ما تستخدم هذه الطريقة لتقليل الخسائر في دوائر محولات قياس الجهد. إذا قمت بتوصيل كابل آخر بكابل عمل وقم بتوصيل قلوبهم بشكل متوازٍ ، فسوف تنفصل التيارات وتقلل من الحمل في كل سلك. يتم أيضًا تقليل فقد الجهد ، واستعادة دقة نظام القياس.

باستخدام هذه الطريقة ، من المهم عدم نسيان إجراء تغييرات على الوثائق التنفيذية وخاصة مخططات التثبيت التي يستخدمها موظفو الإصلاح والصيانة لإجراء الصيانة الدورية. هذا سيمنع العمال من ارتكاب الأخطاء.

انخفاض طول الكابل

هذه الطريقة ليست نموذجية ، لكن في بعض الحالات يمكن استخدامها. والحقيقة هي أن مخططات توجيه الكابلات في العديد من شركات الطاقة المتقدمة يتم تطويرها باستمرار وتحسينها فيما يتعلق بالمعدات التي يتم توصيلها.

نتيجةً لذلك ، يتم إنشاء فرص لتحويل الكبل مع تقليل طوله ، مما يقلل من فقدان الجهد الناتج.

تأثير درجة الحرارة المحيطة

يؤدي تشغيل الكبلات في الغرف ذات التسخين الزائد إلى انتهاك ميزان الحرارة ، وزيادة أخطاء خصائصه التقنية. يمكن أن يؤدي وضع الطرق السريعة الأخرى أو استخدام طبقة عازلة للحرارة إلى تقليل فقد الجهد.

كقاعدة عامة ، من الممكن تحسين خصائص الكابل بفعالية بطريق واحد أو أكثر من خلال التطبيق المعقد. لذلك ، عندما تنشأ هذه الحاجة ، من المهم النظر في جميع الحلول الممكنة للمشكلة واختيار الخيار الأنسب للظروف المحلية.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الإدارة المختصة للاقتصاد الكهربائي تتطلب تحليلًا مستمرًا للوضع التشغيلي ، واستباق تطور الأحداث ، والقدرة على حساب المواقف المختلفة. هذه الصفات تميز كهربائي جيد عن الكتلة العامة للعمال العاديين.

Comments

[#1]

لسوء الحظ ، في الشكل العلوي ، يكون المتجه I * R غير موازي للمتجه I.

السعة المتبادلة لقلب الكابلات تخلق التوصيلية السعوية ، وليس المقاومة.

وبالنسبة لهذه المسألة ، يجب عليك الاعتماد على الصيغ الطويلة.