วิธีการคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่สูญเสียไปของสายเคเบิล

ปัญหาคุณภาพของการส่งและรับพลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสถานะของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเทคโนโลยีที่ซับซ้อนนี้ เนื่องจากพลังงานขนาดใหญ่ถูกขนส่งไปในระยะทางไกลในภาคพลังงานความต้องการที่เพิ่มขึ้นจะถูกวางไว้กับลักษณะของสายไฟฟ้า

ยิ่งไปกว่านั้นยังให้ความสนใจกับการลดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าไม่เพียง แต่ในสายไฟแรงสูงยาว แต่ยังอยู่ในวงจรทุติยภูมิเช่นหม้อแปลงวัดแรงดันไฟฟ้าดังที่แสดงในภาพ

สายเคเบิลของวงจรทุติยภูมิของ VT จากแต่ละเฟสจะถูกรวบรวมไว้ในที่เดียวนั่นคือตู้ประกอบขั้ว จากสวิตช์นี้ซึ่งอยู่ที่เสากลางของอุปกรณ์วงจรแรงดันไฟฟ้าจะถูกป้อนด้วยสายเคเบิลแยกจากกันไปยังแผงขั้วต่อของแผงที่อยู่ในห้องรีเลย์

อุปกรณ์หลักกำลังไฟฟ้าอยู่ในระยะที่ห่างจากอุปกรณ์ป้องกันและอุปกรณ์ตรวจวัดที่ติดตั้งบนแผงควบคุม ความยาวของสายเคเบิลดังกล่าวสูงถึง 300 ÷ 400 เมตร ระยะทางดังกล่าวนำไปสู่การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่เห็นได้ชัดเจนในวงจรภายในซึ่งสามารถประมาทลักษณะทางมาตรวิทยาของเครื่องมือวัดและระบบโดยรวมอย่างรุนแรง

ด้วยเหตุนี้คุณภาพของการแปลงค่าแรงดันไฟฟ้าหลักเช่น 330 kV เป็นค่ารอง 100 โวลต์ที่มีระดับความแม่นยำที่ต้องการ 0.2 หรือ 0.5 อาจไม่พอดีกับขีด จำกัด ที่ยอมรับได้สำหรับการใช้งานที่ซับซ้อนของการวัดเชิงซ้อนและการป้องกัน

เพื่อที่จะกำจัดข้อผิดพลาดดังกล่าวในระหว่างขั้นตอนการทำงานสายเคเบิลการวัดทั้งหมดได้รับการออกแบบสำหรับการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าแม้ในระหว่างการออกแบบวงจรอุปกรณ์ไฟฟ้า

วิธีการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้น

สายเคเบิลประกอบด้วยแกนนำไฟฟ้าซึ่งแต่ละสายถูกล้อมรอบด้วยชั้นอิเล็กทริก โครงสร้างทั้งหมดจะถูกวางไว้ในท่ออิเล็กทริกที่ปิดสนิท

ตัวนำโลหะนั้นอยู่ใกล้กันมากและถูกกดด้วยปลอกป้องกันอย่างแน่นหนา ด้วยความยาวของทางหลวงพวกเขาเริ่มทำงาน เหมือนตัวเก็บประจุที่มีแผ่นชาร์จ. เนื่องจากการกระทำของมันความจุจะเกิดขึ้นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของปฏิกิริยา

จากการเปลี่ยนแปลงของขดลวดของหม้อแปลงเครื่องปฏิกรณ์และองค์ประกอบอื่น ๆ ที่มีการเหนี่ยวนำพลังงานของพลังงานไฟฟ้าจะได้รับอุปนัย ความต้านทานต่อการต้านทานของแกนโลหะเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานของความต้านทานรวมหรือเชิงซ้อนZпของแต่ละเฟส

ในการใช้งานภายใต้แรงดันไฟฟ้าสายเคเบิลเชื่อมต่อกับโหลดพร้อมความต้านทานที่ซับซ้อนแบบเต็มในแต่ละแกน

ระหว่างการทำงานของสายเคเบิลในวงจรสามเฟสที่มีโหมดโหลดเล็กน้อยกระแสในเฟส L1 ÷ L3 มีความสมมาตรและกระแสไม่สมดุลอยู่ใกล้กับศูนย์ไหลในสายกลาง N

ความต้านทานที่ซับซ้อนของตัวนำเมื่อกระแสไหลผ่านพวกเขาทำให้เกิดการสูญเสียและแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิลลดค่าอินพุตและเนื่องจากส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยามันยังเบี่ยงเบนไปในมุม ทั้งหมดนี้แสดงเป็นแผนผังในแผนภาพเวกเตอร์

แรงดันไฟฟ้า U2 ทำหน้าที่ที่เอาท์พุทสายเคเบิลซึ่งเบี่ยงเบนไปจากเวกเตอร์ปัจจุบันด้วยมุมφและลดลงตามค่าของการตก I ∙ z จากค่าอินพุต U1 กล่าวอีกนัยหนึ่งเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าตกในสายเคเบิลถูกสร้างขึ้นโดยทางเดินของกระแสไฟฟ้าผ่านความต้านทานเชิงซ้อนของตัวนำและเท่ากับค่าของความแตกต่างทางเรขาคณิตของเวกเตอร์อินพุตและเอาต์พุต

เพื่อความชัดเจนมันจะแสดงในสเกลขยายและถูกระบุโดยส่วน ac หรือด้านตรงข้ามมุมฉากของสามเหลี่ยมรูปสามเหลี่ยมแอ๊ ขาของมันมีค่าเป็น k และ kc แสดงถึงการลดลงของแรงดันไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาและมีปฏิกิริยาของความต้านทานสายเคเบิล

เราจะดำเนินการต่อทิศทางของเวกเตอร์ U2 ไปยังทางแยกด้วยเส้นวงกลมที่เกิดขึ้นจากเวกเตอร์ U1 จากจุดศูนย์กลางที่จุด O. เรามีเวกเตอร์ ab, ด้วยมุมทำซ้ำทิศทางของ U2 และความยาวเท่ากับความแตกต่างทางคณิตศาสตร์ของปริมาณ U1-U2 ปริมาณสเกลาร์นี้เรียกว่าการสูญเสียแรงดัน

มีการคำนวณในระหว่างการสร้างโครงการและวัดระหว่างการทำงานของสายเคเบิลเพื่อตรวจสอบความปลอดภัยของคุณลักษณะทางเทคนิค

หลักการวัดแรงดันไฟฟ้าสูญเสียในสาย

สำหรับการทดสอบจำเป็นต้องทำการวัดสองครั้งด้วยโวลต์มิเตอร์ที่ปลายที่แตกต่างกันคืออินพุตและโหลด เนื่องจากความแตกต่างระหว่างพวกเขาจะมีขนาดเล็กจึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระดับ 0.2

ความยาวสายเคเบิลอาจมีขนาดใหญ่ซึ่งต้องใช้เวลานานในการเปลี่ยนจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง ในช่วงเวลานี้แรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยเหตุผลหลายประการซึ่งจะบิดเบือนผลลัพธ์สุดท้าย ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปรกติที่จะต้องดำเนินการตรวจวัดทั้งสองด้านพร้อมกันเพื่อช่วยผู้ช่วยในการสื่อสารและอุปกรณ์การวัดที่มีความแม่นยำสูงเป็นครั้งที่สอง

เนื่องจากโวลต์มิเตอร์วัดค่าที่มีประสิทธิภาพของแรงดันไฟฟ้าความแตกต่างในการอ่านของพวกเขาจะระบุปริมาณของการสูญเสียที่เกิดขึ้นจากการลบเลขคณิตของโมดูลเวกเตอร์ที่อินพุตและเอาต์พุตของสายเคเบิล

ตัวอย่างเช่นเราพิจารณาวงจรหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าที่แสดงในภาพด้านบน สมมติว่าค่าเชิงเส้นที่อินพุตของสายเคเบิลถูกวัดที่สิบที่ใกล้ที่สุดและเท่ากับ 100.0 โวลต์และที่ขั้วเอาท์พุทที่เชื่อมต่อกับโหลดมันเป็น 99.5 โวลต์ ซึ่งหมายความว่าการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าถูกกำหนดเป็น 100.0-99.5 = 0.5 V. เมื่อแปลงเป็นเปอร์เซ็นต์จะมีค่า 0.5%

หลักการคำนวณแรงดันสูญเสีย

ขอให้เรากลับไปที่แผนภาพเวกเตอร์ของเวกเตอร์การตกและการสูญเสียแรงดัน เมื่อทราบการออกแบบสายเคเบิลความต้านทานของมันจะคำนวณจากความต้านทานความหนาและความยาวของโลหะของแกนนำกระแสไฟฟ้า

ค่ารีแอกแตนซ์และความยาวเฉพาะจะกำหนดค่ารีแอกแตนซ์รวมของสายเคเบิล บ่อยครั้งสำหรับการคำนวณมันค่อนข้างเพียงพอที่จะใช้ไดเรกทอรีที่มีตารางและ ตามยี่ห้อของสายเคเบิลที่มีลักษณะทางเทคนิคบางอย่าง คำนวณความต้านทานทั้งสองแบบ (แอคทีฟและแอคทีฟ)

เมื่อรู้ว่าทั้งสองขาของสามเหลี่ยมมุมฉากการคำนวณด้านตรงข้ามมุมฉากจะถูกคำนวณ - ค่าของความต้านทานเชิงซ้อน

สายเคเบิลถูกสร้างขึ้นเพื่อส่งกระแสไฟฟ้าที่ระบุ การคูณค่าตัวเลขด้วยความต้านทานเชิงซ้อนเราจะหาขนาดของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้านข้าง คำนวณทั้งสองขาในทำนองเดียวกัน: ak (I ∙ R) และkс (I ∙ X)

จากนั้นทำการคำนวณตรีโกณมิติอย่างง่าย ในสามเหลี่ยม ake เลก ae ถูกกำหนดโดยการคูณ I ∙ R โดย cos φและในΔсkfความยาวของด้าน cf (I ∙ X คูณด้วย sin φ) โปรดทราบว่าส่วน cf เท่ากับความยาวของส่วน ed เป็นด้านตรงข้ามของสี่เหลี่ยมผืนผ้า

เพิ่มความยาวที่ได้รับ ae และ ed เราค้นหาความยาวของโฆษณาเซกเมนต์ซึ่งน้อยกว่า ab หรือการสูญเสียแรงดันเล็กน้อย เนื่องจากค่า bd เพียงเล็กน้อยค่านี้จึงง่ายต่อการเพิกเฉยกว่าลองนำมาพิจารณาในการคำนวณซึ่งเกือบเสร็จแล้ว

อัลกอริทึมแบบง่ายนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณสายเคเบิลแบบสองแกนเมื่อมันมาพร้อมกับกระแสไซน์สลับ เทคนิคนี้ใช้งานได้กับการปรับเล็กน้อยสำหรับวงจร DC

ในสายสามเฟสที่ทำงานกับสายสามหรือสี่สายจะใช้ขั้นตอนการคำนวณที่คล้ายกันสำหรับแต่ละเฟส ด้วยเหตุนี้มันจึงซับซ้อนกว่ามาก

วิธีการคำนวณจะดำเนินการในทางปฏิบัติ

เวลาที่การคำนวณดังกล่าวดำเนินการด้วยตนเองโดยสูตรได้ผ่านไปนานแล้ว องค์กรออกแบบมีการใช้ตารางพิเศษกราฟและไดอะแกรมพิเศษที่สรุปไว้ในคู่มือทางเทคนิค พวกเขากำจัดงานประจำของการดำเนินการทางคณิตศาสตร์จำนวนมากและข้อผิดพลาดของผู้ประกอบการที่เกี่ยวข้อง

ตัวอย่างเช่นเราสามารถอ้างอิงเทคนิคที่กำหนดไว้ในไดเรกทอรีที่สาธารณชนเข้าถึงได้:

• แหล่งจ่ายไฟฟ้าของ Fedorov ในปี 1986;

• เกี่ยวกับงานออกแบบสำหรับแหล่งจ่ายไฟของสายไฟฟ้าและเครือข่ายไฟฟ้าที่แก้ไขโดย Bolshman, Krupovich และ Samover

ด้วยการแนะนำคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ในชีวิตของเราโปรแกรมสำหรับการคำนวณแรงดันไฟฟ้าสูญเสียเริ่มได้รับการพัฒนาซึ่งช่วยอำนวยความสะดวกในกระบวนการนี้อย่างมาก พวกเขาถูกสร้างขึ้นทั้งสำหรับการคำนวณที่ซับซ้อนของเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟโดยองค์กรออกแบบและสำหรับการประเมินโดยประมาณของผลลัพธ์เบื้องต้นของการใช้สายเคเบิลแยกต่างหาก

เจ้าของเว็บไซต์ไฟฟ้าเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้โพสต์ลงในแหล่งข้อมูลเครื่องคิดเลขต่างๆที่อนุญาตให้คุณประเมินความสามารถของสายเคเบิลของยี่ห้อต่างๆได้อย่างรวดเร็ว ในการค้นหามันก็เพียงพอแล้วในการค้นหาของ Google เพื่อป้อนคำค้นหาที่เกี่ยวข้องและเลือกหนึ่งในบริการ

เป็นตัวอย่างให้พิจารณาการทำงานของเครื่องคิดเลขชนิดนี้

เราจะทำการทดสอบทดสอบกับเขาและป้อนข้อมูลเริ่มต้นในฟิลด์ที่เหมาะสม:

• กระแสสลับ

• อลูมิเนียม

• ความยาวสาย - 400 เมตร

• ส่วนของสายเคเบิล - สี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาด 16 มม. (ส่วนใหญ่ไม่ได้เป็นสาย แต่เป็นสายแกนเดียว)

• การคำนวณกำลังไฟ - 100 วัตต์

• จำนวนขั้นตอน - 3;

• แรงดันเครือข่าย - 100 โวลต์

• ปัจจัยอำนาจ - 0.92;

• อุณหภูมิ 20 องศา

เรากดปุ่ม“ การคำนวณการสูญเสียแรงดันในสายเคเบิล” และดูผลลัพธ์ของบริการ

ผลลัพธ์มีความน่าเชื่อถือมาก: 0.714 โวลต์หรือ 0.714%

ลองตรวจสอบอีกครั้งบนไซต์อื่น หากต้องการทำสิ่งนี้ให้ไปที่บริการของคู่แข่งและป้อนค่าเดียวกัน

เป็นผลให้เราได้รับการคำนวณอย่างรวดเร็ว

ตอนนี้คุณสามารถเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ดำเนินการโดยบริการต่างๆ 0.714-0.699373 = 0.021 โวลต์

ความถูกต้องของการคำนวณในทั้งสองกรณีนั้นค่อนข้างยอมรับได้ไม่เพียง แต่สำหรับการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของสายเคเบิลอย่างรวดเร็ว แต่ยังเพื่อวัตถุประสงค์อื่น ๆ

วิธีการเปรียบเทียบการทำงานของสองบริการออนไลน์แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพและการไม่มีข้อผิดพลาดในการป้อนข้อมูลที่บุคคลสามารถกระทำโดยไม่ตั้งใจ

อย่างไรก็ตามหลังจากทำการคำนวณเช่นนี้มันเร็วเกินไปที่จะสงบลง มีความจำเป็นต้องสรุปว่าสายเคเบิลที่เลือกนั้นเหมาะสมสำหรับการใช้งานภายใต้สภาพการใช้งานเฉพาะ สำหรับเรื่องนี้มีข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตจากบรรทัดฐาน

เอกสารทั่วไปเกี่ยวกับการเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าจากค่าเล็กน้อย

ใช้อย่างใดอย่างหนึ่งต่อไปนี้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสัญชาติของพวกเขา

TKP 45-4.04—149—2009 (RB)

เอกสารมีผลบังคับใช้ในดินแดนของสาธารณรัฐเบลารุส เมื่อได้รับผลโปรดดูข้อ 9.23

SP 31-110-2003 (RF)

มาตรฐานปัจจุบันมีไว้สำหรับการใช้งานที่แหล่งจ่ายไฟของสหพันธรัฐรัสเซีย พิจารณาข้อ 7.23

GOST 13109

แทนที่เมื่อวันที่ 1 มกราคม 1999 มาตรฐานระหว่างรัฐ GOST 13109 จากปี 1987 วิเคราะห์ตามวรรค 5.3.2

วิธีในการลดการสูญหายของสายเคเบิล

เมื่อทำการคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิลและเปรียบเทียบผลลัพธ์กับข้อกำหนดของเอกสารกำกับดูแลเราสามารถสรุปได้ว่าสายเคเบิลนั้นเหมาะสำหรับการทำงาน

หากผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าข้อผิดพลาดถูกประเมินสูงเกินไปคุณต้องเลือกสายเคเบิลอื่นหรือระบุเงื่อนไขสำหรับการทำงาน ในทางปฏิบัติมักพบกรณีทั่วไปเมื่อสายเคเบิลทำงานแล้วเปิดเผยโดยวิธีการวัดว่าการสูญเสียแรงดันในมันเกินบรรทัดฐานที่อนุญาต ด้วยเหตุนี้คุณภาพของแหล่งจ่ายไฟจะลดลง

ในสถานการณ์เช่นนี้จำเป็นต้องใช้มาตรการทางเทคนิคเพิ่มเติมเพื่อลดต้นทุนวัสดุที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนสายเคเบิลโดยสมบูรณ์เนื่องจาก:

1. ข้อ จำกัด ในการรั่วไหลของโหลด

2. การเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของตัวนำตัวนำ

3. ลดความยาวของสายเคเบิลที่ใช้งานได้

4. อุณหภูมิในการทำงานลดลง

ผลของสายไฟต่อการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า

การไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำมักจะมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนภายในและความร้อนจะส่งผลต่อการนำไฟฟ้าเมื่อพลังงานที่เพิ่มขึ้นถูกส่งผ่านสายเคเบิลพวกเขาสร้างอุณหภูมิสูงเพิ่มการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า

เพื่อลดบางครั้งก็ค่อนข้างเพียงพอสำหรับผู้บริโภคบางคนที่รับกระแสไฟฟ้าผ่านสายเคเบิลเพียงแค่ปิดและเริ่มต้นใหม่ในอีกทางหนึ่งบายพาสโซ่

วิธีนี้เป็นที่ยอมรับสำหรับวงจรแยกที่มีผู้บริโภคจำนวนมากและสายซ้ำซ้อนสำหรับการเชื่อมต่อ

การเพิ่มขึ้นของพื้นที่หน้าตัดของแกนเคเบิล

วิธีนี้มักจะใช้เพื่อลดการสูญเสียในวงจรของหม้อแปลงวัดแรงดันไฟฟ้า หากคุณเชื่อมต่อสายเคเบิลอื่นกับสายเคเบิลที่ใช้งานได้และเชื่อมต่อแกนของมันแบบขนานกระแสจะแยกและลดภาระในแต่ละสาย การสูญเสียแรงดันจะลดลงและความแม่นยำของระบบการวัดจะถูกกู้คืน

การใช้วิธีการนี้เป็นสิ่งสำคัญที่ไม่ควรลืมที่จะเปลี่ยนแปลงเอกสารของผู้บริหารและโดยเฉพาะอย่างยิ่งแผนภาพการติดตั้งที่ใช้โดยช่างซ่อมและบำรุงรักษาเพื่อทำการบำรุงรักษาเป็นระยะ สิ่งนี้จะป้องกันคนงานจากการทำผิดพลาด

ความยาวสายเคเบิลลดลง

วิธีการนี้ไม่ใช่วิธีปกติ แต่ในบางกรณีสามารถใช้งานได้ ความจริงก็คือแผนการวางสายเคเบิลที่ บริษัท พัฒนาพลังงานหลายแห่งกำลังพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่จัดส่ง

ด้วยเหตุนี้โอกาสถูกสร้างขึ้นเพื่อเปลี่ยนสายเคเบิลที่มีความยาวลดลงซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้น

อิทธิพลของอุณหภูมิแวดล้อม

การใช้สายเคเบิลในห้องที่มีความร้อนเพิ่มขึ้นนำไปสู่การละเมิดสมดุลความร้อนซึ่งเป็นการเพิ่มข้อผิดพลาดของคุณลักษณะทางเทคนิค การวางเลียบทางหลวงอื่น ๆ หรือใช้ชั้นฉนวนกันความร้อนสามารถลดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า

ตามกฎแล้วมีความเป็นไปได้ที่จะปรับปรุงลักษณะของสายเคเบิลอย่างมีประสิทธิภาพด้วยวิธีที่ซับซ้อนอย่างน้อยหนึ่งวิธี ดังนั้นเมื่อความต้องการดังกล่าวเกิดขึ้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาวิธีการแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ทั้งหมดและเลือกตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสภาพท้องถิ่น

โปรดทราบว่าการจัดการที่มีความสามารถของระบบไฟฟ้าจะต้องมีการวิเคราะห์สถานการณ์การดำเนินงานอย่างต่อเนื่องการคาดการณ์ล่วงหน้าของการพัฒนาเหตุการณ์และความสามารถในการคำนวณสถานการณ์ต่างๆ คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ช่างไฟฟ้าที่ดีแตกต่างจากคนงานทั่วไปทั่วไป