Elektrivarustus (1)

1. Sissejuhatus 4
1.1. Pхhimхisteid 4
1.2. Tццstusseadmete elektrivarustuse kaasaegsed probleemid 5
1.3. Elektrivarustuse insenerarvutuste eripдra. 5
1.4. Tehnilis - цkonoomiliste arvutuste eripдra. 5
2. Elektriline koormus 7
2.1. Elektrilise koormuse mхiste 7
2.2. Elektritarbijate tehnilised nдitajad 7
2.3. Juhtide soojenemine voolukoormusel 9
2.4. Koormusgraafikud 10
2.5. Arvutuslik koormus 11
2.6. Koormuste keskpunkt 12
2.7. Vхimsuse kaod 13
2.8. Elektrienergia kaod. 15
2.9. Pinge kaod 16
3. Toiteallikad 18
3.1. Klassifikatsioon ja pхhinхuded 18
3.2. Ettevхtte toitmine energiasьsteemist 18
3.3. Ettevхtte elektrijaamad ja generaatorid 18
3.4. Jхutrafode valik 18
3.5. Keemilised energiaallikad 19
3.6. Katkematu toitega elektritarbijate toide 19
3.7. Kohalikud reaktiivvхimsuse allikad 19
3.8. Reaktiivvхimsuse allika vхimsuse ja asukoha valik 20
4. Tццstuslikud elektrivхrgud 21
4.1. Pхhimхisted 21
4.2. Pinge valik 21
4.3. Avatud vхrgud 21
4.4. Suletud vхrgud 22
4.5. Vхrgu neutraali reћiimid 23
4.6. Elektrivхrgu juhtide materjalid 24
4.7. Elektrijuhtmestik isoleeritud juhtmetega 24
4.8. Kaabelliinid 25
4.9. Lattjuhtmed 25
4.10. Хhuliinid 25
4.11. Liini tььbi valik 26
4.12. Juhtide ristlхigete valik 27
4.13. Maandusjuhtide ja maandusseadmete valik 27
1. Sissejuhatus
1.1. Pхhimхisteid
Elektrivarustuseks nimetatakse tarbijate varustamist elektrienergiaga.
Tarbijate all mхistetakse tehaseid, organisatsioone, kellede elektrienergia vastuvхtjad on ьhendatud vхrku ja tarbivad elektrienergiat.
Elektrienergia tarbijad, edaspidi tarvitid, on seadmed , milledes toimub energia muundamine teisteks energialiikideks selle дrakasutamise eesmдrgil.
Elektrivarustus pхhineb enamasti elektrienergia saamisel avalikest elektrijaamadest ja energiasьsteemidest - s.o. tsentraliseeritud elektrivarustus, nende kauguse, kohapealse elektri odavuse vms. korral ka kohalikust, tarbija juurde kuuluvast toiteallikast - s.o. autonoomne elektrivarustus.
Mхlemat toiteviisi vхidakse rakendada koos. Selles kursuses vaatleme tццstusseadmete elektrivarustust. Tццstuslikud elektritarbijad vхib jagada 4 gruppi.
1. Elektriajamid
2.Elektritehnoloogilised seadmed
3.Elektrivalgustus.
4.Juhtimise ja info tццtlemise seadmed
Traditsionaalselt nimetatakse kahte esimest jхutarbijateks
Elektribilanss - elektrienergia saamise ja kasutamise vхrdlev struktuurkokkuvхte. Selle abil analььsitakse ja plaanitakse elektrivarustust.
Elektrienergia suhteline kulu - ьhe tooteьhiku kohta tarvitatud energia.
Tarbija elektrivarustuse sьsteemi ьlesanne on elektrienergia vastuvхtmine ja/vхi genereerimine, energia edastusparameetrite (voolu liigi, pinge, sageduse) sobiv muundamine ja elektrienergia juhtimine elektritarvititeni.
Suurtarbijate elektrivarustussьsteem koosneb kхrgepingeliinidest, ьhest vхi mitmest peaalajaamast, tarbijasisesest peajaotusvхrgust, allьksuste alajaamadest ja viimaste kaudu toidetavaist madalpingejaotusvхrkudest, reaktiivvхimsuse kompenseerimise seadmetest ja vajaduse korral elektrijaamadest.
Vдiketarbijate elektrivarustussьsteem (tццkojad, elamud, korterid ) koosneb tavaliselt madalpingetoiteliinidest ja tarbijasisesest madalpingevхrgust.
Alajaamaks nimetatakse elektriseadet vхi ehitist pinge, sageduse, voolu liigi vms. muundamiseks ja elektrienergia vхi elektriliste infokanalite jaotamiseks.
Muundamise mooduse jдrgi jagunevad alajaamad:
- trafoalajaamad
- invertoralajaamad
- vхimendusalajaamad
Meie uurime trafoalajaamu, mis koosnevad peamiselt trafodest ja ьlem- ja alampinge jaotusseadmetest.
Alajaamu nimetatakse tarbijakompleksi jдrgi rajooni -, tehase-, tsehhi -, linna-, maa-alajaamadeks.
Elektriraudtee, trolli, trammi kontaktvхrku toitvaid alajaamu nimetatakse veoalajaamadeks.
Elektrivхrk on seadmete, rajatiste kompleks elektrienergia edastamiseks ja jaotamiseks. Ta koosneb elektriliinidest, alajaamadest ja jaotuspunktidest. Elektrivхrgu oluline parameeter on nimipinge .
Eristatakse: madalpingevхrke
vahelduvvoolude nimipingetega 230/ 400V ja 400/690V (vanasti ka 220/ 380V ja 380/660V).
kхrgepingevхrke
nimipingetega 3,6,10,(15),20,35,110,150,220,330,750kV
Ьldine jaotamine:
keskpingevхrk 1...35kV
kхrgepingevхrk 60...220kV
ьlikхrgepingevхrk 330...1000kV
1.2. Tццstusseadmete elektrivarustuse kaasaegsed probleemid
Tuntavad on energeetika kasvu piirid. Ьhelt poolt piirab energiaressursside ammendumine nt. nafta , teiselt poolt цkoloogilised faktorid .
Maa atmosfддri eraldub iga aasta 20*109 tonni CO2. Selle sisaldus on tхusnud 0.035 %-ni. CO2 edasine tхus vхib viia maa kliima muutustele. Peale CO2 eraldub veel palju teisi kahjulikke ьhendeid, nдiteks SO2 (vддveldioksiid), mis kutsuvad esile happevihmasid ja veekogude happeliseks muutumist. Хhku eraldub tohutult soojusenergiat, mis samuti viib maa atmosfддri soojenemisele. Eelnevast tuleneb, et energiavarustuse pхhiprobleemiks on energia kokkuhoid.
Energia kokkuhoid saavutatakse eelkхige elektrienergia kadude vдhendamisega. Pхhiliseks kadude vдhendamise mooduseks on reaktiivenergia kompenseerimine , kasutades kohalikke reaktiivvхimsuse allikaid . Kusjuures tдhtis on nende tььbi, vхimsuse, asukoha ja automatiseerimise tase. Suurt tдhtsust omab kadude vдhendamisel koormuste tasakaalustamine . Kadude vдhendamine kaudselt toimub ka elektrivarustuse kvaliteedi tхstmise teel. Kadude vдhendamine on seotud kulutuste suurenemisega. Seega pхhikьsimuseks on optimaalsete nдitajate leidmine.
Teiseks probleemiks on elektrienergia nхutud parameeetrite tagamine, mis tugineb pooljuhtide ьha laialdasemast kasutamisest, nдiteks UPS. Ьha laieneb mikroelektroonika kasutuselevхtt elektrivarustuse abiahelates:
* mikroprotsessoritel pхhinev kaitsesьsteem
* kхikide protsesside automatiseerimine
Pььtakse tagada suuremat elektri-, tule-, plahvatuskindlust, juurutada uusi insener- ja tehnilis- цkonoomilisi meetodeid .
1.3. Elektrivarustuse insenerarvutuste eripдra.
Seadmete ja materjalide nimivддrtuste kataloogiandmete tдpsus on tavaliselt 2...5%.
Kui vea suurust pole nдidatud, vхetakse veaks pool viimasest kohast nt.
antud 14 koos veaga 14/ 0.5
antud 14.0 koos veaga 14/ 0.05
1.4. Tehnilis- цkonoomiliste arvutuste eripдra.
Elektrivarustuse sьsteemi vхi selle osa kapitaalmahutused koosnevad:
* Seadmete maksumus
* Rajatiste ehitusliku osa maksumus
* Montaaћitццde maksumus
* Muud maksumused
Tдpsemalt mддratakse maksumus eelarveliste kalkulatsioonidega. Tavaliselt on arvutused tццmahukad ja seetхttu kasutatakse lihtsustatud hinnanдitajaid. Tavaliselt on nad nдidatud tabelina ja arvutite jaoks valemitena.
Erikapitaalmahutused on vajalikud energiaseadmete kapitaalmahutuste vхrdlemiseks.
Igaaastased jooksvad kulud C = Ca + Cm + Ct + Ce
Ca - amortisatsioonieraldised
Cm - aastane ekspluatatsioonikulu
Ct - tццjхu kulu teenindamiseks ja remondiks
Ce - elektrienergia aastane kulu
Ca = pa K
Cm + Ct = pt K
Ce = t DW
pa - amortisatsioonieraldiste koefitsient
K - seadme maksumus
pt - aastase ekspluatatsioonikulu koefitsient
t - elektrienergia omahind
DW - elektrienergia kaod aastas
Kapitalipaigutuse ja igaaastaste jooksvate kulude jдrgi mддratakse aastased kulutused
2. Elektriline koormus
2.1. Elektrilise koormuse mхiste
Elektriliseks koormuseks nimetatakse elektriseadme poolt tarbitavat vхimsust mддratud ajahetkel. Vahelduvvoolu puhul koosneb tдisvхimsus aktiiv - ja reaktiivkomponentidest. Vastavalt vхib ka koormuse jaotada:
· tдiskoormus;
· aktiivkoormus;
· reaktiivkoormus.
Praktikas kasutatakse ka mхistet koormusvool.
Elektrilised koormused vхivad olla elektrivarustussьsteemis aja jдrgi mддratuna kas pidev- vхi vahel­duvkoormused. On ka seadmeid, kus koormus vхib muutuda suvaliselt, sel juhul on koormuse arves­tamine vхimalik tхenдosusteooria abil. Aja jooksul muutuvaid koormusi kujutatakse koormusgraafikute abil.
Elektrivarustuselementide lдbilaskevхime ja elektrienergia nimivхimsus valitakse maksimaal- vхi teatud ajavahemiku keskmise koormusnдitaja jдrgi, mida nimetatakse arvutuslikuks koormuseks. Projekteerimisel on see ьks pхhinдitajatest.
Koormuste arvutamiseks on tarvis teada seadmete nimivддrtusi ja tццreћiime.
2.2. Elektritarbijate tehnilised nдitajad
1. Vooluliigid - 1) vahelduvvool ; 2) alalisvool ; 3) impulssvool. Alalis- ja impulssvoolu allikaid vхib vaadelda kui vahelduvvoolu allikaid, kuna neil on tavaliselt individuaalsed alaldid ja muundurid. Seetхttu vaatleme edaspidi vahelduvvoolutarbijaid.
2. Faaside arv - vхib eristada 1- ja 3-faasilisi elektritarbijaid. Kuna mхlemad toituvad 3-faasilisest elektrivхrgust, siis jдrgnevalt uurime ainult 3-faasilisi elektritarbijaid.
3. Sagedus - 1) tццstussagedus 50 Hz (Ameerikas 60 Hz), цkonoomseim oleks 100 Hz;
2) kхrgsagedus (f > 50 Hz);
3) madalsagedus (f Kхrgsagedust vхib eristada kasutusala jдrgi:
- 200..400 Hz - kantavad elektriinstrumendid (kergus);
- ..20 kH - metalli soojendus ja sulatus;
- 20..40 kHz - luminesentslampide kхrgsageduslik toide;
- ..100 kHz - pindkarastusseadmed;
- ..20 Mhz - pooljuhtide ja dielektrikute soojendus,
- puude kuivatus ,
- toiduainete kьpsetus.
Madalsagedust kasutatakse suurte toodete soojendamiseks.
4. Installeeritud vхimsus - ьhetььbiliste elektritarbijate nimivхimsuste summa.
Erinevatel elektritarbijatel mхistetakse nimivхimsust erinevalt:
- elektrimootoritel - vхimsus vхllil pidevlьlituses,
- elektritehnoloogilistel seadmetel - tarbitav vхimsus,
- lahenduslampidega valgustitel - lambi vхimsus.
Eriliigiliste tarbijate gruppide puhul summeeritakse installeeritud vхimsus, arvestades tццreћiime:
, kus ei - suhteline nimilьlituskestus.
5. Nimipinge (3-faasilistel tarbijatel faasidevaheline pinge).
madalpinge kхrgepinge > 1 kV;
vдikepinge - kuni 50 V vahelduvvoolu puhul, kuni 120 V alalisvoolu puhul.
6. Vхimsustegur
vхi
, kus P - aktiiv-, Q - rektiiv- ja S - nдivvхimsus.
Elektrivarustuse arvutustes:
ja
, st aktiiv- (Wa) ja reaktiivenergia (Wr) aja t jooksul.
7. Kдivitusvool ja selle kestvus - kasutatakse elektrivarustuse elementide valikul .
Nдit lьhisrootoriga asьnkroonmootoril ьletab kдivitusvool nimivoolu 4..7 korda ja kestab sekundi murdosadest mхne sekundini.
Kдivitusvoolu loetakse ebaoluliseks kui ta kestvus on vдike (mхned millisekundid).
8. Elektritarbijate sьmmeetria tase (probleem suurte 1-faasiliste elektritarbijatega).
9. Lineaarsus (elektriahela takistuse pьsivus ьhe perioodi ulatuses).
Mittelineaarsus rikub voolu ja pinge siinuselisust.
10. Tццreћiimid:
- pidevreћiim;
- lьhiajaline;
- korduv-lьhiajaline jne.
Kхik need reћiimid on praktikas mitteregulaarsed. Neid iseloomustatakse keskmiste nдitajatega aja t jooksul:
- lьlitustegur;
- koormatuse tegur;
- kasutustegur. Siin Pk on keskmine vхimsus aja t jooksul.
Vхib tдheldada, et:
Ьhetььbiliste elektritarbijate puhul kasutatakse ka grupi kasutustegurit, mis leitakse tabelitest.
11. Liikuvus, eristatakse:
- statsionaarsed elektritarbijad,
- mittestatsionaarsed elektritarbijad (kasutatakse painduvaid ьhenduselemente).
12. Nхuded elektrienergia kvaliteedile:
- lubatud pinge ja sageduse kхrvalekalded;
- lubatud ebasьmmeetria 3- faasilise pinge puhul;
- lubatud kхrgemate harmooniliste sisaldus pinges;
- lubatud kommunikatsiooni ьlepinged. (euro 6 kV; NL 4,5 kV)
13. Nхuded elektrivarustuse kindlusele:
I kategooria - elektrikatkestused vхivad olla kahjulikud inimestele, suur majanduslik kahju.
Katkestus lubatud ainult automaatse lьlitamise ajal. Nхutud kaks sхltumatut toiteallikat. Eriline grupp selles kategoorias on elektritarbijad, milledele on nхutud pidev katkestusteta tцц (inimeste elu ohutuse tagamine, tuletхrje, plahvatusohutus). Siin on nхutav ka kolmas sхltumatu toiteallikas .
II kategooria - majandusliku toodangu seiskumine jne
Peab olema kaks sхltumatut toiteallikat. Lubatud avariitoide ьhel toiteallikal teise remontimiseks ьks ццpдev.
III kategooria - katkestus lubatud kuni ьks ццpдev.
2.3. Juhtide soojenemine voolukoormusel
Voolu juhtiva juhtmesoone energeetiline bilanss voolu olemasolul on jдrgmine:
siin I - vool, A; R - aktiivtakistus, W; t - aeg, s; c - materjali erisoojus , J/(kgK); m - mass, kg;
Q - juhtmesoone ja ьmbruskonna temperatuuride vahe, K; a - juhtmesoone soojuseraldustegur, W/(m2K); A - soone pinna pindala, m2.
Valem on koostatud juhul kui kogu juhtmesoone pinnal ja sisemuses on ьhesugune temperatuur, see on ka vдga lдhedal tegelikkusele. Kui eeldada, et vool peale lьlitust ei muutu ja R, c, a ei sхltu tempera -tuurist ja ajast, on vхimalik leida pхhimхtteliselt juhtmesoone temperatuuri suvalisel ajahetkel. Vхttes, et nullmomendil Q(0) = 0, saame leida vхrrandi lahenduse:
Q
Q¥
t
Joonis 2.3. Juhtmesoone soojenemine muutumatu koormusvoolu puhul
Voolu vдljalьlitamisel on vхrrandi lahend jдrgmine:
Asendades eelpool toodud saavutatava temperatuurikasvu Q¥ lubatava pidevtemperatuuriga Qp lub , mis on arvutuslikus sхltuvuses ьmbruskonna temperatuurist, saame avaldada lubatud pidevvoolu:
Vхttes arvesse, et:
ja
kus r - juhtmesoone eritakistus , Wm; l - juhtme pikkus, m; s - soone ristlхikepindala, mm2 ja k - kuju-tegur, mis sхltub soone ristlхike kujust ; ьmarsoone puhul
ja ristkьlikulise soone puhul
, kus b - kьlgede suhe.
Asendades need lubatud pidevoolu valemis ja tehes vajalikud lihtsustused, saame:
Vahelduvvoolu puhul juhtmesoone eritakistus r suureneb ristlхike suurenedes pinnaefekti tхttu. Sel juhul arvutatakse lubatud pidevvool jдrgmiselt:
kus I1 - lubatud pidev alalisvool ristlхikepindalas 1 mm2, ja m on tegur, mis sхltub juhi liigist ja selle paigaldusest ning normaaljuhtudel on piirides 0,6 £ m £ 0,7.
Nagu lubatud voolutihedust vхib ka soojuslikku ajakonstanti t vдljendada ristlхikepindala s kaudu. Pдrast mitmesuguste teisenduste teostamist saame:
kus g - juhtmesoone materjali tihedus,kg/m3.
Voolu mхju tavaliselt ei ole pьsiv vaid materjal soojeneb ja jahtub pidevalt vastavalt voolule.
Tдhtsaks suuruseks on veel isolatsiooni eluiga. Seda vхib arvutada valemiga:
, kus T - absoluutne temperatuur ning A ja B on isolatsioonimaterjali iseloomustavad tegurid.
Rakenduslikus elus kasutatakse veel valemit:
, kus L0 - isolatsiooni eluiga temperatuuril 0oC; J - isolatsiooni temperatuur, oC;
D - temperatuurikasv, mille puhul isolatsiooni eluiga vдheneb 2 korda, K. Harilikult D = 5..15 K.
2.4. Koormusgraafikud
Aja jooksul muutuvat koormust kujutatakse koormusgraafikutega. Perioodi kestvuse jдrgi jagunevad need:
- vahetuse graafikud ,
- ццpдevased graafikud,
- aastased graafikud.
Vaadeldava suuruse jдrgi liigitatakse:
- aktiivvхimsuse graafikud,
- reaktiivvхimsuse graafikud,
- tдisvхimsuse graafikud,
- koormusvoolu graafikud.
Kuna temperatuuri muutus toimub seadmetes aeglaselt, nдidatakse mххdetavad suurused graafikutel 15..60 min keskmistena, mistхttu graafikud on astmelised. Kui graafik on esitatud tegeliku aja jдrgi mххdetuna, nimetatakse seda kronoloogiliseks graafikuks. Arvutuste lihtsustamiseks kasutatakse ka nn koormuste jдrgnevuse graafikuid, siin ajatelje muut tj i nдitab koormuste P ³ Pi ццpдevast kestvust Mхlemat liiki graafikute integreerimisel on vхimalik saada tarbitud energia:
Graafikute asemel vхib kasutada ka nende pхhinдitajaid:
- maksimaalvхimsus Pmax ;
- minimaalvхimsus Pmin;
- keskmine vхimsus
kus Dt - koormuse keskmistamise ajaintervall; n - nende intervallide arv ajavahemikus T;
- ruutkeskmine vхimsus
- tдitetegur
- kujutegur
- ьhtlustegur
Nдitajatega Pmin, Pmax ja Pk vхib ццpдevase graafiku jagada kolme ossa :
- pхhi (0 £ P £ Pmin);
- pooltipp (Pmin k);
- tipp (Pk £ Pmax).
Aasta koormusgraafikute puhul kasutatakse tдiteteguri asemel sagedamini maksimumkoormuse kasutusaja mхistet:
2.5. Arvutuslik koormus
Arvutuslik koormus on ьks projekteerimise pхhinдitajatest, selle jдrgi valitakse toiteseadmeid ja lдbilaske-elemente elektrivarustuses.
Ьksiku elektritarbija puhul arvutuslik koormus vхrdub tarbitava nдivvхimsusega ja arvutuslik vool nimivooluga.
, seega ei ole mingeid probleeme toiteliini ja selle aparatuuri valikul. Probleeme ei ole ka elektritarbijate grupi puhul, mis tццtavad teineteisega kooskхlas. Sel juhul koostatakse koormusgraafikud ja leitakse 30-minutiline maksimumkoormus:
kus kk I - koormatuse tegur ja n - elektritarbijate arv grupis .
Elektritarbijate grupi sхltumatu tцц puhul leitakse tхenдosuslikult kхige koormatuma vahetuse koormus.
Elektritarbijate suure hulga puhul, kui nende omavaheline koostцц on tдielikult juhuslikku laadi, leitakse arvutuslik koormus installeeritud koormusest:
kasutades nхudlustegurit kn. Samuti saab leida reaktiivkoormuse:
kus
on elektritarbijate grupi keskmine vхimsustegur.
Nхudlusteguri suurus on harilikult kn = 0,15..0,95 ning selle tдpne vддrtus leitakse kдsiraamatutest vastavalt hoone/ehitise tььbile.
Keerulisemate koormuste korral tuleb veel arvestada, et koormuste maksimumid harilikult ajaliselt ei kattu, mistхttu nende summa ьletab tegelikku vддrtust. Seda arvestatakse samaaegsuse teguriga Ksa ja Ksr vastavalt aktiiv- ja reaktiivkoormustele:
Aktiivkoormuste puhul harilikult Ksa = 0,9..1,0 ja reaktiivkoormuste puhul Ksr = 0,95..1,0.
Kui sхltumatute vahelduva tццreћiimiga elektritarbijate grupi tцц jддb vahetuse ajal tuntavalt ebaьhtlaseks, on kasulik asendada nхudlustegur jдrgneva avaldisega:
kus kkas - kasutustegur ja
- maksimumtegur, mis sхltub elektritarbijate arvust, vхimsuse jaotusest ja elektritarbijate tццreћiimist. Elektritarbijate arvu mхju arvestamine kM -le on raskendatud, sest tavaliselt koosneb grupp eri vхimsusega elektritarbijatest. Sellest saab ьle kasutades efektiivse elektritarbijate arvu ne mхistet. See saadakse n arvu eri vхimsusega elektritarbijate asendamisel ne arvu sama vхimsusega elektritarbijatega:
Maksimumtegur
vastavalt joonisele 2.10.
kM
1
ne
0
1
Joonis 2.10. Maksimumteguri sхltuvus efektiivsest tarbijate arvust
kus
on tegur, mis on kasutatud avaldise lьhendamiseks.
Juhul kui
vхib eelnevat avaldist lihtsustada jдrgmiselt:
Seega saab arvutuslikud aktiiv- ja reaktiivkoormused avaldada jдrgmiselt:
kus
on reaktiivkoormuste maksimumtegur.
Paljude gruppide puhul leitakse resulteeriv kasutustegur:
2.6. Koormuste keskpunkt
Koormuste keskpunkti all mхistetakse teoreetiliselt kasulikuimat punkti alajaama, vхi jaotuspunkti paigutamiseks.
Koormuste keskpunkt on punkt, kus teoreetiliselt grupp tarbijaid on asendatud ekvivalentse tarbijaga.
Alajaam vхi vхrgu jaotuspunkt paigutatakse vхimalikult koormuste keskpunkti lдhedale jдrgmistel eesmдrkidel:
- summaarse grupisisese jaotusvхrgu vдhendamine
- elektrienergiakadude vдhendamine
- tarbijate teineteisele ligilдhedaste pingenivoode tagamine
kui mitte arvestada maksumust ja vхrgu muid nдitajaid, siis koormuste keskpunkt ( K ) arvutatakse valemiga.
Xk1 =
Yk1 =
Xi, Yi - tarbija koordinaadid
n - tarbijate arv
Kuna liinide maksumus sхltub vдhe ristlхikepindalast, siis saavutatakse selle valemiga minimaalne vхrgu maksumus.
Kui eesmдrgiks on summaarsete pingekadude vдhendamine, mis on ka summaarsete vхimsuskadude vдhendamine, siis on valem jдrgmine:
Sama valem kehtib ligikaudselt, kui S asendada P-ga.
On olemas ka keerukamaid valemeid.
Kui kasutatakse arvuteid, kasutatakse jдrgmist K mддramise viisi.
1. Kхigepealt leitakse ligilдhedane koormuste keskpunkt
2. Arvestades ehituslikke, tehnoloogilisi, ekspluatatsioonilisi ja teisi kitsendusi, valitakse algne alajaama vхi toitepunkti asukoht. Kui grupp toitub mitmest liinist, siis majanduslikult kasulikum on toitepunkt paigaldada K-st liini suunas.
3. kui lдhedal on mitu toitepunkti jaoks sobivat kohta, siis vхrreldakse pinge ja vхimsuse kadusid , kulutusi, jne.
2.7. Vхimsuse kaod
Liinides, trafodes ja muundurite projekteerimisel arvutatakse vхimsuse kaod kahel juhul.
1. Arvutusliku vхimsuse korrektuuril
2. Tehnilis- цkonoomiliste nдitajate arvutaisel ( nдiteks elektrienergia kadude arvutamiseks )
Esimesel juhul vхimsuse kaod arvutatakse lihtsustatud viisil.
Vхimsuse kaod trafodes ja muundurites
DP = kpS2
DQ = kqS2
kp, kq - kadude tegurid
Tavaliselt vхetakse kp = 0.02 W/VA
kq = 0.10 VAr/VA
Viga selliste arvutuste puhul on 30 - 50%.
Tehnilis-цkonoomiliste arvutuste puhul viga ei tohi ьletada 5%. Kasutatakse palju tдpsemaid arvutusvahendeid. samas vхib teha mхningaid lihtsustusi. Kхige tдhtsam nendest on, et elektrivarustussьsteemis enamus kolmefaasilisi koormusi on sьmmeetrilised. Seetхttu vхimsuskadude analььs lдhendatakse ьhefaasilisele aseskeemile. Sellise aseskeemina kasutatakse G- neliklemmi , mida kasutatakse elektrimasinate, trafode , muundurite, kaabel - ja хhuliinide analььsil.
Aseskeemi alused on jдrgmised:
1. Kompleksne tarbitav nimivхimsus S =P + jQ, millele vastavad jдrgmised kompleksvддrtused:
S = UI” = I2z = U2Y”
Y - kompleksne kogujuhtivus
2. Reaktiivtakistus X = XL - XC = wL - 1/wC
Reaktiivjuhtivus B = BL - BC = 1/wL’ - wC’
L, L’ - jдrjestik ja risti induktiivne komponent
C, C’ - jдrjestik ja risti mahtuvuslik komponent
w = 2p¦ - voolu nurksagedus.
Trafode aseskeemi parameetrid leitakse nende nimiandmete jдrgi
indeks 1 - trafo primaarpool
X =
B =
ul
- lьhise suhteline pinge
itj - tьhijooksu suhteline vool
DPl - vaseskaod
DPtj - rauaskaod
Indeks 1 tдhendab trafo primaarpoolt
Kaabel- ja хhuliinide puhul
r - liini eritakistus
R0 - takistus pikkusьhiku kohta
Хigeks arvutamiseks tuleb need suurused mддrata хiges tццreziimis, temperatuuril 50 - 800C.
X = X0 l
X0 =
,kus
-juhtide vahekauguste geomeetriline keskmine.
r - faasi juhi raadius
X0 keskmisi vддrtusi vхib leida tabelist
Reaktiivne juhtivus omab mahtuvuslikku iseloomu
Bc = Bc0l = wC0l
Bc0 - mahtuvuslik juhtivus pikkusьhiku kohta
C0 - mahtuvus pikkusьhiku kohta naturaalьhikutes
Aktiivjuhtivus on pхhjustatud koroonaefektist, mida arvestatakse alates 110kV, teistel juhtudel G = 0.
Aseskeemi omavate elektrivarustustuse elementide aktiiv- ja reaktiivvхimsuse kaod:
DP = 3I22R + U2G
DQ = 3I22X + U2B
Kui vхimsused nendes valemites vхtta vхrdseteks arvutuslikega, siis saadud kadusid nimetatakse arvutuslikeks.
Kuna
,siis sхltuvad kaod suuresti reaktiivvхimsusest.
Nende vдhendamiseks tuleb tarbitav reaktiivenergia kompenseerida vхimalikult tarbija lдhedal.
2.8. Elektrienergia kaod.
Aktiivenergia kaod:
DWR - vastava neliklemmi takistuskadu
DWG - vastava neliklemmi juhtivuskadu
P ja Q on loetud koormusgraafikult vastaval intervallil
n - intervallide arv koormusgraafikul
Kui on teada koormusgraafikute kujutegurid, siis
Valem lihtsustub, kui kasutame kogu koormuse kujutegurit kf
kf
kfp - pinge kujutegur, on tavaliselt =1
TB - lьlitusaeg
Energiakadude mддramiseks kasutatakse spetsiaalseid arvesteid.
Takistuskadude mххtmiseks kasutatakse arvesteid, mis omavad vaid voolu mдhiseid, mis integreerivad voolu ruudu ьle aja. Need on ruutampertunni arvestid.
Juhtivuskadude mххtmiseks kasutatakse ruutvolttunni arvesteid, mis integreerivad pinge ruudu ьle aja. Tavaliselt arvutuste lihtsuse tхttu neid ei kasutata.
Ruutvolttunni arvestid paigaldatakse uuritava seadme ette, ruutampertunni arvestid uuritava seadme taha.
2.9. Pinge kaod
Elektrivarustussьsteemi elemendi elektriline koormus kutsub temas esile pingekao:
DU = U1 - U2
U1 - pinge sisendis
U2 - pinge vдljundis
DU arvutus on vajalik pinge kхikumise mддramiseks vхrreldes nimipingega
Pingekadu suhtelistes ьhikutes
See peab olema 5% piires.
Pingekao leidmine aseskeemi jдrgi suhtelistes ьhikutes
Upk - pingekao pikikomponent
Urk - pingekao ristikomponent
Tavaliselt on ristikomponent nii vдike, et selle vхib jдtta arvestamata. Sellisel juhul:
dUpk
I2R dUrk
jI2X
dU
U1 U2 I2
+j
joon. 2.9.1.
Elektrivarustussьsteemis tavaliselt DU > 0
DU = 0, kui kompenseerida induktiivne takistus, jдrgides tingimust:
Et tingimust tдita, lisatakse kas jдrjestikahelasse lisaks mahtuvuslik takistus. Selline vхte on efektiivne koormuse suurtel kхikumistel.
Suhteliselt stabiilse koormuse korral saavutatakse efekt paralleelse kompenseerimise abil, tдites tingimust:
Madalpingevхrkudes QX