損耗和電壓降 - 有什麼區別

在普通人的生活中，“損失”和“下降”這兩個詞用來表示某些成就下降的事實，但它們意味著不同的價值。

在這種情況下，«losses» 是指部件丟失、損壞、先前達到的水平的尺寸減小。損失是不可取的，但你可以容忍。

“墮落”一詞被理解為與完全剝奪權利相關的更嚴重的傷害。因此，即使是偶爾發生的損失（例如，投資組合）也會隨著時間的推移而導致下降（例如，物質生活水平）。

在這方面，我們將考慮與電網電壓相關的問題。

損耗和壓降是如何形成的

電力通過架空線路從一個變電站長距離傳輸到另一個變電站。

架空線是為傳輸允許的電力而設計的，由一定材料和截面的金屬線製成。它們創建電阻值為 R 的電阻負載和 X 的無功負載。

在接收方它站立 變壓器電轉換。它的線圈具有活躍且顯著的感應電阻 XL。變壓器的次級側降低電壓並將其進一步傳輸到消費者，其負載由 Z 值表示，並且本質上是有源的、容性的和感性的。這也會影響網絡的電氣參數。

加在距離輸變電所最近的架空線支架導線上的電壓，克服各相電路的無功和有功電阻，在其中產生電流，其矢量偏離以角度 φ 施加電壓。

照片中顯示了對稱負載模式下電壓分佈的性質和電流沿線路的流動。

由於線路的每一相都為不同數量的消費者供電，這些消費者也隨機斷開或連接工作，因此在技術上很難完美地平衡相位負載。其中始終存在不平衡，由相電流的矢量相加決定，記為 3I0。在大多數計算中，它被簡單地忽略了。

發射變電站消耗的能量，一部分用於克服線路的阻力，原封不動地到達受電端。該部分的特徵在於損耗和電壓降，其矢量的幅度略有下降，並且在每個相位中偏移一個角度。

如何計算損耗和壓降

為了理解電力傳輸過程中發生的過程，矢量形式便於表示主要特徵。各種數學計算方法也是基於這種方法。

為了簡化計算 三相繫統 它由三個單相等效電路表示。此方法適用於對稱負載，並允許您在負載中斷時分析過程。

在上圖中，線路每根導線的有功 R 和電抗 X 與以角度 φ 為特徵的複負載電阻 Zn 串聯。

此外，計算一相的電壓損失和電壓降。為此，您需要指定數據。為此，選擇接收能量的變電站，其中必須已經確定允許的負載。

任何高壓系統的電壓值都已在參考書中標明，而電線的電阻則由其長度、橫截面、材料和網絡配置決定。電路中的最大電流由導線的特性設置和限制。

因此，為了開始計算，我們有：U2、R、X、Z、I、φ。

我們取一相，例如 «A»，並在復平面中將矢量 U2 和 I 分開，偏移角度 φ，如圖 1 所示。導體有源電阻的電勢差在方向上一致電流和大小由表達式 I ∙ R 確定。我們從 U2 的末端推遲這個向量（圖 2）。

導體電抗中的電勢差與電流方向相差一個角度 φ1，並根據乘積 I ∙ X 計算得出。我們將其從矢量 I ∙ R 推遲（圖 3）。

溫馨提示：對於復平面中矢量的正向旋轉，採取逆時針方向運動。流過感性負載的電流滯後於施加的電壓一個角度。

圖 4 顯示了總導線電阻 I ∙ Z 上的電勢差矢量和電路 U1 輸入端電壓的繪圖。

現在您可以將輸入矢量與等效電路和整個負載進行比較。為此，將生成的圖表水平放置（圖 5），並從頭開始以模塊 U1 的半徑繪製一個圓弧，直到它與矢量 U2 的方向相交（圖 6）。

圖 7 顯示了為更清楚起見而放大的三角形和輔助線的繪製，用字母指示特徵交叉點。

在圖片的底部顯示生成的矢量 ac 稱為電壓降，ab 稱為損耗。它們的大小和方向不同。如果我們回到原來的尺度，我們會看到ac是向量（U1從U2）幾何減法的結果，ab是算術。這個過程如下圖所示（圖 8）。

電壓損耗計算公式的推導

現在讓我們回到圖 7，注意 bd 段非常小。因此，在計算中將其忽略，電壓損耗是根據段長度 ad 計算的。它由兩條線段 ae 和 ed 組成。

由於 ae = I ∙ R ∙ cosφ 和 ed = I ∙ x ∙ sinφ，則一相電壓損失可由以下公式計算：

∆Uph = I ∙ R ∙ cosφ + I ∙ x ∙ sinφ

如果我們假設負載各相對稱（有條件地忽略 3I0），我們可以用數學方法計算線路中的電壓損失。

∆Ul = √3I ∙ (R ∙ cosφ + x ∙ sinφ)

如果將此公式的右側乘以並除以網絡電壓 Un，則我們將得到一個公式，該公式允許我們通過電源執行電壓損失的 p 計算。

∆Ul = (P ∙ r + Q ∙ x) / Un

有功 P 和無功 Q 功率的值可以從線路儀表讀數中獲取。

因此，電路中的電壓損失取決於：

• 電路的活性和電抗；

• 應用功率的組成部分；

• 施加電壓的大小。

壓降橫向分量計算公式的推導

讓我們回到圖 7。向量 ac 的值可以用直角三角形 acd 的斜邊表示。我們已經計算了廣告腳。讓我們確定橫向分量 cd。

如圖所示，cd = cf-df。

df = ce = I ∙ R ∙ sin φ。

cf = I ∙ x ∙ cos φ。

cd = I ∙ x ∙ cosφ-I ∙ R ∙ sinφ。

使用獲得的模型，我們執行小的數學變換並獲得電壓降的橫向分量。

δU = √3I ∙ (x ∙ cosφ-r ∙ sinφ) = (P ∙ x-Q ∙ r) / Un。

電力線始端電壓U1計算公式的確定

知道線路末端電壓U2的值，損耗ΔUl和壓降的橫向分量δU，我們就可以通過勾股定理計算出矢量U1的值。在擴展形式中，它具有以下形式。

U1 = √ [(U2 + (Pr + Qx) / Un)2+ ((Px-Qr) / Un)2]。

實際使用

電壓損失的計算由工程師在創建電路項目階段進行，以優化選擇網絡配置及其組成元素。

在電氣裝置運行過程中，如有必要，可週期性地同時測量線路兩端的電壓矢量，並與用簡單計算的方法得到的結果進行比較。這種方法適用於增加的裝置由於需要高工作精度的要求。

次級電路中的電壓損失

一個例子是測量電壓互感器的二次電路，有時長達數百米，並通過增加橫截面的特殊電力電纜傳輸。

這種電纜的電氣特性受到對電壓傳輸質量的更高要求。

現代電氣設備保護要求測量系統具有高計量指標和 0.5 甚至 0.2 級的準確度。因此，必須監測並考慮施加到它們的電壓損失。否則，他們引入設備操作的錯誤會嚴重影響所有操作特性。

長電纜線路中的電壓損失

長電纜的設計特點是由於導電線芯排列比較緊密，並且它們之間有一層薄薄的絕緣層，因此具有容性電阻。它進一步偏轉通過電纜的電流矢量並改變其大小。

在計算中必須考慮電壓降對電容電阻的影響，以改變 I ∙ z 的值。否則，上述技術不會改變。

本文提供了架空電力線和電纜上損耗和壓降的示例。然而，它們存在於所有電力消費者中，包括電動機、變壓器、電感器、電容器組和其他設備。

每種電氣設備的電壓損失量在操作條件方面都有法律規定，並且它們在所有電路中的確定原則是相同的。