Bij de berekening van het spanningsverlies in een kabel is het van belang rekening te houden met de kabellengte, de aderdoorsnede, de inductieve reactantie en de aansluiting van de draden. Met deze achtergrondinformatie kunt u zelf het spanningsverlies berekenen.
Inhoud
Soorten verliezen en structuur ervan
Zelfs het meest efficiënte elektriciteitsvoorzieningssysteem kent een of ander feitelijk stroomverlies. Het verlies is het verschil tussen de elektriciteit die aan de gebruikers wordt geleverd en de elektriciteit die daadwerkelijk aan hen wordt geleverd. Dit is te wijten aan onvolkomenheden in de systemen en de fysische eigenschappen van de materialen waarvan zij zijn gemaakt.
De meest voorkomende vorm van elektriciteitsverlies in elektriciteitsnetten houdt verband met spanningsverlies door kabellengten. Om de financiële kosten te normaliseren en de werkelijke waarde ervan te berekenen, is deze classificatie ontwikkeld:
- Technische factor. Het houdt verband met de kenmerken van de fysische processen en kan variëren onder invloed van belastingen, voorwaardelijke vaste kosten en klimatologische omstandigheden.
- De kosten van het gebruik van extra voorraden en het creëren van de juiste omstandigheden voor het technisch personeel om te werken.
- Commerciële factor. Deze groep omvat afwijkingen die worden veroorzaakt door ondeugdelijke meetinstrumenten en andere factoren die leiden tot onderrapportage van elektrische energie.
De belangrijkste oorzaken van spanningsverlies
De belangrijkste oorzaak van vermogensverlies in kabels zijn transmissielijnverliezen. De afstand van de centrale tot de verbruikers leidt niet alleen tot energieverspilling, maar ook tot een spanningsdaling (die, als zij onder de minimaal toelaatbare waarde daalt, niet alleen kan leiden tot een inefficiënte werking van apparaten, maar er zelfs toe kan leiden dat zij in het geheel niet meer functioneren).
Verliezen in elektrische netwerken kunnen ook worden veroorzaakt door de reactieve component van een deel van het circuit, d.w.z. de aanwezigheid van inductieve elementen in deze delen (dit kunnen communicatie- en lusspoelen zijn, transformatoren, smoorspoelen voor lage en hoge frequenties, elektromotoren).
Manieren om verliezen in elektrische netwerken te beperken
De netwerkgebruiker kan geen invloed uitoefenen op de verliezen in een elektriciteitsleiding, maar hij kan wel de spanningsval in een deel van de stroomkring verminderen door de elementen intelligent te bedraden.
Het is beter om koperkabel met koperkabel en aluminiumkabel met aluminiumkabel te verbinden. Het is beter het aantal draadverbindingen waar het kernmateriaal verandert tot een minimum te beperken, omdat op dergelijke plaatsen niet alleen energie wordt verspild, maar ook de warmteontwikkeling toeneemt, wat brandgevaar kan opleveren als het thermische isolatieniveau onvoldoende is. Gezien de specifieke geleidings- en weerstandswaarden van koper en aluminium is het energie-efficiënter om koper te gebruiken.
Bij het plannen van een elektrische schakeling moeten, indien mogelijk, alle inductieve elementen zoals spoelen (L), transformatoren en motoren parallel worden geschakeld, omdat volgens de wetten van de natuurkunde de totale inductie van een dergelijke schakeling wordt verminderd, terwijl deze bij serieschakeling juist wordt vergroot.
Condensatoren (of RC-filters in combinatie met weerstanden) worden ook gebruikt om de reactieve component af te vlakken.
Afhankelijk van de wijze waarop de condensatoren en de verbruikers zijn aangesloten, zijn er verschillende soorten compensatie: individuele, groeps- en totale compensatie.
- Bij persoonlijke compensatie worden de condensatoren rechtstreeks aangesloten op het punt waar het blindvermogen optreedt, d.w.z. een eigen condensator op een asynchrone motor, een andere op een ontladingslamp, een andere op een laslamp, een andere voor een transformator, enz. Op dit punt worden de inkomende kabels ontlast van reactieve stromen naar de individuele gebruiker.
- Groepscompensatie houdt in dat een of meer condensatoren worden aangesloten op verschillende elementen met grote inductieve kenmerken. In deze situatie brengt de regelmatige gelijktijdige activiteit van verschillende gebruikers de overdracht van totale reactieve energie tussen belastingen en condensatoren met zich mee. De lijn die elektrische energie levert aan een groep belastingen wordt ontladen.
- Totale compensatie houdt in dat condensatoren met een regelaar in het hoofdschakelbord, of GRS, worden geplaatst. Het evalueert het huidige verbruik van reactief vermogen en verbindt en ontkoppelt snel het vereiste aantal condensatoren. Daardoor wordt het totale vermogen dat aan het net wordt onttrokken, geminimaliseerd in overeenstemming met de onmiddellijke behoefte aan blindvermogen.
- Alle systemen voor compensatie van reactief vermogen bestaan uit een paar condensatortakken, een paar trappen, die specifiek voor het elektrische netwerk worden gevormd, afhankelijk van de potentiële belastingen. Typische stapgrootten: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.
Om grote stappen (100 of meer kvar) te verkrijgen, sluit u kleine stappen parallel aan. De belasting van de netwerken wordt verminderd, de schakelstromen en hun interferentie worden gereduceerd. In netten met veel hoge harmonischen van de netspanning worden condensatoren beschermd door smoorspoelen.
Automatische compensatoren bieden de volgende voordelen voor een ermee uitgerust netwerk:
- de belasting van de transformatoren te verminderen;
- de vereisten inzake de doorsnede van kabels te vereenvoudigen;
- maken het mogelijk het netwerk meer te belasten dan zonder compensatie mogelijk zou zijn;
- de oorzaken van de daling van de netspanning weg te nemen, zelfs wanneer de belasting via lange kabels is aangesloten;
- de efficiëntie van mobiele, met brandstof gestookte generatoren te verhogen;
- om het starten van elektrische motoren te vergemakkelijken;
- verhoog de phi cosinus;
- reactief vermogen uit de circuits te verwijderen;
- te beschermen tegen overspanningen;
- de regulering van de kenmerken van het net te verbeteren.
Berekeningscalculator voor spanningsverliezen in kabels
Voor elke kabel kan het spanningsverlies online worden berekend. Hieronder vindt u een online calculator voor het spanningsverlies van kabels.
De rekenmachine is in bewerking en zal binnenkort beschikbaar zijn.
Berekening met de formule
Indien u zelf het spanningsverlies in een kabel wenst te berekenen, rekening houdend met de lengte van de kabel en andere factoren die het verlies beïnvloeden, kunt u de formule voor het berekenen van het spanningsverlies in een kabel gebruiken:
ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,
waarbij Un de nominale spanning aan de netingang is;
U is de spanning op het afzonderlijke netwerkelement (beschouw het verlies als een percentage van de nominale spanning die aan de netwerkingang aanwezig is).
Hieruit kan een formule worden afgeleid voor de berekening van het vermogensverlies:
ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,
waarbij Un de nominale spanning aan de netingang is;
I is de werkelijke netstroom;
U is de spanning op het afzonderlijke lijnelement (beschouw het verlies als een percentage van de nominale spanning die aan de ingang aanwezig is).
Tabel van spanningsverliezen per kabellengte
Hieronder staat bij benadering het spanningsverlies over een kabellengte (Knorring's tabel). Bepaal de vereiste doorsnede en zoek de waarde op in de overeenkomstige kolom.
| ΔU, % | Belastingsmoment voor koperen geleiders, kW∙m, tweedraadsleidingen 220 V | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Bij geleider doorsnede s, mm², gelijk aan | ||||||
| 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 |
Geleiders geven warmte af als er stroom vloeit. De grootte van de stroom in combinatie met de weerstand van de geleiders bepaalt de mate van verlies. Als u gegevens hebt over de weerstand van de kabel en de hoeveelheid stroom die erdoor loopt, kunt u de hoeveelheid verlies in de stroomkring achterhalen.
In de tabellen is geen rekening gehouden met de inductieve weerstand, omdat deze te laag is en niet gelijk kan zijn aan de actieve weerstand van de draad.
Wie betaalt voor elektriciteitsverliezen
De verliezen bij de transmissie van elektriciteit (wanneer deze over lange afstanden wordt getransporteerd) kunnen aanzienlijk zijn. Dit heeft gevolgen voor de financiële kant. De reactieve component wordt in aanmerking genomen bij de vaststelling van het totale nominale stroomgebruikstarief voor huishoudens.
Voor eenfasige lijnen is dit reeds in de kosten opgenomen, rekening houdend met de netwerkparameters. Voor rechtspersonen wordt deze component onafhankelijk van de actieve belastingen berekend en afzonderlijk gefactureerd, tegen een speciaal tarief (goedkoper dan de actieve component). Dit is te wijten aan het grote aantal inductieve machines (b.v. elektromotoren) dat in bedrijven aanwezig is.
De energieregelaar stelt een toelaatbare spanningsval vast, of een norm voor verliezen in het elektriciteitsnet. De gebruiker betaalt de transmissieverliezen. Vanuit het oogpunt van de consument is het daarom economisch voordelig te overwegen deze te verminderen door de kenmerken van het elektrische circuit te wijzigen.
Verwante artikelen:
