Jak vypočítat úbytek napětí podél kabelu v elektrických sítích

Při výpočtu úbytku napětí v kabelu je důležité vzít v úvahu délku kabelu, průřez žíly, induktivní reaktanci a zapojení vodičů. S těmito základními informacemi můžete sami vypočítat úbytek napětí.

Typy a struktura ztrát

I ten nejefektivnější systém zásobování elektrickou energií má určitý typ skutečných ztrát výkonu. Ztrátami se rozumí rozdíl mezi elektřinou poskytnutou uživatelům a elektřinou, která jim byla skutečně dodána. Důvodem jsou nedokonalosti systémů a fyzikální vlastnosti materiálů, z nichž jsou vyrobeny.

Nejčastějším typem ztrát elektřiny v elektrických sítích jsou ztráty napětí v délce kabelů. Za účelem normalizace finančních nákladů a výpočtu jejich skutečné hodnoty byla vytvořena tato klasifikace:

1. Technický faktor. Souvisí s vlastnostmi fyzikálních procesů a může se měnit pod vlivem zatížení, podmíněných fixních nákladů a klimatických okolností.
2. Náklady na používání dodatečného materiálu a zajištění vhodných podmínek pro práci technického personálu.
3. Komerční faktor. Tato skupina zahrnuje odchylky způsobené nevhodnými měřicími přístroji a dalšími faktory, které způsobují nedostatečné vykazování elektrické energie.

Hlavní příčiny ztráty napětí

Hlavní příčinou ztrát výkonu v kabelech jsou ztráty v přenosovém vedení. Vzdálenost od elektrárny ke spotřebičům způsobuje nejen rozptyl energie, ale také pokles napětí (který, pokud klesne pod minimální přípustnou hodnotu, může způsobit nejen neefektivní provoz spotřebičů, ale dokonce i jejich nefunkčnost).

Také ztráty v elektrických sítích mohou být způsobeny jalovou složkou úseku obvodu, tj. přítomností jakýchkoli induktivních prvků v těchto úsecích (mohou to být komunikační a smyčkové cívky, transformátory, nízkofrekvenční a vysokofrekvenční tlumivky, elektromotory).

Způsoby snižování ztrát v elektrických sítích

Uživatel sítě nemůže ovlivnit ztráty v elektrickém vedení, ale může snížit úbytek napětí v části obvodu inteligentním zapojením jeho prvků.

Měděný kabel je lepší připojit k měděnému kabelu a hliníkový kabel k hliníkovému kabelu. Je lepší minimalizovat počet spojů vodičů, kde se mění materiál jádra, protože v těchto místech dochází nejen k rozptylu energie, ale také ke zvýšené tvorbě tepla, což může při nedostatečné úrovni izolace představovat nebezpečí požáru. Vzhledem k hodnotám měrné vodivosti a měrného odporu mědi a hliníku je energeticky efektivnější použít měď.

Pokud je to možné, měly by být při plánování elektrického obvodu všechny induktivní prvky, jako jsou cívky (L), transformátory a motory, zapojeny paralelně, protože podle fyzikálních zákonů se celková indukčnost takového obvodu snižuje, zatímco při sériovém zapojení se naopak zvyšuje.

K vyhlazení jalové složky se používají také kondenzátorové jednotky (nebo RC filtry v kombinaci s rezistory).

V závislosti na způsobu připojení kondenzátorů a spotřebiče existuje několik typů kompenzace: osobní, skupinová a celková.

1. Při osobní kompenzaci jsou kondenzátory připojeny přímo k místu, kde se vyskytuje jalový výkon, tj. vlastní kondenzátor k asynchronnímu motoru, další k výbojce, další ke svářecí lampě, další k transformátoru atd. V tomto okamžiku jsou přívodní kabely odlehčeny od jalových proudů k jednotlivým uživatelům.
2. Skupinová kompenzace zahrnuje připojení jednoho nebo více kondenzátorů k několika prvkům s velkou indukční charakteristikou. V této situaci dochází při pravidelné souběžné činnosti několika uživatelů k přenosu celkové jalové energie mezi zátěžemi a kondenzátory. Vedení, které dodává elektrickou energii skupině zátěží, bude odlehčeno.
3. Celková kompenzace zahrnuje vložení kondenzátorů s regulátorem do hlavního rozváděče nebo GRS. Vyhodnocuje aktuální spotřebu jalového výkonu a rychle připojuje a odpojuje potřebný počet kondenzátorů. Výsledkem je minimalizace celkového výkonu odebíraného ze sítě v souladu s okamžitým množstvím požadovaného jalového výkonu.
4. Všechny systémy kompenzace jalového výkonu se skládají z dvojice kondenzátorových baterií, dvojice stupňů, které jsou speciálně vytvořeny pro elektrickou síť v závislosti na potenciálních zátěžích. Typické velikosti kroků: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.

Pro získání velkých kroků (100 a více kvar) spojte malé kroky paralelně. Snižuje se zatížení sítí, snižují se spínací proudy a jejich rušení. V sítích s mnoha vysokými harmonickými síťového napětí jsou kondenzátory chráněny tlumivkami.

Automatické kompenzátory přinášejí síti, která je jimi vybavena, následující výhody:

• snížit zatížení transformátorů;
• zjednodušit požadavky na průřez kabelů;
• umožňují zatížit síť více, než by bylo možné bez kompenzace;
• eliminovat příčiny poklesu síťového napětí, a to i v případě, že je zátěž připojena dlouhými kabely;
• zvýšit účinnost mobilních generátorů na paliva;
• usnadňují startování elektromotorů;
• zvýšit fí kosinus;
• eliminovat jalový výkon z obvodů;
• chránit před přepětím;
• zlepšení regulace charakteristik sítě.

Kalkulačka pro výpočet ztrát napětí v kabelu

Výpočet úbytku napětí lze pro jakýkoli kabel provést online. Níže je uveden online kalkulátor napěťových ztrát na kabelu.

Na kalkulačce se pracuje a bude brzy k dispozici.

Výpočet podle vzorce

Pokud si chcete sami vypočítat úbytek napětí na kabelu s ohledem na délku kabelu a další faktory ovlivňující ztráty, můžete použít vzorec pro výpočet úbytku napětí na kabelu:

ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,

kde Un je jmenovité napětí na vstupu sítě;

U je napětí na jednotlivém prvku sítě (ztrátu uvažujte jako procento jmenovitého napětí na vstupu sítě).

Z toho lze odvodit vzorec pro výpočet ztrátového výkonu:

ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,

kde Un je jmenovité vstupní síťové napětí;

I je skutečný síťový proud;

U je napětí na jednotlivém prvku vedení (ztrátu uvažujte jako procento jmenovitého napětí na vstupu).

Tabulka úbytků napětí podle délky kabelu

Níže je uveden přibližný úbytek napětí podél kabelu (Knorringova tabulka). Určete požadovaný průřez a vyhledejte hodnotu v příslušném sloupci.

Vodiče při průchodu proudu vyzařují teplo. Velikost proudu spolu s odporem vodičů určuje míru ztrát. Pokud máte k dispozici údaje o odporu kabelu a velikosti proudu, který jimi protéká, můžete zjistit velikost ztrát v obvodu.

Tabulky nezohledňují indukční odpor, protože je příliš malý a nemůže se rovnat činnému odporu vodiče.

Kdo platí za ztráty elektřiny

Ztráty při přenosu elektřiny (při přenosu na velké vzdálenosti) mohou být značné. To má dopad na finanční stránku. Jalová složka se zohledňuje při stanovení celkové nominální sazby za odběr proudu pro domácnosti.

U jednofázových vedení je již zahrnuta v nákladech s ohledem na parametry sítě. U právnických osob se tato složka vypočítává nezávisle na aktivním zatížení a je fakturována zvlášť, za zvláštní sazbu (levnější než aktivní složka). Důvodem je velké množství indukčních strojů (např. elektromotorů), které se v podnicích vyskytují.

Energetický regulátor stanovuje přípustný pokles napětí neboli normu pro ztráty v elektrické síti. Ztráty při přenosu hradí uživatel. Z hlediska spotřebitele je proto ekonomicky výhodné uvažovat o jejich snížení změnou vlastností elektrického obvodu.

Související články: