损耗和电压降 - 有什么区别

在普通人的生活中，“损失”和“下降”这两个词用来表示某些成就下降的事实，但它们意味着不同的价值。

在这种情况下，«losses» 是指部件丢失、损坏、先前达到的水平的尺寸减小。损失是不可取的，但你可以容忍。

“堕落”一词被理解为与完全剥夺权利相关的更严重的伤害。因此，即使是偶尔发生的损失（例如，投资组合）也会随着时间的推移而导致下降（例如，物质生活水平）。

在这方面，我们将考虑与电网电压相关的问题。

损耗和压降是如何形成的

电力通过架空线路从一个变电站长距离传输到另一个变电站。

架空线是为传输允许的电力而设计的，由一定材料和截面的金属线制成。它们创建电阻值为 R 的电阻负载和 X 的无功负载。

在接收方它站立 变压器电转换。它的线圈具有活跃且显着的感应电阻 XL。变压器的次级侧降低电压并将其进一步传输到消费者，其负载由 Z 值表示，并且本质上是有源的、容性的和感性的。这也会影响网络的电气参数。

加在距离输变电所最近的架空线支架导线上的电压，克服各相电路的无功和有功电阻，在其中产生电流，其矢量偏离以角度 φ 施加电压。

照片中显示了对称负载模式下电压分布的性质和电流沿线路的流动。

由于线路的每一相都为不同数量的消费者供电，这些消费者也随机断开或连接工作，因此在技术上很难完美地平衡相位负载。其中始终存在不平衡，由相电流的矢量相加决定，记为 3I0。在大多数计算中，它被简单地忽略了。

发射变电站消耗的能量，一部分用于克服线路的阻力，原封不动地到达受电端。该部分的特征在于损耗和电压降，其矢量的幅度略有下降，并且在每个相位中偏移一个角度。

如何计算损耗和压降

为了理解电力传输过程中发生的过程，矢量形式便于表示主要特征。各种数学计算方法也是基于这种方法。

为了简化计算 三相系统 它由三个单相等效电路表示。此方法适用于对称负载，并允许您在负载中断时分析过程。

在上图中，线路中每根导线的有功 R 和电抗 X 与以角度 φ 为特征的复负载电阻 Zn 串联。

此外，计算一相的电压损失和电压降。为此，您需要指定数据。为此，选择接收能量的变电站，其中必须已经确定允许的负载。

任何高压系统的电压值都已在参考书中标明，而电线的电阻则由其长度、横截面、材料和网络配置决定。电路中的最大电流由导线的特性设置和限制。

因此，为了开始计算，我们有：U2、R、X、Z、I、φ。

我们取一相，例如 «A»，并在复平面中为它分离矢量 U2 和 I，位移角度 φ，如图 1 所示。导体有源电阻的电势差在方向上一致电流和大小由表达式 I ∙ R 确定。我们从 U2 的末端推迟这个向量（图 2）。

导体电抗中的电势差与电流方向相差一个角度 φ1，并根据乘积 I ∙ X 计算得出。我们将其从矢量 I ∙ R 推迟（图 3）。

温馨提示：对于复平面中矢量的正向旋转，采取逆时针方向运动。流过感性负载的电流滞后于施加的电压一个角度。

图 4 显示了总导线电阻 I ∙ Z 上的电势差矢量和电路 U1 输入端电压的绘图。

现在您可以将输入矢量与等效电路和整个负载进行比较。为此，将生成的图表水平放置（图 5），并从头开始以模块 U1 的半径绘制一个圆弧，直到它与矢量 U2 的方向相交（图 6）。

图 7 显示了为更清楚起见而放大的三角形和辅助线的绘制，用字母指示特征交叉点。

在图片的底部显示了生成的矢量 ac 称为电压降，ab 称为损耗。它们的大小和方向不同。如果我们回到原来的尺度，我们会看到ac是向量（U1从U2）几何减法的结果，ab是算术。这个过程如下图所示（图 8）。

电压损耗计算公式的推导

现在让我们回到图 7，注意 bd 段非常小。因此，在计算中将其忽略，电压损耗是根据段长度 ad 计算的。它由两条线段 ae 和 ed 组成。

由于 ae = I ∙ R ∙ cosφ 和 ed = I ∙ x ∙ sinφ，则一相电压损失可由以下公式计算：

∆Uph = I ∙ R ∙ cosφ + I ∙ x ∙ sinφ

如果我们假设负载各相对称（有条件地忽略 3I0），我们可以用数学方法计算线路中的电压损失。

∆Ul = √3I ∙ (R ∙ cosφ + x ∙ sinφ)

如果将此公式的右侧乘以并除以网络电压 Un，则我们将得到一个公式，该公式允许我们通过电源执行电压损失的 p 计算。

∆Ul = (P ∙ r + Q ∙ x) / Un

有功 P 和无功 Q 功率的值可以从线路仪表读数中获取。

因此，电路中的电压损失取决于：

• 电路的活性和电抗；

• 应用功率的组成部分；

• 施加电压的大小。

压降横向分量计算公式的推导

让我们回到图 7。向量 ac 的值可以用直角三角形 acd 的斜边表示。我们已经计算了广告脚。让我们确定横向分量 cd。

如图所示，cd = cf-df。

df = ce = I ∙ R ∙ sin φ。

cf = I ∙ x ∙ cos φ。

cd = I ∙ x ∙ cosφ-I ∙ R ∙ sinφ。

使用获得的模型，我们执行小的数学变换并获得电压降的横向分量。

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

电力线始端电压U1计算公式的确定

知道线路末端电压U2的值，损耗ΔUl和压降的横向分量δU，我们就可以通过勾股定理计算出矢量U1的值。在扩展形式中，它具有以下形式。

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

实际使用

电压损失的计算由工程师在创建电路项目阶段进行，以优化选择网络配置及其组成元素。

在电气装置运行过程中，如有必要，可周期性地同时测量线路两端的电压矢量，并与用简单计算方法得到的结果进行比较。这种方法适用于增加的装置由于需要高工作精度的要求。

次级电路中的电压损失

一个例子是测量电压互感器的次级电路，有时长达数百米，并通过增加横截面的特殊电力电缆传输。

这种电缆的电气特性受到对电压传输质量的更高要求。

现代电气设备保护要求测量系统具有高计量指标和 0.5 甚至 0.2 级的准确度。因此，必须监测并考虑施加到它们的电压损失。否则，他们引入设备操作的错误会严重影响所有操作特性。

长电缆线路中的电压损失

长电缆的设计特点是由于导电线芯排列比较紧密，并且它们之间有一层薄薄的绝缘层，因此具有容性电阻。它进一步偏转通过电缆的电流矢量并改变其大小。

在计算中必须考虑电压降对电容电阻的影响，以改变 I ∙ z 的值。否则，上述技术不会改变。

本文提供了架空电力线和电缆上的损耗和电压降的示例。然而，它们存在于所有电力消费者中，包括电动机、变压器、电感器、电容器组和其他设备。

每种电气设备的电压损失量在操作条件方面都有法律规定，并且它们在所有电路中的确定原则是相同的。