Ztráty napětí a pokles napětí – jaký je rozdíl?

_{Dráty venkovního vedení jsou určeny k přenosu přípustného výkonu a jsou vyrobeny z kovových jader určitého materiálu a průřezu. Vytvářejí aktivní zátěž s hodnotou odporu R a reaktivní zátěž s hodnotou odporu X.}

_{Na přijímací straně je transformátor, který přeměňuje elektřinu. Jeho vinutí mají aktivní a výraznou indukční reaktanci XL. Sekundární strana transformátoru snižuje napětí a přenáší je dále ke spotřebičům, jejichž zatížení je vyjádřeno hodnotou Z a je aktivního, kapacitního a indukčního charakteru. Ovlivňuje také elektrické parametry sítě.}

_{Napětí přivedené na vodiče podpěry venkovního vedení nejblíže k rozvodně přenášející elektřinu překoná jalový a činný odpor obvodu v každé fázi a vytvoří v něm proud, jehož vektor se odchyluje od vektoru přiváděného napětí o úhel φ.}

_{Charakter rozložení napětí a toku proudu podél vedení pro režim symetrické zátěže je znázorněn na obrázku.}

_{Vzhledem k tomu, že každá fáze vedení napájí jiný počet spotřebičů, které jsou také náhodně odpojeny nebo připojeny k provozu, je technicky velmi obtížné dokonale vyrovnat fázové zatížení. Vždy je v něm nesymetrie, která je určena vektorovým sčítáním fázových proudů a je zapsána jako 3I0. Ve většině výpočtů je jednoduše ignorován.}

_{Energie vynaložená vysílací rozvodnou je částečně vynaložena na překonání odporu vedení a s malými změnami se dostane na přijímací stranu. Tento zlomek je charakterizován ztrátou a úbytkem napětí, jehož amplituda vektoru mírně klesá a v každé fázi se posouvá v úhlu.}

_{Jak se počítají ztráty a úbytek napětí?}

_{Pro pochopení procesů probíhajících při přenosu elektřiny je vhodná vektorová forma reprezentace hlavních charakteristik. Na této metodě jsou založeny i různé matematické výpočetní metody.}

_{Pro zjednodušení výpočtů v třífázovém systému je reprezentován třemi jednofázovými ekvivalentními obvody. Tato metoda funguje dobře se symetrickým zatížením a umožňuje analyzovat procesy, když je porušeno.}

_{Ve výše uvedených diagramech jsou aktivní odpor R a jalový odpor X každého vodiče zapojeny do série s komplexním zatěžovacím odporem Zн, charakterizovaným úhlem φ.}

_{Dále se vypočítá ztráta a pokles napětí v jedné fázi. Chcete-li to provést, musíte zadat data. Za tímto účelem je vybrána rozvodna, která přijímá energii, u které již musí být stanoveno přípustné zatížení.}

_{Hodnota napětí každého vysokonapěťového systému je již specifikována v referenčních knihách a odpor vodičů je určen jejich délkou, průřezem, materiálem a konfigurací sítě. Maximální proud v obvodu je určen a omezen vlastnostmi vodičů.}

_{Pro zahájení výpočtů tedy máme: U2, R, X, Z, I, φ.}

_{Vezmeme jednu fázi, například „A“ a vyneseme pro ni na komplexní rovinu vektory U2 a I, posunuté o úhel φ, jak je znázorněno na obrázku 1. Rozdíl potenciálu na aktivním odporu drátu se shoduje ve směru s proudem a velikost je určena výrazem I ∙R. Tento vektor je vyčleněn z konce U2 (obr. 2).}

_{Potenciální rozdíl na reaktanci drátu se liší od směru proudu o úhel φ1 a vypočítá se součinem I∙X. Odložíme jej od vektoru I∙R (obr. 3).}

_{Připomenutí: kladný směr rotace vektorů na komplexní rovině je považován za pohyb opačný než ve směru hodinových ručiček. Proud procházející indukční zátěží zaostává za aplikovaným napětím.}

_{Obrázek 4 ukazuje zakreslení vektorů rozdílu potenciálů na celkovém odporu vodiče I∙Z a napětí na vstupu do obvodu U1.}

_{Nyní můžete porovnat vektory na vstupu s ekvivalentním obvodem a zátěží. K tomu umístíme výsledný diagram vodorovně (obr. 5) a od počátku nakreslíme oblouk s poloměrem modulu U1, dokud se neprotne se směrem vektoru U2 (obr. 6).}

_{Na obrázku 7 je znázorněno zvětšení trojúhelníku pro názornost a zakreslení pomocných čar a označení charakteristických průsečíků písmeny.}

_{Spodní část obrázku ukazuje, že výsledný vektor ac se nazývá úbytek napětí a ab se nazývá ztráty. Liší se velikostí a směrem. Pokud se vrátíme do původního měřítka, uvidíme, že ac bylo získáno jako výsledek geometrického odečítání vektorů (U2 od U1) a ab bylo získáno jako výsledek aritmetického odčítání. Tento proces je znázorněn na obrázku níže (obr. 8).}

_{Odvození vzorců pro výpočet ztráty napětí}

_{Nyní se vraťme k obrázku 7 a povšimněme si, že segment bd je velmi malý. Z tohoto důvodu se ve výpočtech zanedbává a počítají se ztráty napětí po délce segmentu ad. Skládá se ze dvou segmentů ae a ed.}

_{Protože ae=I∙R∙cosφ a ed=I∙x∙sinφ, lze ztrátu napětí pro jednu fázi vypočítat pomocí vzorce:}

_{Vzhledem k symetrické zátěži ve všech fázích (podmíněně zanedbávání 3I0) je možné pomocí matematických metod vypočítat ztrátu napětí ve vedení.}

_{Pokud se pravá strana tohoto vzorce vynásobí a vydělí síťovým napětím Un, získáme vzorec, který nám umožňuje vypočítat ztráty napětí výkonem.}

_{Hodnoty činného P a jalového výkonu Q lze převzít z odečtů traťových elektroměrů.}

_{Ztráty napětí v elektrickém obvodu tedy závisí na:}

• _{odpor aktivního a reaktančního obvodu;}
• _{komponenty aplikované energie;}
• _{velikost přiloženého napětí.}

_{Odvozovací vzorce pro výpočet příčné složky úbytku napětí}

_{Vraťme se k obrázku 7. Vektorovou veličinu ac lze znázornit pomocí přepony pravoúhlého trojúhelníku ac. Ad na nohu jsme již spočítali. Určíme příčnou složku cd.}

_{Obrázek ukazuje, že cd=cf-df.}

_{Pomocí odvozených vzorů provedeme malé matematické transformace a získáme příčnou složku úbytku napětí.}

_{Určení vzorce pro výpočet napětí U1 na začátku elektrického vedení}

_{Při znalosti velikosti napětí na konci vedení U2, ztrát ∆Uл a příčné složky poklesu δU můžeme vypočítat velikost vektoru U1 pomocí Pythagorovy věty. V rozšířené podobě to vypadá takto:}

_{Výpočet ztrát napětí provádějí inženýři ve fázi vytváření návrhu elektrického obvodu pro optimální výběr konfigurace sítě a jejích prvků.}

_{Při provozu elektrických instalací lze v případě potřeby periodicky provádět simultánní měření vektorů napětí na koncích vedení a získané výsledky porovnávat pomocí jednoduchých výpočtů. Tato metoda je relevantní pro zařízení, která jsou vystavena zvýšeným požadavkům kvůli potřebě vysoké přesnosti provozu.}

_{Ztráty napětí v sekundárních obvodech}

_{Příkladem jsou sekundární obvody měřicích transformátorů napětí, které někdy dosahují délky několika set metrů a jsou přenášeny speciálním napájecím kabelem se zvýšeným průřezem.}

_{Elektrické vlastnosti takového kabelu podléhají zvýšeným požadavkům na kvalitu přenosu napětí.}

_{Moderní ochrana elektrických zařízení vyžaduje provoz měřicích systémů s vysokými metrologickými ukazateli a třídou přesnosti 0,5 nebo dokonce 0,2. Proto je třeba sledovat a brát v úvahu napěťové ztráty, které jsou jim dodávány. V opačném případě může chyba, kterou vnesou do provozu zařízení, výrazně ovlivnit všechny provozní vlastnosti.}

_{Ztráty napětí uvnitř dlouhých kabelových vedení}

_{Charakteristickým rysem dlouhého kabelu je, že má kapacitu díky poměrně těsnému uspořádání vodivých jader a tenké vrstvě izolace mezi nimi. Dodatečně vychyluje vektor proudu procházející kabelem a mění jeho velikost.}

_{Při výpočtu změny hodnoty I∙z je třeba vzít v úvahu vliv snížení napětí na kapacitu. Jinak výše popsaná technologie zůstává nezměněna.}

_{Článek uvádí příklady ztrát a úbytků napětí na venkovních elektrických vedeních a kabelech. Vyskytují se však u všech elektrických spotřebičů, včetně elektromotorů, transformátorů, induktorů, kondenzátorových jednotek a dalších zařízení.}

_{Velikost úbytku napětí pro každý typ elektrického zařízení je právně upravena ve vztahu k provozním podmínkám a princip jejich stanovení ve všech elektrických obvodech je stejný.}

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí:

Optimální
Inženýrská řešení
v elektroenergetice

Hlavní témata

Pokles napětí v elektrické síti

Pokles napětí v elektrické síti

Pokles napětí – napětí na části elektrického obvodu nebo jeho prvku (GOST 19880-74). [GOST R 52002-2003 nahrazuje GOST 19880-74, ale nemá tuto definici]

Pokles napětí

Kvalita napájení je specifikována v GOST 32144-2013 „Elektrická energie. Elektromagnetická kompatibilita technických zařízení. Normy kvality elektrické energie ve všeobecných napájecích systémech“, který uvádí, že změna napětí může být v rozmezí ± 10 % jmenovitého (nebo dle smluvních podmínek) po 100 % doby intervalu měření jednoho. týden. V reálném životě je tato norma často porušována. Napětí vstupující do domu nebo bytu lze snížit až o 50 %. To je pozorováno především v závislosti na ročním období, ale v některých oblastech to může být konstantní jev.

Co může způsobit pokles napětí:

• trafostanice. Transformátorové rozvodny byly instalovány po celém Rusku, naprostá většina z nich byla instalována již v dobách SSSR, přičemž výpočet zatížení na nich byl proveden na základě zcela jiných elektrických spotřebičů a jejich počtu. Důležitou roli hraje také stáří provozovaných transformátorů, které nepříznivě ovlivňuje kvalitu napájení. Ale stojí za zmínku, že inženýři té doby stanovili značnou míru bezpečnosti, a to jak z hlediska výkonu, tak mechanické pevnosti.
• elektrické vedení Obdobná situace je u trafostanic. Průměr žil a materiál kabelu (hliník) často nevydrží zvýšenou spotřebu energie a četné zkroucení oceli v průběhu času přináší vlastní ztráty na kvalitě. V současné době probíhá výměna hliníkového kabelu za měděný, který je vhodnější pro zátěže.
• rozdíl ve spotřebě energie mezi fázemi. Jak víte, v systému napájení jsou tři fáze. Většinou je jedna z fází spojena s bytem nebo soukromým domem. Pokud dojde k výraznému přetížení jedné fáze ve srovnání s ostatními dvěma, dojde k jevu zvanému fázová nerovnováha, který vyvolává zvýšení nebo snížení napětí.

Vše napsané výše může být přítomno samostatně nebo v kombinaci. I když některou součástku opravíte nebo vyměníte, situace se může zlepšit jen částečně. V napájecích sítích je ještě jedna nuance: na konci vedení z trafostanice pracují spotřebiče energie v obtížnějších podmínkách než spotřebiče umístěné blíže k trafostanici (mohou spotřebovávat více energie a zároveň kvalitu napájení bude lepší.

Normální pokles napětí v síti:

V tzv. venkovních vedeních – až 8 %;

V kabelových napájecích vedeních – až 6 %;

V sítích 220 V – 380 V – v oblasti 4-6%.

Za pokles v nouzovém režimu se v tomto případě považuje pokles v síti až o 12 % – to je stanovená hranice. Pokles nad stanovenou normu slibuje aktivaci automatického ochranného systému, který by se měl aktivovat při dosažení nižší normy na dobu alespoň 30 sekund.

Vliv nízkého napětí v síti na elektrická zařízení:

• výrazné zhoršení startovacích podmínek pro všechny typy motorů a zařízení na bázi motoru;
• při spouštění elektromotoru se zvyšuje startovací proud;
• přehřátí vodičů, dokud se izolace neroztaví a možnost požáru ze zkratu;
• snížení jasu lamp nebo jejich neustálé blikání, což vede k nepohodlí bydlení v domě;
• snížení životnosti domácích elektrických spotřebičů;
• nestabilní provoz zařízení citlivých na energii;
• výrazné zhoršení výkonu elektrických spotřebičů.

To vše dohromady způsobuje značné škody na všech domácích spotřebičích v domě. Televize, počítače, lampy, klimatizace, vysavače, ledničky a další spotřebiče elektřiny dostávají velké škody nejen při spouštění, ale i při běžném provozu. Zařízení se spínaným zdrojem trpí o něco méně, ale také se u nich objevuje nesprávný provoz a odchylky v režimech. To vše v konečném důsledku ovlivňuje člověka: topná zařízení se déle zahřívají, elektrické spotřebiče s motorem pracují hlučněji, kompresor chladničky se nemusí spustit (tj. jídlo se rozmrazí), osvětlení se ztlumí, což může mít vliv na duševní zdraví a fyziologický stav člověka nebo minimálně zhoršit komfort bydlení v interiéru.

Způsoby, jak se vypořádat s nekvalitním napětím

1. Stížnost na organizaci zásobování energií. Před podáním reklamace u energetické organizace je nutné shromáždit doklady o dodávce nekvalitní energie. To se provádí instalací speciálního zařízení, které zaznamenává všechny charakteristiky a parametry napájecí sítě. Předpokladem pro toto zařízení je přítomnost příslušného certifikátu. Toto zařízení se instaluje přímo na přívod energie do domu nebo bytu. Záznam probíhá na paměťovou kartu, následně lze zaznamenaná data přenést do počítače a vytisknout pro prezentaci dodavateli elektřiny. Je také velmi důležité správně sepsat žalobu, pokud nemáte potřebné znalosti, je lepší požádat o radu právníka. Pokud byl váš dopis zamítnut, máte plné právo podat žalobu u soudního orgánu. Pokud je nekvalitní dodávka elektřiny pozorována nejen u vás doma, ale i u vašich sousedů, pak můžete podat hromadnou reklamaci, která výrazně urychlí řešení problému s elektřinou.

2. Instalace stabilizátoru napětí. Tato metoda je nejrychlejší a časově méně náročná. Proto je mezi obyvatelstvem nejoblíbenější. Problém kvality napájení je vyřešen ihned po instalaci stabilizátoru napětí na vstupu. Stabilizátor napětí nejen „přivede“ napájecí napětí na standardních 220 voltů, ale také spolehlivě ochrání domácí elektrospotřebiče před náhlými změnami napětí (přepětí) a před různými typy nouzových situací v síti. Stabilizátory napětí mají všechny potřebné vlastnosti pro použití nejen v běžném životě, ale i ve výrobě.

3. Instalace střídače (nepřerušitelný zdroj napájení). Řešení je dražší než instalace stabilizátoru napětí, ale v tomto případě je tu jedna velká výhoda. Střídač nejen stabilizuje nekvalitní napětí, ale také poskytuje záložní napájení z baterií v případě úplné absence napájecího napětí. V závislosti na modelu, kapacitě baterie a připojené zátěži může rezervovat energii od 15 minut do 2 dnů. Střídač se instaluje buď u vchodu do domu, nebo samostatně na důležitá elektrická zařízení, např. topný kotel, lednička, požární nebo zabezpečovací systém. Měniče mají ideální sinusový výstup, který je pro moderní citlivá zařízení velmi důležitý.

4. Instalace zařízení na alternativní zdroje energie. Instalují se hlavně v soukromých domech a chatách. V tomto případě mluvíme o solárních panelech a větrných generátorech. Hlavní výhodou této metody je, že solární a větrná energie je zdarma, finanční náklady vznikají pouze na nákup a instalaci instalovaného zařízení. Výrobní technologie umožňují dosáhnout životnosti těchto systémů minimálně 30 let. Hlavní nevýhodou alternativních energetických systémů je jejich vysoká cena, vypočítaná v závislosti na objemu vyrobené energie, desítky nebo dokonce stovky tisíc rublů. Ale s ohledem na skutečnost, že náklady na elektřinu se každým rokem zvyšují, návratnost takových systémů není delší než 10 let.

5. Vlastní trafostanice. Ze všech uvedených metod řešení elektrických problémů je tato metoda nejdražší. Náklady na výměnu rozvodny a přenosových vedení jdou do milionů. A ne všude je možné jej nainstalovat.