Jak určit ztráty napětí v elektrické síti?

Elektrická zátěž způsobuje ztrátu napětí v prvcích napájecího systému, definovanou jako aritmetický rozdíl napětí na vstupu a výstupu prvku (na začátku a na konci úseku vedení).

Přípustné ztráty napětí ve vedení jsou stanoveny pro daný regulační zákon na autobusech, pro vzdálené spotřebiče při maximálním zatížení a pro blízké spotřebiče při minimálním zatížení (nejhorší případy).

Výpočet ztrát napětí se provádí za účelem stanovení ukazatelů kvality elektřiny a měrné odchylky napětí od jeho jmenovité hodnoty.

Tabulka 5 – Výpočet odchylky napětí

Napěťová odchylka (%) s protiregulačním zákonem na nejvzdálenějším TP při zatížení, %

Napěťová odchylka (%) s protiregulačním zákonem na nejbližší transformátorové rozvodně při zatížení, %

Ztráta napětí ve vedení s jedním zatížením na konci (a pokud má vedení několik úseků s různými výkony, pak se každý úsek posuzuje samostatně) je určen vzorcem:

P a Q – činné a jalové výkony přenášené po vedení.

Rl a Chl – aktivní a jalový odpor vedení.

Un – jmenovité napětí.

Aktivní odpor vedení je určen vzorcem:

l je délka tratě (úseku) km.

r0 — měrný elektrický odpor vůči stejnosměrnému proudu při 200C, Ohm/km.

Reaktivní (indukční) odpor vedení (úseku) je určen vzorcem:

Chl= x0•l, Ohm.;

l je délka vedení (úseku) km, x0 je měrná indukční reaktance jednoho kilometru délky vedení (úseku) v závislosti na průřezu vodičů a průměrné geometrické vzdálenosti mezi nimi.

Podle absolutní hodnoty ztrát napětí z–pro různé úrovně jmenovitých napětí je obtížné posoudit přípustnost ztrát napětí, proto ztráty napětí stanovené vzorcem jsou vyjádřeny v procentech jmenovitého napětí podle vzorce:

U% = U / Un • 100%;

Relativní ztráty napětí jsou považovány za přijatelné, pokud nepřesahují 5 % za normálních provozních podmínek v sítích nízkého napětí a 8 % v sítích vysokého napětí. Přípustné ztráty napětí jsou určeny přítomností předřadníků v sítích, napětím na svorkách napájecího zdroje a přípustnými odchylkami napětí od jmenovitého napětí na svorkách elektrických přijímačů.

V rámci projektu pro přehlednost a pohodlí mírně upravíme vzorec:

Výpočet provedeme na příkladu vedení 2 trafostanice č.1. Vzhledem k tomu, že spotřebitelé na linkách mají různá zatížení, provádíme výpočty podle sekcí.

Třída drátu SIP 1 4•120. Pro tuto značku drátu:

r0-specifický elektrický odpor vůči stejnosměrnému proudu při 20 0C,

r0 = 0,253 Ohm/km.

x0 je specifická indukční reaktance jednoho kilometru délky vedení (úseku).

Napěťové ztráty zbývajících vedení se vypočítají podobně. Výsledky výpočtu jsou uvedeny v tabulce (8;10).

Stanovme úbytek napětí vyjádřený v procentech jmenovitého napětí pro dané vedení.

Součet ztrát napětí v úsecích větve vedení k trafostanici se bude rovnat:

U1–TP = 18,14 V.

Ztráty napětí vyjádřené jako procento jmenovitého napětí jsou určeny vzorcem:

Výsledná odchylka napětí je pro tento typ zátěže přijatelná.

Napěťové ztráty zbývajících vedení se vypočítají podobně. Výsledky výpočtu jsou uvedeny v tabulce (8;10).

Ztráta napětí je rozdíl napětí na počátečním a koncovém bodě příslušné větve sítě. Volba délky a průřezu kabelu závisí na tomto parametru. Výpočet ztrát napětí jak v kabelech, tak v elektrických sítích vychází z Ohmova zákona.

Formulace Ohmova zákona

Některé teorie

Při průchodu elektrického proudu vodičem tvoří atomy krystalové mřížky vodiče překážky pohybu elektronů, které s nimi narážejí a zpomalují jejich pohyb. Vodič se tak brání průchodu proudu a práce vynaložená na jeho překonání se projevuje úbytkem napětí na vodiči.

Fungování jakéhokoli elektrického zařízení v normálním režimu je možné za předpokladu, že přijímá napětí, pro které je navrženo. Pokud jsou v kabelu nebo vedení značné ztráty napětí, pak se na vstupní svorce zařízení bude parametr výrazně lišit od 220 V. Proto, abyste vybrali správný kabel, musíte vědět, jak vypočítat ztráty napětí v to.

Výpočet ztráty kabelu

Ztráty jsou obvykle uváděny v procentech nominální hodnoty. Vypočítávají se pomocí poměrně jednoduchého vzorce:

Ztráta napětí závisí na síle elektrického proudu a odporu kabelu. Čím větší jsou tyto parametry, tím větší budou ztráty. Pro výpočet odporu vodiče se používá vzorec:

Pokud jsou známy parametry, jako je odpor a elektrický proud, napětí se vypočítá docela jednoduše:

Ve vzorcích se používají následující fyzikální veličiny:

Veličiny použité ve výpočtech

Měrný odpor je konstantní hodnota. Pro měděný drát je to 0.0175 Ohm * mm 2 / m a pro hliník – 0.028.

Ztráta napětí v kabelu se vypočítá podle vzorce:

Výraz pro výpočet PN

Pomocí tohoto vzorce nebude obtížné určit délku kabelu. Ale tento výpočet ztrát napětí platí pro stejnosměrný proud. Při použití proměnných výpočtů je nutné provést s přihlédnutím k reaktivnímu a aktivnímu odporu. Pak se použije výraz:

Výpočet pro střídavý proud

Normy PUE regulují odchylky napětí. V provozním režimu by ztráty neměly překročit 5 %. Pokud je výsledkem výpočtu větší číslo, měli byste vzít jinou délku a výpočty opakovat.

Výpočtový systém lze zjednodušit speciálními tabulkami uvedenými v referenčních knihách pro elektrotechniky. Používají indikátor, jako je zatěžovací moment. Je to součin výkonu zátěže vyjádřeného v kW a délky kabelu v metrech.

Tabulka s hodnotami ztrát

Ztráty napětí v různých elektrických sítích můžete vypočítat pomocí online kalkulaček.

Při použití této metody se doporučuje provádět výpočty na několika zdrojích a poté stavět na získaném průměrném výsledku.

Výpočet lineárních ztrát

Síťové výpočty založené na ztrátě napětí se provádějí s přihlédnutím k přípustným ztrátám. Při napájení nízkého napětí z transformátoru ke spotřebiteli umístěnému v největší vzdálenosti jsou 6%. Tento ukazatel zahrnuje ztráty na trase od sestupného CT ke vstupu do budovy (3.5–5 %) a od vstupu k nejvzdálenější zátěži (1–2.5 %).

Ztráty napětí ve vysokonapěťovém vedení za normálních provozních podmínek jsou 6 % při použití kabelů a 8 % při použití venkovních sítí. V případě nouzového režimu se hodnoty zvyšují na 10 a 12 %.

3-fázové vedení vysokého napětí

Předpokládá se, že každá fáze 3fázového vedení 6–10 kV realizované pomocí tří vodičů je zatížena rovnoměrně. Ale pokud je v síti nízké napětí, je obtížné dosáhnout rovnoměrného rozložení zátěže kvůli provozu svítidel, takže se používá čtyřvodičový 3-fázový systém. Při jeho použití jsou motory připojeny k lineárním vodičům a osvětlovací zařízení jsou připojena k lineárním a neutrálním vodičům. Při realizaci takového zapojení se porovnává zatížení všech tří fází.

Při stanovení PN pro vedení dimenzovaná pro 6–10 kV a jejich délku několika kilometrů je nutné vzít v úvahu indukční složku odporu vodiče. Tento parametr je uveden ve speciálních tabulkách. Například pro měděné a hliníkové dráty je to 0.32–0.44 Ohm/km.

PN v každém vodiči 3fázového vedení se vypočítá pomocí vzorce:

Výpočet ztrát v 3-fázové síti

Aktivní odpor, stejně jako reaktivní odpor, lze převzít z tabulek nebo vypočítat:

Formule aktivního odporu

Při výpočtu ztrát můžete použít následující algoritmus:

Algoritmus pro výpočet ztrát

Hodnota získaná při výpočtech by neměla být vyšší než přípustné ztráty. V opačném případě byste měli zopakovat výpočty a vybrat drát většího průřezu.

Stanovení ztrát při použití jednofázového střídavého proudu

Výpočet za přítomnosti čistě aktivní zátěže se provádí podobně jako výpočty pro stejnosměrný elektrický proud. V případě smíšené zátěže, kdy se účiník nerovná jednotce, se ztráta napětí ve vedení vypočítá podle vzorce:

PN v jednofázové elektrické síti

Ztráty lze snížit na minimální úroveň udržováním sítí ve správném stavu. Chcete-li to provést, měli byste neustále sledovat hustotu a sílu kontaktů a místo zkroucení používat moderní svorkovnice.

Související videa