Egy kábel feszültségesésének kiszámításakor fontos figyelembe venni a kábel hosszát, a mag keresztmetszetét, az induktív reaktanciát és a vezetékek csatlakoztatását. Ezekkel a háttérinformációkkal maga is kiszámíthatja a feszültségesést.
Tartalomjegyzék
A veszteségek típusai és szerkezete
Még a leghatékonyabb elektromos ellátórendszer is rendelkezik valamilyen tényleges energiaveszteséggel. A veszteség a felhasználóknak adott és a ténylegesen átadott villamos energia közötti különbség. Ennek oka a rendszerek tökéletlensége és az anyagok fizikai tulajdonságai, amelyekből készültek.
A villamosenergia-hálózatokban a leggyakoribb villamosenergia-veszteségtípus a kábelhosszból eredő feszültségveszteséghez kapcsolódik. A pénzügyi költségek normalizálása és tényleges értékének kiszámítása érdekében dolgozták ki ezt a besorolást:
- Műszaki tényező. Ez a fizikai folyamatok jellemzőivel függ össze, és a terhelések, a függő állandó költségek és az éghajlati körülmények hatására változhat.
- A további eszközök használatának és a technikai személyzet számára a megfelelő működési feltételek biztosításának költségei.
- Kereskedelmi tényező. Ebbe a csoportba tartoznak a nem megfelelő mérőműszerek és egyéb, a villamos energia aluljelentését okozó tényezők okozta eltérések.
A feszültségvesztés fő okai
A kábelek energiaveszteségének fő oka a távvezetéki veszteség. Az erőmű és a fogyasztók közötti távolság nemcsak energiát veszít el, hanem a feszültség csökkenését is okozza (ami, ha a megengedett minimális érték alá csökken, nemcsak a készülékek nem hatékony működését okozhatja, hanem teljesen működésképtelenné is teheti azokat.
Az elektromos hálózatokban a veszteségeket az áramkör egy szakaszának reaktív összetevője is okozhatja, azaz az ezekben a szakaszokban lévő induktív elemek jelenléte (ezek lehetnek kommunikációs és huroktekercsek, transzformátorok, kis- és nagyfrekvenciás fojtók, villanymotorok).
A villamos hálózatok veszteségeinek csökkentési módjai
A hálózati felhasználó nem tudja befolyásolni a távvezeték veszteségeit, de egy áramköri szakasz feszültségesését csökkentheti az elemek szakszerű bekötésével.
Rézkábelt rézkábelhez, alumíniumkábelt pedig alumíniumkábelhez érdemes csatlakoztatni. Jobb, ha minimalizáljuk azoknak a vezetékcsatlakozásoknak a számát, ahol a maganyag változik, mivel az ilyen helyeken nemcsak az energia disszipálódik, hanem a hőtermelés is megnő, ami tűzveszélyes lehet, ha a szigetelés szintje nem megfelelő. A réz és az alumínium fajlagos vezetőképessége és fajlagos ellenállása miatt energiatakarékosabb a réz használata.
Ha lehetséges, egy elektromos áramkör tervezésekor az induktív elemeket, például tekercseket (L), transzformátorokat és motorokat párhuzamosan kell csatlakoztatni, mert a fizika törvényei szerint egy ilyen áramkör teljes induktivitása csökken, míg soros kapcsolás esetén éppen ellenkezőleg, nő.
Kondenzátoros egységeket (vagy RC-szűrőket ellenállásokkal kombinálva) is használnak a reaktív komponens kiegyenlítésére.
Attól függően, hogy a kondenzátorok és a fogyasztók hogyan vannak összekötve, többféle kompenzáció létezik: egyéni, csoportos és teljes kompenzáció.
- A személyi kompenzációban a kondenzátorok közvetlenül ahhoz a ponthoz vannak csatlakoztatva, ahol a reaktív teljesítmény jelentkezik, azaz a saját kondenzátoruk egy aszinkronmotorhoz, egy másik egy kisülési lámpához, egy másik egy hegesztőlámpához, egy másik egy transzformátorhoz stb. Ezen a ponton a bejövő kábelek mentesülnek a reaktív áramoktól az egyes felhasználókhoz.
- A csoportos kompenzáció során egy vagy több kondenzátort csatlakoztatnak több nagy induktív jellemzőkkel rendelkező elemhez. Ebben a helyzetben több felhasználó rendszeres egyidejű tevékenysége a teljes reaktív energia átvitelével jár a fogyasztók és a kondenzátorok között. Az a vezeték, amely elektromos energiát szolgáltat egy csoportnyi fogyasztónak, tehermentesített lesz.
- A teljes kompenzáció magában foglalja a szabályozóval ellátott kondenzátorok beillesztését a főkapcsolótáblába vagy a GRS-be. Kiértékeli az aktuális reaktív energiafogyasztást, és gyorsan csatlakoztatja és leválasztja a szükséges számú kondenzátort. Ennek eredményeképpen a hálózatból vett teljes teljesítmény a pillanatnyi reaktív teljesítményigénynek megfelelően minimalizálódik.
- Minden reaktív teljesítmény-kompenzációs rendszer egy pár kondenzátor-ágból, egy pár fokozatból áll, amelyeket a potenciális terhelések függvényében kifejezetten az elektromos hálózathoz alakítanak ki. Tipikus lépésméretek: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.
A nagy lépések (100 vagy több kvar) megszerzéséhez kapcsolja párhuzamosan a kis lépéseket. A hálózatok terhelése csökken, a kapcsolási áramok és azok interferenciája csökken. A hálózati feszültség sok magas felharmonikusával rendelkező hálózatokban a kondenzátorokat fojtókkal védik.
Az automatikus kompenzátorok a következő előnyöket biztosítják a velük felszerelt hálózat számára:
- csökkenti a transzformátorok terhelését;
- egyszerűsíti a kábelekre vonatkozó keresztmetszeti követelményeket;
- lehetővé teszik a hálózat nagyobb mértékű terhelését, mint ami kompenzáció nélkül lehetséges lenne;
- kiküszöböli a hálózati feszültségesés okait, még akkor is, ha a terhelés hosszú kábelekkel van csatlakoztatva;
- a mobil tüzelőanyaggal működő generátorok hatékonyságának növelése;
- megkönnyíti az elektromos motorok indítását;
- növelje a phi koszinuszt;
- a reaktív teljesítmény kiküszöbölése az áramkörökből;
- védelmet nyújt a túlfeszültségek ellen;
- a hálózati jellemzők szabályozásának javítása.
Számológép a kábel feszültségveszteségének kiszámításához
A feszültségesés kiszámítása bármilyen kábel esetében online elvégezhető. Az alábbiakban egy online kábelfeszültség-veszteség kalkulátor található.
A számológép folyamatban van, és hamarosan elérhető lesz.
Számítás a következő képlettel
Ha saját maga szeretné kiszámítani a kábel feszültségesését, figyelembe véve a kábel hosszát és a veszteséget befolyásoló egyéb tényezőket, akkor használhatja a kábel feszültségesésének kiszámítására szolgáló képletet:
ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,
ahol Un a hálózati bemeneti névleges feszültség;
U az egyes hálózati elemen mért feszültség (a veszteséget a hálózat bemenetén lévő névleges feszültség százalékában kell figyelembe venni).
Ebből levezethető egy képlet a teljesítményveszteség kiszámítására:
ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,
ahol Un a hálózati bemeneti névleges feszültség;
I a tényleges hálózati áram;
U - feszültség az egyes hálózati elemen (a veszteséget a hálózati bemeneti névleges feszültség százalékában kell figyelembe venni).
A feszültségesések táblázata kábelhosszonként
Az alábbiakban egy kábelhossz mentén hozzávetőleges feszültségesés látható (Knorring táblázata). Határozza meg a szükséges keresztmetszetet, és keresse meg az értéket a megfelelő oszlopban.
| ΔU, % | Rézvezetők terhelési nyomatéka, kW∙m, kétvezetékes 220 V-os vezetékeknél | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| A vezető s, mm² keresztmetszeténél, amely egyenlő | ||||||
| 1,5 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | |
| 1 | 18 | 30 | 48 | 72 | 120 | 192 |
| 2 | 36 | 60 | 96 | 144 | 240 | 384 |
| 3 | 54 | 90 | 144 | 216 | 360 | 576 |
| 4 | 72 | 120 | 192 | 288 | 480 | 768 |
| 5 | 90 | 150 | 240 | 360 | 600 | 960 |
A vezetők hőt bocsátanak ki, amikor áram folyik. Az áram nagysága a vezetők ellenállásával együtt határozza meg a veszteség mértékét. Ha rendelkezik adatokkal a kábel ellenállásáról és a rajtuk átfolyó áram mennyiségéről, akkor megtudhatja az áramkör veszteségének mértékét.
A táblázatok nem veszik figyelembe az induktív ellenállást, mivel az túl alacsony, és nem lehet egyenlő a vezeték aktív ellenállásával.
Ki fizeti a villamosenergia-veszteséget
A villamos energia átviteli veszteségei (ha nagy távolságokra továbbítják) jelentősek lehetnek. Ez hatással van a pénzügyi oldalra. A reaktív komponenst figyelembe veszik a háztartások teljes névleges áramfelhasználási díjának meghatározásakor.
Az egyfázisú vezetékek esetében ez már szerepel a költségekben, figyelembe véve a hálózati paramétereket. Jogi személyek esetében ezt az összetevőt az aktív terhektől függetlenül számítják ki, és külön számlázzák ki, külön tarifával (olcsóbban, mint az aktív összetevőt). Ennek oka a vállalatoknál jelen lévő induktív gépek (pl. villanymotorok) nagy száma.
Az energiaszabályozó meghatározza a megengedett feszültségesést, vagy a villamosenergia-hálózatban fellépő veszteségek szabványát. Az átviteli veszteségeket a felhasználó fizeti. Ezért a fogyasztó szempontjából gazdaságilag előnyös megfontolni ezek csökkentését az elektromos áramkör jellemzőinek megváltoztatásával.
Kapcsolódó cikkek:
