Categories: Articles destacats » Electricistes novells
Nombre de visualitzacions: 29794
Comentaris sobre l'article: 1
Com calcular la pèrdua de tensió del cable
La qüestió de la qualitat de transmissió i recepció d’energia elèctrica depèn en gran mesura de l’estat dels equips que participen en aquest complex procés tecnològic. Atès que l'energia enorme es transporta a llargues distàncies en el sector energètic, es creixen demandes sobre les característiques de les línies elèctriques.
A més, es presta atenció a la reducció de pèrdues de tensió no només en les xarxes de gran tensió, sinó també en circuits secundaris, com per exemple, els transformadors de mesurament de tensió, com es mostra a la fotografia.
Els cables dels circuits secundaris del VT de cada fase es recullen en un sol lloc: l’armari de muntatge de terminals. Des d'aquest quadre de commutació, situat al pal mitjà de l'equip, els circuits de tensió són alimentats per un cable separat al bloc de terminals del panell situat a la sala del relé.
Els equips de potència primària es troben a una distància considerable de les proteccions i dispositius de mesura muntats en panells. La longitud d’aquest cable arriba als 300 ÷ 400 metres. Aquestes distàncies comporten pèrdues de tensió notables en el circuit intern, cosa que pot menystenir greument les característiques metrològiques dels instruments de mesura i del sistema en general.
Per aquest motiu, la qualitat de conversió d’un valor de tensió primària, per exemple, 330 kV a un valor secundari de 100 volts amb la classe de precisió requerida de 0,2 o 0,5, pot no encaixar en els límits acceptables requerits per al funcionament fiable de complexos i proteccions de mesura.
Per eliminar aquests errors durant la fase de funcionament, tots els cables de mesura estan dissenyats per a pèrdues de tensió fins i tot durant el disseny del circuit dels equips elèctrics.
Com es creen pèrdues de tensió
El cable consta de nuclis conductors, cadascun dels quals està envoltat per una capa dielèctrica. Tota l'estructura es col·loca en una caixa dielèctrica tancada.
Els conductors metàl·lics es troben bastant a prop, entre si, fortament premsats per la funda de protecció. Amb un llarg recorregut de la carretera, comencen a funcionar com un condensador amb plaques de càrrega. A causa de la seva acció, es forma la capacitança, que forma part integral de les reactives.
Com a resultat de transformacions dels bobinatges de transformadors, reactors i altres elements amb inductàncies, la potència de l’energia elèctrica adquireix un caràcter inductiu. La resistència resistiva del nucli metàl·lic forma el component actiu de la resistència total o complexa Zп de cada fase.
Per funcionar sota tensió, el cable es connecta a la càrrega amb una resistència Zн complexa completa a cada nucli.
Durant el funcionament per cable en un circuit trifàsic en un mode de càrrega nominal, els corrents de les fases L1 ÷ L3 són simètriques i un corrent de desequilibri molt proper als fluxos zero al fil neutre N.
La complexa resistència dels conductors quan el corrent flueix a través d'ells provoca una caiguda i pèrdua de tensió al cable, redueix el seu valor d'entrada i, a causa del component reactiu, també es desvia en angle. Tot això es mostra esquemàticament en un diagrama vectorial.
La tensió U2 actua a la sortida del cable, que es desvia del vector actual per un angle φ i es redueix pel valor de la caiguda I ∙ z del valor d’entrada U1. Dit d’una altra manera, el vector de caiguda de tensió al cable està format pel pas de corrent a través de la resistència complexa del conductor i és igual al valor de la diferència geomètrica dels vectors d’entrada i sortida.
Per a la seva claredat, es mostra a una escala ampliada i està indicada pel segment ac o la hipotenusa del triangle rectangular ack. Les potes ak i kc denoten la caiguda de tensió a través del component actiu i reactiu de la resistència del cable.
Continuem mentalment la direcció del vector U2 fins a la intersecció amb la línia de cercle formada pel vector U1 des del centre al punt O. Tenim el vector ab, amb un angle que repeteix la direcció de U2 i una longitud igual a la diferència aritmètica de les quantitats U1-U2. Aquesta quantitat escalar s’anomena pèrdua de tensió.
Es calcula durant la creació del projecte i es mesura durant el funcionament del cable per supervisar la seguretat de les seves característiques tècniques.
El principi de mesura de les pèrdues de tensió en el cable
Per a l’experiment, cal realitzar dues mesures amb un voltímetre a diferents extrems: l’entrada i la càrrega. Com que la diferència entre ells serà petita, cal utilitzar un dispositiu d'alta precisió, preferiblement de la classe 0.2.
La longitud del cable pot ser gran, cosa que requerirà un temps considerable per a la transició d'un lloc a un altre. Durant aquest període, la tensió a la xarxa pot canviar per diverses raons, cosa que distorsionarà el resultat final. Per tant, és habitual que es realitzin aquests mesuraments a banda i banda alhora, incloure un assistent amb equip de comunicació i un segon dispositiu de mesura d’alta precisió.
Atès que els voltímetres mesuren el valor efectiu de la tensió, la diferència en les lectures indicarà la quantitat de pèrdua formada per una resta aritmètica dels mòduls vectorials a l'entrada i sortida del cable.
Com a exemple, considerem els circuits del transformador de tensió que es mostren a les fotos superiors. Suposem que el valor lineal a l’entrada del cable es mesura fins a la desena més propera i igual a 100,0 volts, i als terminals de sortida connectats a la càrrega eren 99,5 volts. Això significa que les pèrdues de tensió es defineixen com 100,0-99,5 = 0,5 V. Quan es converteixen en percentatges, van ascendir al 0,5%.
El principi de càlcul de pèrdues de tensió
Tornem al diagrama vectorial dels vectors de caiguda i pèrdua de tensió. Quan es coneix el disseny del cable, la seva resistivitat es calcula a partir de la resistivitat, el gruix i la longitud del metall del nucli portador de corrent.
La reactància i longitud específiques determinen la reactància total del cable. Sovint, per al càlcul, n’hi ha prou amb agafar un directori amb taules i segons la marca de cable amb certes característiques tècniques calculeu els dos tipus de resistències (actives i reactives).
Conegut les dues potes d’un triangle d’angle dret, es calcula la hipotenusa: el valor de la resistència complexa.
Es crea un cable per transmetre un corrent nominal. Multiplicant el seu valor numèric per la resistència complexa, esbrina la magnitud de la caiguda de tensió del costat ca. Les dues potes es calculen de manera semblant: ak (I ∙ R) i kс (I ∙ X).
A continuació, es realitzen càlculs trigonomètrics simples. Al triangle ake, la pota ae es defineix multiplicant I ∙ R per cos φ, i en Δ сkf la longitud del costat cf (I ∙ X es multiplica per sin φ). Tingueu en compte que el segment cf és igual a la longitud del segment ed, com a costat oposat al rectangle.
Afegiu les longituds obtingudes ae i ed. Esbrinem la longitud de l’anunci del segment, que és lleugerament inferior a ab o pèrdua de tensió. A causa del petit valor de bd, aquest valor és més fàcil de descuidar que d'intentar tenir-lo en compte en els càlculs, que es fa gairebé sempre.
Aquest algorisme senzill és la base per calcular un cable de dos nuclis quan se li subministra un corrent sinusoïdal alternatiu. La tècnica funciona amb petits ajustaments per a circuits de corrent continu.
En línies trifàsiques que operen sobre cables de tres o quatre fils, s’utilitza un procediment de càlcul similar per a cada fase. Degut a això, és molt més complicat.
Com es realitza el càlcul a la pràctica
Fa temps que passen les fórmules manuals mitjançant aquestes fórmules. Les organitzacions de disseny fa temps que utilitzen taules, gràfics i diagrames especials resumits en manuals tècnics. Eliminen els treballs rutinaris de realitzar nombroses operacions matemàtiques i errors de l'operador associats.
A tall d’exemple, podem citar les tècniques exposades als directoris d’accés públic:
-
Subministrament elèctric de Fedorov el 1986;
-
en el treball de disseny de subministrament elèctric de línies elèctriques i xarxes elèctriques editat per Bolshman, Krupovich i Samover.
Amb la introducció massiva d’ordinadors a les nostres vides, es van començar a desenvolupar programes de càlcul de pèrdues de tensió, que van facilitar molt aquest procés. S’han creat tant per realitzar càlculs complexos de xarxes d’alimentació d’energia per part de les organitzacions de disseny, com per a una avaluació aproximada dels resultats previs de l’ús d’un cable separat.
Els propietaris de llocs elèctrics amb aquests propòsits dipositen diverses calculadores en els seus recursos que permeten avaluar ràpidament les capacitats dels cables de diferents marques. Per trobar-los és suficient a la cerca de Google introduir la consulta corresponent i seleccionar un dels serveis.
A tall d’exemple, considereu el funcionament d’una calculadora d’aquest tipus.
Farem una prova de prova per a ell i introduirem les dades inicials als camps corresponents:
-
corrent altern;
-
alumini
-
longitud de línia - 400 m;
-
secció de cable: quadrada de 16 mm (el més probable és que no sigui un cable, sinó un nucli);
-
càlcul de potència - 100 W;
-
nombre de fases - 3;
-
tensió de xarxa - 100 volts;
-
factor de potència: 0,92;
-
la temperatura és de 20 graus.
Premem el botó “Càlcul de pèrdues de tensió al cable” i mirem el resultat del servei.
El resultat va ser força plausible: 0,714 volts o 0,714%.
Provem de comprovar-ho en un altre lloc. Per fer-ho, aneu a un servei que competeix i introduïu els mateixos valors.
Com a resultat, obtenim un càlcul ràpid.
Ara podeu comparar els resultats realitzats per diferents serveis. 0,714-0.699373 = 0,021 volts.
L’exactitud del càlcul en ambdós casos és força acceptable no només per a l’anàlisi ràpida del rendiment del cable, sinó també per a altres propòsits.
Un mètode per comparar el treball de dos serveis en línia va mostrar la seva eficàcia i l’absència d’errors d’entrada de dades que una persona pot cometre per desatenció.
Tanmateix, un cop realitzat aquest càlcul, és massa aviat per calmar-se. Cal concloure que el cable seleccionat és adequat per funcionar en condicions específiques de funcionament. Per a això, hi ha requisits tècnics per a desviacions de tensió admissibles de la norma.
Documents normatius sobre la desviació de tensió del valor nominal
Segons la seva nacionalitat, utilitzeu una de les opcions següents.
TKP 45-4.04—149—2009 (RB)
El document és vàlid al territori de la República de Bielorússia. En rebre el resultat, presteu atenció a la clàusula 9.23.
SP 31-110-2003 (RF)
Els estàndards actuals es proporcionen per a les instal·lacions d’alimentació de la Federació Russa. Considereu la clàusula 7.23.
GOST 13109
Substituït l'1 de gener de 1999, l'estàndard interestatal, GOST 13109 de 1987. Analitzar segons el paràgraf 5.3.2.
Maneres de reduir la pèrdua de cable
Quan es fa el càlcul de pèrdues de tensió en el cable i es compara el resultat amb els requisits dels documents normatius, podem concloure que el cable és adequat per a la feina.
Si el resultat demostra que els errors estan sobreestimats, heu de triar un altre cable o especificar les condicions per al seu funcionament. A la pràctica, sovint es produeix un cas típic quan ja es treballa un cable revelat mitjançant mètodes de mesura que les pèrdues de tensió en el mateix superen les normes permeses. Per això, es redueix la qualitat de les instal·lacions d’alimentació elèctrica.
En aquesta situació, cal adoptar mesures tècniques addicionals per reduir els costos de material necessaris per a una substitució completa del cable degut a:
1. restriccions a la càrrega fuga;
2. augmentar la secció transversal dels conductors conductors;
3. reduir la longitud del cable de treball;
4. temperatura de funcionament més baixa.
L’efecte de la potència del cable sobre la pèrdua de tensió
El flux de corrent a través del conductor sempre va acompanyat de calor que hi ha i la calefacció afecta la seva conductivitat.Quan es transmet una major potència a través del cable, creen una temperatura elevada, augmenten les pèrdues de tensió.
Per reduir-les, n’hi ha prou amb que alguns consumidors que reben electricitat per cable només s’apagin i es reinicien en una altra cadena de bypass.
Aquest mètode és acceptable per a circuits ramificats amb un gran nombre de consumidors i línies redundants per a la seva connexió.
L’augment de l’àrea transversal del nucli del cable
Aquest mètode s'utilitza sovint per reduir les pèrdues en els circuits de transformadors de mesurament de tensió. Si connecteu un altre cable a un cable de treball i connecteu els seus nuclis en paral·lel, els corrents es dividiran i reduiran la càrrega a cada fil. També es redueixen pèrdues de tensió i es restableix la precisió del sistema de mesurament.
Amb aquest mètode, és important no oblidar fer canvis a la documentació executiva i, especialment, als esquemes d’instal·lació utilitzats pel personal de reparació i manteniment per realitzar un manteniment periòdic. D’aquesta manera s’evitarà que els treballadors s’equivoquin.
Longitud reduïda del cable
El mètode no és típic, però en alguns casos es pot utilitzar. El fet és que els esquemes d’encaminament de cables a moltes empreses energètiques desenvolupades s’estan desenvolupant i millorant constantment en relació amb l’equip subministrat.
A causa d'això, es creen oportunitats per canviar el cable amb una reducció de la seva longitud, la qual cosa reduirà la pèrdua de tensió resultant.
Influència de la temperatura ambient
El funcionament per cable a les habitacions amb major escalfament comporta una violació del balanç de calor, un augment dels errors de les seves característiques tècniques. Estar sobre altres carreteres o utilitzar una capa d’aïllament tèrmic pot reduir les pèrdues de tensió.
Per regla general, és possible millorar eficaçment les característiques del cable d’una o diverses maneres amb la seva complexa aplicació. Per tant, quan sorgeix aquesta necessitat, és important tenir en compte totes les solucions possibles al problema i escollir l’opció més adequada per a les condicions locals.
Cal tenir en compte que la gestió competent de l’economia elèctrica requereix una anàlisi constant de la situació operativa, l’anticipació del desenvolupament d’esdeveniments i la capacitat de calcular diverses situacions. Aquestes qualitats distingeixen un bon electricista de la massa general dels treballadors ordinaris.
Consulteu també a electro-ca.tomathouse.com
: