Jak obliczyć spadek napięcia na długości kabla w sieciach elektrycznych?

Przy obliczaniu strat energii elektrycznej w kablu ważne jest uwzględnienie jego długości, przekrojów poprzecznych żył, właściwej rezystancji indukcyjnej oraz połączenia przewodów. Dzięki tym podstawowym informacjom będziesz w stanie samodzielnie obliczyć spadek napięcia.

Rodzaje i struktura strat

Nawet najbardziej wydajne systemy zasilania mają pewne rzeczywiste straty mocy. Straty rozumiane są jako różnica pomiędzy energią elektryczną przekazaną użytkownikom a tym, że do nich trafiła. Wynika to z niedoskonałości systemów i właściwości fizycznych materiałów, z których są wykonane.

Najczęstszy rodzaj strat mocy w sieciach elektrycznych jest związany ze stratami napięcia wynikającymi z długości kabla.Aby znormalizować wydatki finansowe i obliczyć ich rzeczywistą wartość, opracowano następującą klasyfikację:

1. czynnik techniczny. Wiąże się to z cechami procesów fizycznych i może zmieniać się pod wpływem obciążeń, warunkowych kosztów stałych i warunków klimatycznych.
2. Koszt korzystania z dodatkowych materiałów eksploatacyjnych i zapewnienia niezbędnych warunków do działalności personelu technicznego.
3. czynnik komercyjny. Ta grupa obejmuje odchylenia spowodowane niedoskonałością oprzyrządowania i innymi punktami, które powodują niedoszacowanie energii elektrycznej.

Główne przyczyny utraty napięcia

Główną przyczyną utraty mocy w kablu są straty w liniach energetycznych. W odległości od elektrowni do odbiorców rozpraszana jest nie tylko moc energii elektrycznej, ale także spadki napięcia (które po osiągnięciu wartości mniejszej niż minimalna dopuszczalna wartość mogą powodować nie tylko nieefektywną pracę urządzeń, ale także ich całkowita niesprawność.

Straty w sieciach elektrycznych mogą być również spowodowane reaktywną składową odcinka obwodu elektrycznego, czyli obecnością w tych odcinkach jakichkolwiek elementów indukcyjnych (mogą to być cewki i obwody komunikacyjne, transformatory, dławiki niskiej i wysokiej częstotliwości, silniki elektryczne).

Sposoby zmniejszenia strat w sieciach elektrycznych

Użytkownik sieci nie ma wpływu na straty w linii elektroenergetycznej, ale może zmniejszyć spadek napięcia na odcinku obwodu poprzez prawidłowe podłączenie jego elementów.

Lepiej jest połączyć kabel miedziany z kablem miedzianym, a kabel aluminiowy z kablem aluminiowym.Lepiej jest minimalizować liczbę połączeń przewodów, w których zmienia się materiał rdzenia, ponieważ w takich miejscach nie tylko rozpraszana jest energia, ale również wzrasta wytwarzanie ciepła, co przy niewystarczającym poziomie izolacji termicznej może stanowić zagrożenie pożarowe. Biorąc pod uwagę przewodność i oporność miedzi i aluminium, wykorzystanie miedzi jest bardziej efektywne pod względem kosztów energii.

Jeśli to możliwe, planując obwód elektryczny, lepiej połączyć równolegle dowolne elementy indukcyjne, takie jak cewki (L), transformatory i silniki elektryczne, ponieważ zgodnie z prawami fizyki zmniejsza się całkowita indukcyjność takiego obwodu, a kiedy połączony szeregowo, wręcz przeciwnie, wzrasta.

Jednostki pojemnościowe (lub filtry RC w połączeniu z rezystorami) są również używane do wygładzania składowej reaktywnej.

W zależności od zasady łączenia kondensatorów i konsumenta istnieje kilka rodzajów kompensacji: osobista, grupowa i ogólna.

1. Z kompensacją osobistą pojemności są połączone bezpośrednio z miejscem, w którym pojawia się moc bierna, czyli własnym kondensatorem - z silnikiem asynchronicznym, jeszcze jednym - z lampą wyładowczą, jeszcze jednym - ze spawaniem, jeszcze jednym - dla transformator itp. W tym momencie przychodzące kable są rozładowywane z prądów biernych do poszczególnych użytkowników.
2. Kompensacja grupowa polega na podłączeniu jednego lub więcej kondensatorów do kilku elementów o dużej charakterystyce indukcyjnej. W tej sytuacji regularna jednoczesna aktywność kilku odbiorców wiąże się z przenoszeniem całkowitej energii biernej między obciążeniami a kondensatorami. Linia dostarczająca energię elektryczną do grupy odbiorów zostanie rozładowana.
3. Kompensacja ogólna polega na wstawieniu kondensatorów z regulatorem w rozdzielnicę główną lub rozdzielnicę główną. Ocenia rzeczywisty pobór mocy biernej i szybko podłącza i odłącza wymaganą liczbę kondensatorów. W efekcie sumaryczna moc pobierana z sieci zostaje zredukowana do minimum zgodnie z chwilową wartością wymaganej mocy biernej.
4. Wszystkie instalacje kompensacji mocy biernej zawierają parę gałęzi kondensatorów, parę stopni, które są formowane specjalnie dla sieci elektrycznej, w zależności od potencjalnych obciążeń. Typowe wymiary stopni: 5; dziesięć; 20; trzydzieści; pięćdziesiąt; 7,5; 12,5; 25 mkw.

Aby uzyskać duże stopnie (100 lub więcej kvar), małe są połączone równolegle. Zmniejszają się obciążenia sieci, prądy łączeniowe i ich zakłócenia są zmniejszone. W sieciach z wieloma wysokimi harmonicznymi napięcia sieciowego kondensatory są chronione przez dławiki.

Kompensatory automatyczne zapewniają wyposażonej w nie sieci następujące zalety:

• zmniejszyć obciążenie transformatorów;
• uprościć wymagania dotyczące przekroju kabla;
• umożliwić większe niż to możliwe obciążenie sieci energetycznej bez kompensacji;
• wyeliminować przyczyny spadku napięcia sieciowego, nawet gdy obciążenie jest podłączone długimi kablami;
• zwiększyć wydajność mobilnych generatorów na paliwie;
• ułatwić uruchamianie silników elektrycznych;
• zwiększyć cosinus phi;
• wyeliminować moc bierną z obwodów;
• chronić przed przepięciami;
• poprawić dostosowanie wydajności sieci.

Kalkulator strat napięcia w kablu

Dla dowolnego kabla obliczenia strat napięcia można wykonać online. Poniżej znajduje się internetowy kalkulator strat napięcia w kablu.

Kalkulator jest w fazie rozwoju i wkrótce będzie dostępny.

Obliczanie formuł

Jeśli chcesz samodzielnie obliczyć, jaki jest spadek napięcia w przewodzie, biorąc pod uwagę jego długość i inne czynniki wpływające na straty, możesz skorzystać ze wzoru na obliczenie spadku napięcia w kablu:

ΔU, % = (Un - U) * 100 / Un,

gdzie Un - napięcie znamionowe na wejściu do sieci;

U to napięcie na oddzielnym elemencie sieci (straty obliczane są jako procent napięcia znamionowego obecnego na wejściu).

Z tego możemy wyprowadzić wzór na obliczanie strat energii:

ΔP,% = (Un - U) * I * 100 / Un,

gdzie Un - napięcie znamionowe na wejściu do sieci;

I to rzeczywisty prąd sieciowy;

U to napięcie na oddzielnym elemencie sieci (straty obliczane są jako procent napięcia znamionowego obecnego na wejściu).

Tabela strat napięcia na długości kabla

Poniżej znajdują się przybliżone spadki napięcia na długości kabla (tabela Knorring). Określamy wymaganą sekcję i patrzymy na wartość w odpowiedniej kolumnie.

Żyły drutu emitują ciepło, gdy płynie prąd. Wielkość prądu wraz z rezystancją przewodników określa stopień strat. Jeśli masz dane dotyczące rezystancji kabla i ilości przepływającego przez nie prądu, możesz dowiedzieć się, ile strat w obwodzie.

Tabele nie uwzględniają reaktancji indukcyjnej, ponieważ przy użyciu przewodów jest zbyt mały i nie może być aktywny.

Kto płaci za straty energii elektrycznej?

Straty energii elektrycznej podczas przesyłu (jeśli jest przesyłana na duże odległości) mogą być znaczne. Wpływa to na finansową stronę problemu. Składnik bierny jest brany pod uwagę przy ustalaniu taryfy ogólnej za wykorzystanie prądu znamionowego dla ludności.

W przypadku linii jednofazowych jest już wliczony w cenę z uwzględnieniem parametrów sieci. W przypadku osób prawnych ten składnik jest obliczany niezależnie od aktywnych obciążeń i jest wskazywany osobno na dostarczonej fakturze, po specjalnej stawce (tańszy niż aktywny). Odbywa się to dzięki obecności w przedsiębiorstwach dużej liczby mechanizmów indukcyjnych (na przykład silników elektrycznych).

Organy nadzoru energetycznego ustalają dopuszczalny spadek napięcia, czyli normę strat w sieciach elektrycznych. Użytkownik płaci za straty podczas przesyłu mocy. Dlatego z punktu widzenia konsumenta korzystne ekonomicznie jest zastanowienie się, jak je zmniejszyć, zmieniając charakterystykę obwodu elektrycznego.

Podobne artykuły: