Hur man beräknar spänningsfall längs kabellängden i elektriska nätverk

När man beräknar spänningsfallet i en kabel är det viktigt att ta hänsyn till kabellängden, kärnans tvärsnitt, den induktiva reaktansen och ledarnas anslutning. Med denna bakgrundsinformation kan du själv beräkna spänningsfallet.

Typer av förluster och deras struktur

Även det mest effektiva elförsörjningssystemet har någon form av effektförlust. Förlusten är skillnaden mellan den el som ges till användarna och den el som faktiskt levereras till dem. Detta beror på brister i systemen och på de fysiska egenskaperna hos de material som de är tillverkade av.

Den vanligaste typen av elförlust i elnät är spänningsförlust från kabellängder. För att normalisera den finansiella kostnaden och beräkna dess faktiska värde har denna klassificering utvecklats:

1. Teknisk faktor. Den är relaterad till de fysiska processernas egenskaper och kan variera under påverkan av belastningar, fasta kostnader och klimatförhållanden.
2. Kostnader för att använda extra förnödenheter och skapa goda förutsättningar för den tekniska personalens arbete.
3. Kommersiell faktor. I denna grupp ingår avvikelser som orsakas av otillräckliga mätinstrument och andra faktorer som orsakar underrapportering av elektrisk energi.

De viktigaste orsakerna till spänningsförlust

Den främsta orsaken till energiförluster i kablar är förluster i överföringsledningar. Avståndet från kraftverket till konsumenterna leder inte bara till att strömmen går förlorad utan också till att spänningen sjunker (vilket, om den understiger det lägsta tillåtna värdet, inte bara kan leda till att apparaterna fungerar ineffektivt, utan även till att de inte fungerar alls).

Förluster i elektriska nät kan också orsakas av den reaktiva komponenten i en del av kretsen, dvs. närvaron av induktiva element i dessa delar (dessa kan vara kommunikations- och slingspolar, transformatorer, låg- och högfrekvensspolar, elmotorer).

Sätt att minska förlusterna i elnät

Nätanvändaren kan inte påverka förlusterna i en kraftledning, men han kan minska spänningsfallet i en del av kretsen genom att koppla ihop dess delar på ett smart sätt.

Det är bättre att ansluta kopparkabel till kopparkabel och aluminiumkabel till aluminiumkabel. Det är bättre att minimera antalet ledningsanslutningar där kärnmaterialet byts ut, eftersom inte bara energi går förlorad på sådana ställen utan även värmeutvecklingen ökar, vilket kan utgöra en brandrisk om den termiska isoleringsnivån är otillräcklig. Med tanke på koppars och aluminiums specifika ledningsförmåga och resistivitet är det mer energieffektivt att använda koppar.

När du planerar en elektrisk krets bör induktiva element som spolar (L), transformatorer och motorer om möjligt kopplas parallellt, eftersom den totala induktansen i en sådan krets enligt fysikens lagar minskar, medan den tvärtom ökar vid seriekoppling.

Kondensatorenheter (eller RC-filter i kombination med motstånd) används också för att jämna ut den reaktiva komponenten.

Beroende på hur kondensatorerna och konsumenten är anslutna finns det flera olika typer av kompensation: individuell, kollektiv och total kompensation.

1. Vid personlig kompensation ansluts kondensatorerna direkt till den punkt där den reaktiva effekten uppstår, dvs. en egen kondensator till en asynkronmotor, ytterligare en till en urladdningslampa, ytterligare en till en svetslampa, ytterligare en till en transformator osv. Vid denna tidpunkt befrias de inkommande kablarna från reaktiva strömmar till den enskilda användaren.
2. Gruppkompensation innebär att en eller flera kondensatorer ansluts till flera element med stora induktiva egenskaper. I denna situation innebär den regelbundna samtidiga aktiviteten hos flera användare att den totala reaktiva energin överförs mellan belastningar och kondensatorer. Den ledning som levererar elektrisk energi till en grupp av belastningar kommer att avlastas.
3. Totalkompensation innebär att kondensatorer sätts in med en regulator i huvudcentralen eller GRS. Den utvärderar den aktuella reaktiva effektförbrukningen och kopplar snabbt in och ur det nödvändiga antalet kondensatorer. Detta leder till att den totala effekt som tas från nätet minimeras i linje med det momentana reaktiva effektbehovet.
4. Alla system för kompensation av reaktiv effekt består av ett par kondensatorgrenar, ett par steg, som bildas specifikt för elnätet beroende på de potentiella belastningarna. Typiska stegstorlekar: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.

För att få stora steg (100 eller mer kvar) kopplar du små steg parallellt. Belastningen på näten minskar, växelströmmarna och deras störningar minskar. I nät med många höga övertoner i nätspänningen skyddas kondensatorerna av spärrar.

Automatiska kompensatorer ger följande fördelar för ett nät som är utrustat med dem:

• minska belastningen på transformatorerna;
• förenkla tvärsnittskraven för kablar;
• gör det möjligt att belasta nätet mer än vad som skulle vara möjligt utan kompensation;
• eliminera orsakerna till nätspänningsfall, även när lasten är ansluten med långa kablar;
• Öka effektiviteten hos mobila bränslebaserade generatorer;
• gör det lättare att starta elmotorer;
• öka phi cosinus;
• eliminera reaktiv effekt från kretsarna;
• skydda mot överspänningar;
• förbättra regleringen av nätets egenskaper.

Kalkylator för spänningsförluster i kablar

Beräkningen av spänningsfallet kan göras online för alla kablar. Nedan finns en online-kalkylator för kabelspänningsförlust.

Kalkylatorn är under utveckling och kommer snart att vara tillgänglig.

Beräkning med hjälp av formeln

Om du vill beräkna spänningsfallet i en kabel själv, med hänsyn till kabelns längd och andra faktorer som påverkar förlusten, kan du använda formeln för att beräkna spänningsfallet i en kabel:

ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,

där Un är den nominella spänningen vid nätets ingång;

U är spänningen vid det enskilda nätelementet (betrakta förlusten som en procentandel av den nominella spänningen vid nätets ingång).

Utifrån detta är det möjligt att härleda en formel för att beräkna effektförlusten:

ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,

där Un är den nominella spänningen vid nätets ingång;

I är den faktiska nätströmmen;

U är spänningen vid det enskilda ledningselementet (betrakta förlusten som en procentandel av den nominella spänningen vid ingången).

Tabell över spänningsfall per kabellängd

Nedan visas ett ungefärligt spänningsfall längs en kabellängd (Knorrings tabell). Bestäm det erforderliga tvärsnittet och slå upp värdet i motsvarande kolumn.

Ledare avger värme när strömmen flyter. Storleken på strömmen tillsammans med ledarnas motstånd bestämmer förlusten. Om du har uppgifter om kabelns motstånd och hur mycket ström som flyter genom dem kan du ta reda på hur stor förlusten är i kretsen.

Tabellerna tar inte hänsyn till det induktiva motståndet, eftersom det är för lågt och inte kan vara lika stort som ledningens aktiva motstånd.

Vem betalar för elförluster

Förlusterna vid överföring av elektricitet (om den överförs över långa avstånd) kan vara betydande. Detta påverkar den finansiella sidan. Den reaktiva komponenten tas med i beräkningen när den totala nominella taxan för hushållens strömförbrukning fastställs.

För enfasiga ledningar ingår den redan i kostnaden, med hänsyn till nätparametrarna. För juridiska personer beräknas denna komponent oberoende av den aktiva belastningen och faktureras separat till en särskild taxa (billigare än den aktiva komponenten). Detta beror på det stora antalet induktiva maskiner (t.ex. elmotorer) som finns i företagen.

Energiregulatorn fastställer en tillåten spänningsminskning eller en standard för förluster i elnätet. Användaren betalar för överföringsförlusterna. Ur konsumentens synvinkel är det därför ekonomiskt fördelaktigt att överväga att minska dem genom att ändra den elektriska kretsens egenskaper.

Relaterade artiklar: