שנאי מדידת זרם

במודרני מתקני חשמלהמתח מגיע 750 קילוואטומעלה, וזרמים נמדדים בעשרות קילואמפר או יותר. כדי למדוד אותם ישירות יידרש מכשירי מדידה חשמליים מגושמים ויקרים מאוד. במקרים מסוימים מדידות כאלה יהיו בלתי אפשריות לחלוטין. בנוסף, כאשר נותנים שירות למכשירים המחוברים ישירות לרשת המתח הגבוה, אנשי השירות יהיו חשופים סכנה גדולההתחשמלות. השימוש בשנאים למדידת זרם מרחיב את גבולות המדידה של חשמל קונבנציונלי כלי מדידהובו בזמן מבודד אותם ממעגלי מתח גבוה.

שנאי מדידת זרם משמשים לחיבור מדי זרם, מדי מתח, מדי ואט, הגנת ממסר ואוטומציה חשמלית, מדידים לרישום ייצור וצריכה אנרגיה חשמלית. הדיוק של מדידת אנרגיה חשמלית ומדידה תלוי בעבודתם פרמטרים חשמליים, נכונות ואמינות של הגנת ממסר.

מעגל שנאי זרם

בתרשים:

פיתול ראשי L1-L2
סלילה משני I1-I2
I 1 - זרם קו;
I 2 - זרם זורם בפיתול המשני;

המרכיבים העיקריים של שנאי מדידת זרם המעורבים בהמרת זרם הם הפיתולים הראשוניים והמשניים הכרוכים על אותה ליבה מגנטית. הפיתול הראשוני של שנאי זרם המדידה מחובר בסדרה (בחתך של מוליך זרם המתח הגבוה). מכשירי מדידה (מד זרם, פיתול זרם של המונה) או ממסרים מחוברים לליפוף המשני. כאשר שנאי זרם המדידה פועל, הפיתול המשני תמיד מקוצר לעומס.

הפיתול הראשוני יחד עם מעגל המתח הגבוה נקרא המעגל הראשוני, והמעגל החיצוני שמקבל מידע מדידה מהפיתול המשני של שנאי זרם המכשיר (כלומר, העומס וחוטי החיבור) נקראים מעגל משני. המעגל שנוצר על ידי הפיתול המשני והמעגל המשני המחובר אליו נקרא ענף הזרם המשני.

אין חיבור חשמלי בין הפיתולים הראשוניים והמשניים של שנאי זרם המדידה. הם מבודדים זה מזה במתח פעולה מלא. זה מאפשר לחבר מכשירי מדידה או ממסרים ישירות לליפוף המשני ובכך למנוע את השפעת המתח הגבוה המופעל על הפיתול הראשי על אנשי התחזוקה, מכיוון ששתי הפיתולים מונחים על אותו מעגל מגנטי, הם מחוברים מגנטית.

פרמטרים ומאפיינים עיקריים של שנאי מדידת זרם

מדידת שנאי זרם TNSh

מאפיינים:

מתח נקוב 0.66 קילו וולט
זרם משני מדורג 5A
זרם ראשוני מדורג 15000A, 25000A

מתח מדורג- ערך אמיתי מתח קו, שבו נועד לפעול שנאי זרם המדידה, המצוין בדף הנתונים של שנאי זרם המדידה. עבור שנאי זרם של מכשירים ביתיים, מאומץ סולם המתח המדורג הבא: kV;

0,66; 6; 10; 15; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150

זרם ראשוני מדורג אני 1н - המצוין בטבלת הדירוג של שנאי זרם המדידה, העובר דרך הפיתול הראשוני, שבו מסופקת פעולה רציפה של שנאי זרם המדידה. עבור שנאי מדידת זרם ביתי, נעשה שימוש בסולם הבא של זרמים ראשוניים מדורגים, א:

1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000;
4000; 5000; 6000; 8000; 10000; 12000; 14000; 16000; 18000; 20000; 25000; 28000; 32000; 35000; 40000.

במדידת שנאי זרם המיועדים להשלמת מחוללי טורבו ומימן, הערכים זרם מדורגעל 10,000 א'עשוי להיות שונה מהערכים הניתנים בסולם זה.

שנאי זרם מכשירים המיועדים לזרם ראשוני מדורג 15; 30; 75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 ו 6000 א', יש לאפשר ללא הגבלה הרבה זמןהזרם הראשוני הפועל הגבוה ביותר, שווה בהתאמה 16; 32; 80; 160; 320; 630; 800; 1250; 1600; 3200 ו 6300 A. במקרים אחרים, הזרם הראשוני הגבוה ביותר שווה לזרם הראשוני המדורג.

זרם משני מדורג אני 2n - מצוין בגיליון הנתונים של שנאי המכשיר זרם נוכחיעובר דרך הפיתול המשני. ההנחה היא שהזרם המשני המדורג הוא 1 אוֹ 5 א, והזרם 1 אמותר רק למדידת שנאי זרם עם זרם ראשוני נקוב עד 4000 א'. בהסכם עם הלקוח, ניתן לייצר שנאי מדידת זרם עם זרם משני מדורג 2 אוֹ 2.5 א

יחס טרנספורמציה של שנאי זרם מדידתשווה ליחס זרם ראשונילזרם המשני.

בחישובי מדידת שנאי זרם משתמשים בשתי כמויות: יחס הטרנספורמציה בפועל נויחס טרנספורמציה מדורג n n. יחס הטרנספורמציה בפועל n מובן כיחס של הזרם הראשוני בפועל לזרם המשני בפועל. יחס הטרנספורמציה המדורג nн מובן כיחס בין הזרם הראשי המדורג לזרם המשני המדורג.

עמידות של שנאי זרם המדידה בפני השפעות מכניות ותרמיותמאופיין בזרם התנגדות אלקטרודינמית וזרם התנגדות תרמית.

ערכי מתח מדורגים במסופים של מוצרים מחוברים חשמלית, כולל מכונות חשמליות, הוקם על ידי GOST 23366-78. הדרישות של GOST זה אינן חלות על מעגלים סגורים בתוך מכונות חשמליות; במעגלים שאינם מאופיינים בערכי מתח קבועים, למשל, במעגלי הכוח הפנימיים של כוננים חשמליים עם בקרת מהירות מנוע, ובמעגלים של התקני פיצוי כוח תגובתי, הגנה, בקרה, מדידות, על אלקטרודות של תאים וסוללות. מספרי GOST (ST SEV)

GOST 12.1.009-76 GOST 721-77 (ST SEV 779-77)

GOST 1494-77 (ST SEV 3231-81) GOST 6697-83 (ST SEV 3687-82)

GOST 6962-75

GOST 8865-70 (ST SEV 782-77)

GOST 13109-67 GOST 15543-70

GOST 15963-79 GOST 17412-72 GOST 17516-72 GOST 18311-80 GOST 19348-82

GOST 19880-74 GOST 21128-83

GOST 22782.0-81 (ST SEV 3141-81) GOST 23216-78

GOST 23366-78 GOST 24682-81 GOST 24683-81

GOST 24754-81 (ST SEV 2310-80)

תקנים עבור קבוצות וסוגי מוצרים ספציפיים המכילים טווחי מתח, כולל GOST 21128-83, GOST 721-77, הקובעים מתחים מדורגים עבור מערכות אספקת חשמל, רשתות מקורות, ממירים ומקלטי אנרגיה חשמלית, מגבילים ביחס ל-GOST 23366 -78 ויוצרים איתו קבוצה אחת של סטנדרטים.

GOST 23366-78 קובע את ערכי המתח הנומינליים הבאים עבור מוצרים - צרכנים, מקורות וממירים של אנרגיה חשמלית.

מתחים מדורגים של צרכנים:

סדרה ראשית של מתחים קבועים ו זרם חליפין, V: 0.6; 1.2; 2.4; 6; 9; 12; 27; 40; 60; 110; 220; 380; 660; 1140; 3000; 6000; 10000; 20000; 35000;

טווח מתח AC עזר, V:

1,5; 5; 15; 24; 80; 2000; 3500; 15000; 25000;

סדרת מתח עזר זרם ישר, IN:

0,25; 0,4; 1,5; 2; 3; 4; 5; 15; 20; 24; 48; 54; 80; 100; 150; 200; 250; 300; 400; 440; 600; 800; 1000; 1500; 2000; 2500; 4000; 5000; 8000; 12000; 25000; 30000; 40000.

מתחים מדורגים של מקורות אנרגיה חשמלית AC וממירים, IN:

6, 12; 28,5; 42; 62; 115; 120; 208; 230; 400; 690; 1200; 3150; 6300; 10500; 13 800; 15 750; 18000; 20000; 24000; 27000; 38 500; 121000; 242000; 347000; 525000; 787000.

מתחים מדורגים של מקורות אנרגיה חשמלית DC וממירים, V:

6; 9; 12; 28,5; 48; 62; 115; 230; 460; 690; 1200; 3300; 6600.

עבור מקורות כוח של ציוד רכב וטרקטור, התקן מאפשר שימוש במתחים מדורגים של 7V ו-14V AC ו-7V, 14V, 28V DC, וכן 36V AC בתדר של 400 ו-1000 הרץ ו-57V DC עבור מקורות חשמל כְּלִי טַיִס.

עבור קווי אספקה ​​קצרים, התקן מאפשר למתח הנקוב של מקורות וממירים להיות שווה למתח המקלטים.

הערכים הנומינליים וסטיות התדר המותרות של מערכות אספקת חשמל, מקורות, ממירים ומקלטי אנרגיה חשמלית המחוברים אליהם ישירות, הפועלים במצב יציב בתדרים קבועים בטווח שבין 0.1 ל-10000 הרץ, נקבעים על ידי GOST 6697-83. ה-GOST שצוין קובע את הסדרה הראשית הבאה של תדרים נומינליים של מקורות אנרגיה חשמליים, הרץ:

0,1; 0,25; 0,5; 1,0; 2,5; 5,0; 10; 25; 50; 400; 1000; 10000.

עבור ממירים ומקלטים של אנרגיה חשמלית, תדרים נומינליים, הרץ, נבחרים מטווח 0.1; 0.25; 0.5; 1.0; 2.5; 5.0; 10; 12.5; 16|; 50; 400; 1000; 2000; 4000; 10000.

עבור מספר כוננים מיוחדים ומקורות הכוח שלהם, בפרט לצנטריפוגות, מפרידים, מכונות לעיבוד עץ, כלי עבודה חשמליים, צירים חשמליים ללא הילוכים, ציוד אלקטרו-תרמי, התקן מאפשר שימוש בתדרים נוספים, הרץ, מהטווח 100, 150, 200 , 250, 300, 500, 600 , 800, 1200, 1600, 2400, 8000.

עבור ציוד תעופה, מטוסים וציוד התחזוקה שלהם מותרת תדר של 6000 הרץ.

סטיות תדר מותרות, % מהתדר הנומינלי, נבחרות מתחום 0.0002; 0.0005; 0.001; 0.002; 0.005; 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5; 5.0; 10 והם מבוססים בתקנים עבור סוגים ספציפיים של מקורות, ממירים או מערכות אספקת חשמל.

עבור רשתות מטרה כלליתתקני איכות לאנרגיה חשמלית במקלטים שלה נקבעים על ידי GOST 13109-67. התקן קובע את האינדיקטורים הבאים לאיכות החשמל:

• כאשר מופעל על ידי רשתות חשמל זרם חד פאזי- סטיית תדר, סטיית מתח, טווח תנודות תדר, טווח שינויי מתח, מקדם מתח לא סינוסואידי;
• כאשר מופעל מרשתות חשמל תלת פאזיות - סטיית תדר, סטיית מתח, טווח תנודות תדר, טווח שינוי מתח, מקדם אי-סינוסואידאליות, אסימטריה של מתח ומקדמי אי איזון;
• כאשר מופעל מרשתות חשמל DC - סטיית מתח, טווח משתנה מתח, מקדם אדוות מתח.

תקן בין-מדינתי "מתחים סטנדרטיים"

מתחים סטנדרטיים

תאריך הקדמה 01/01/93

נתוני מידע

1. הוכן והוצג על ידי הוועדה הטכנית לתקינה TC 117 "אספקת אנרגיה"

2. אושרה ונכנסה לתוקף על ידי החלטת תקן מדינה מס' 265 מיום 26 במרץ 1992

3. תקן זה הוכן בשיטה יישום ישירתקן בינלאומי IEC 38-83 "מתחים סטנדרטיים המומלצים על ידי חברת החשמל" עם דרישות נוספות, המשקף את הצרכים כלכלה לאומית

4. הוצג בפעם הראשונה

5. עיון במסמכים רגולטוריים וטכניים

6. רפובליקה. מאי 2004

תקן זה חל על:

מערכות הולכת חשמל, רשתות הפצה ומערכות אספקת חשמל לצרכני זרם חילופין, המשתמשות בתדרים סטנדרטיים של 50 או 60 הרץ במתח נקוב העולה על 100 וולט, וכן ציוד הפועל במערכות אלו;

רשתות מתיחה AC ו-DC;

ציוד DC עם מתח נקוב מתחת ל-750 V וציוד AC עם מתח נקוב מתחת ל-120 V ותדר (בדרך כלל, אך לא מוגבל ל) 50 או 60 הרץ. ציוד כזה כולל סוללות ראשוניות או משניות, מקורות מתח AC או DC אחרים, ציוד חשמלי (כולל מתקנים תעשייתיים ותקשורת), מכשירים והתקנים חשמליים שונים.

התקן אינו חל על המתחים של מעגלי מדידה, מערכות העברת אותות וכן על המתחים של רכיבים ואלמנטים בודדים הכלולים בציוד חשמלי.

מתחי ה-AC הניתנים בתקן זה הם ערכים אפקטיביים.

תקן זה משמש בשילוב עם GOST 721, GOST 21128, GOST 23366 ו- GOST 6962.

המונחים המשמשים בתקן והסבריהם מובאים בנספח.

דרישות המשקפות את צרכי הכלכלה הלאומית מודגשות באותיות מודגשות.

1. מתחים סטנדרטיים של רשתות וציוד AC

זרם בטווח שבין 100 ל-1000 וולט כולל

מתחים סטנדרטיים בטווח שצוין ניתנים בטבלה. 1. הם מתייחסים לרשתות תלת-פאזיות ארבע-חוטיות וחד-פאזיות תלת-חוטיות, כולל סניפים חד-פאזיים מהן.

שולחן 1

* יש להביא את המתחים הנקובים של רשתות קיימות 220/380 ו-240/415 וולט לערך המומלץ של 230/400 וולט. עד 2003, כצעד ראשון, ארגוני אספקת חשמל במדינות עם רשת 220/380 וולט חייבים להביא המתחים לערך 230/400 וולט (%).

גם ארגוני אספקת חשמל במדינות עם רשת 240/415 וולט חייבים להתאים מתח זה ל-230/400 וולט (%). לאחר 2003, יש להגיע לטווח של 230/400 V ± 10%. לאחר מכן תיבחן סוגיית הורדת הגבולות. כל הדרישות הללו חלות גם על מתח 380/660 V. יש להפחית אותו לערך המומלץ של 400/690 V.

**אין להשתמש בשילוב עם 230/400 ו-400/690 V.

בשולחן 1 עבור רשתות תלת-פאזיות תלת-חוטיות או ארבע-תיל, המונה מתאים למתח שבין פאזה לאפס, המכנה מתאים למתח בין פאזות. אם צוין ערך אחד, הוא מתאים למתח שלב לשלב של רשת תלת-חוטית.

עבור רשתות תלת-חוטיות חד-פאזיות, המונה מתאים למתח בין הפאזה לאפס, המכנה למתח בין הקווים.

מתחים העולה על 230/400 וולט משמשים בעיקר בתעשייה הכבדה וב מבנים גדוליםלמטרות מסחריות.

2. מתחים סטנדרטיים של מערכות אספקת חשמל

תחבורה מחושמלת המופעלת על ידי קשר

DC ורשתות זרם חילופין

מתחים סטנדרטיים מופיעים בטבלה. 2.

שולחן 2

סוג מתח צינור	מתח, V	תדר מדורג ברשת זרם חילופין, הרץ
	מִינִימוּם	נָקוּב	מַקסִימוּם
קבוע	(400)*	(600)	(720)
		3600**
מִשְׁתַנֶה	(4750)	(6250)	(6900)	50 או 60
				50 או 60

* במיוחד, במערכות AC חד-פאזיות, יש להשתמש במתח הנומינלי של 6250 וולט רק כאשר התנאים המקומיים אינם מאפשרים שימוש במתח הנומינלי של 25000 וולט.

ערכי המתח המופיעים בטבלה מאומצים על ידי הוועדה הבינלאומית לציוד מתיחה חשמלי והוועדה הטכנית 9 של חברת החשמל "ציוד מתיחה חשמלי".

** בחלק מדינות אירופהמתח זה מגיע ל-4000 V. ציוד חשמלי רכבהשתתפות בתעבורה בינלאומית עם מדינות אלו חייבת לשמור על ערך מקסימלי זה לפרקי זמן קצרים של עד 5 דקות.

3. מתחים סטנדרטיים של רשתות וציוד AC

זרם בטווח של מעל 1 עד 35 קילוואט כולל

מתחים סטנדרטיים מופיעים בטבלה. 3.

סדרה 1 - מתחים בתדר 50 הרץ, סדרה 2 - מתחים בתדר 60 הרץ. במדינה אחת, מומלץ להשתמש רק באחת מסדרות המתח.

הערכים המצוינים בטבלה תואמים מתחי פאזה לפאזה.

ערכים בסוגריים אינם מועדפים. ערכים אלה אינם מומלצים בעת יצירת רשתות חדשות.

שולחן 3

פרק 1	פרק 2
		המתח הגבוה ביותר לציוד, kV	מתח רשת מדורג, קילו וולט
3,6*	3,3*	3*	4,40*	4,16*
7,2*	6,6*	6*	-	-
			-	-
-	-	-	13,2**	12,47**
-	-	-	13,97**	13,2**
-	-	-	14,52*	13,8*
(17,5)	-	(15)	-	-
			-	-
-	-	-	26,4**	24,94**
36***	35***	-	-	-
-	-	-	36,5**	34,5**
40,5***	-	35***	-	-

* אין להשתמש במתח זה ברשתות חשמל לשימוש כללי.

** מתחים אלו תואמים בדרך כלל לרשתות ארבע חוטים, השאר - לרשתות תלת חוטיות.

*** נושאים של איחוד ערכים אלו נשקלו.

ברשת סדרה 1, המתח הגבוה והנמוך ביותר לא אמור להיות שונה ביותר מ-±10% ממתח הרשת המדורג.

ברשת סדרה 2, המתח המרבי לא צריך להיות שונה ביותר מפלוס 5%, והמינימום ביותר ממינוס 10% ממתח הרשת המדורג.

4. מתחים סטנדרטיים של רשתות וציוד AC

זרם בטווח של מעל 35 עד 230 קילוואט כולל

מתחים סטנדרטיים מוצגים בטבלה. 4. במדינה אחת, מומלץ להשתמש רק באחד מאלה המצוינים בטבלה. 4 סדרות ורק מתח אחד מהקבוצות הבאות:

קבוצה 1 - 123 ... 145 קילו וולט;

קבוצה 2 - 245, 300 (ראה סעיף 5), 363 קילוואט (ראה סעיף 5).

ערכים בסוגריים אינם מועדפים. ערכים אלה אינם מומלצים בעת יצירת רשתות חדשות. הערכים המפורטים בטבלה. 4, מתאים למתח שלב לשלב.

טבלה 4

בקילוולט

5. מתחים סטנדרטיים של רשתות AC תלת פאזיות

עם מתח הציוד הגבוה ביותר העולה על 245 קילוואט

מתח ההפעלה הגבוה ביותר של הציוד נבחר מהטווח הבא: (300), (363), 420, 525*, 765**, 1200*** קילו וולט.

_________________

*נעשה שימוש גם במתח של 550 קילו וולט.

** ניתן להשתמש במתחים בין 765 ל-800 קילו וולט, בתנאי שערכי הבדיקה של הציוד יהיו זהים לאלו שצוינו על ידי חברת החשמל עבור 765 קילו וולט.

*** ערך ביניים בין 765 ל-1200 קילו וולט, שונה בהתאמה משני ערכים אלו, ייכלל בנוסף אם דרוש מתח כזה בכל אזור בעולם. במקרה זה, באזור הגיאוגרפי שבו מאומץ ערך ביניים זה, אין להשתמש במתחים של 765 ו-1200 קילו וולט.

ערכי הסדרה תואמים למתח שלב לשלב.

ערכים בסוגריים אינם מועדפים. ערכים אלה אינם מומלצים בעת יצירת רשתות חדשות.

קבוצה 2 - 245 (ראה טבלה 4), 300, 363 קילוואט;

קבוצה 3 - 363, 420 קילו וולט;

קבוצה 4 - 420, 525 קילו וולט.

הערה. המונחים "אזור עולמי" ו"אזור גיאוגרפי" עשויים להתייחס למדינה אחת, קבוצת מדינות או חלק מדינה גדולה, שבו נבחרה אותה רמת מתח.

6. מתחים סטנדרטיים לציוד עם מדורג

מתח פחות מ-120 VAC ופחות מ-750 VAC

זרם ישר

מתחים סטנדרטיים מופיעים בטבלה. 5.

טבלה 5

ערכים נומינליים, V
מתח DC	מתח AC
מועדף	נוֹסָף	מועדף	נוֹסָף
-	2,4	-	-
-		-	-
-		-	-
-	4,5	-	-
-		-
	-		-
-	7,5	-	-
-		-	-
	-		-
-		-
	-		-
-		-	-
	-	-
-		-	-
-	-	-
	-		-
	-	-
	-	-	-
-		-	-
-	-	-
	-		-
-		-	-
	-	-	-
-		-	-
	-	-	-
-		-	-

הערות: 1. מאחר והמתח של הסוללות הראשוניות והמשניות (סוללות) נמוך מ-2.4V והבחירה בסוג האלמנט המשמש ליישומים שונים תלויה בקריטריונים שאינם מתח, מתחים אלו אינם מפורטים בטבלה. הוועדות הטכניות הרלוונטיות של חברת החשמל עשויות לציין סוגי אלמנטים ומתחים מתאימים עבור יישום מסוים.

2. אם קיימות הצדקות טכניות וכלכליות בתחומי יישום ספציפיים, ניתן להשתמש במתחים נוספים בנוסף לאלו המצוינים בטבלה. המתחים המשמשים ב-CIS נקבעים על ידי GOST 21128.

נספח 1

מֵידָע

תנאים והסברים

טווח	הֶסבֵּר
מתח מדורג	המתח שאליו מתוכננים הרשת או הציוד ואליו מתייחסים מאפייני ההפעלה שלו
מתח הרשת הגבוה ביותר (הנמוך ביותר).	ערך המתח הגבוה ביותר (הנמוך ביותר) שניתן לראות בפעולה רגילה של הרשת בכל נקודה ובכל זמן. מונח זה אינו חל על מתח במהלך תהליכים חולפים (לדוגמה, במהלך מיתוג) ועליות קצרות טווח (ירידות) במתח
מתח הפעולה הגבוה ביותר של ציוד	הערך הגבוה ביותרמתח שבו הציוד יכול לפעול כרגיל זמן בלתי מוגבל. מתח זה נקבע על סמך השפעתו על הבידוד ומאפייני הציוד התלויים בו. המתח הגבוה ביותר לציוד הוא הערך המרבי של המתחים הגבוהים ביותר של הרשתות שבהן הציוד הזהיכול לשמש.
	המתח הגבוה ביותר מצוין רק עבור ציוד המחובר לרשתות עם מתח נקוב מעל 1000 V. עם זאת, יש לזכור כי עבור חלק מהמתחים הנקובים, עוד לפני שמגיעים למתח הגבוה ביותר הזה, לא ניתן עוד לבצע תקינות תפעול הציוד מנקודת מבט של מאפיינים תלויי מתח כגון הפסדים בקבלים, זרם מגנט בשנאים וכו'. במקרים אלו, על התקנים הרלוונטיים לקבוע גבולות לפיהם פעולה רגילהמכשירים.
	ברור שציוד המיועד לרשתות במתח נקוב שאינו עולה על 1000V, רצוי לאפיין רק את המתח הנקוב, הן מבחינת הביצוע והן מבחינת הבידוד.
נקודת חשמל לצרכן	הנקודה ברשת החלוקה של ארגון אספקת חשמל שממנה מסופקת אנרגיה לצרכן
צרכן (חשמל)	מפעל, ארגון, מוסד, בית מלאכה מבודד גיאוגרפית וכדומה, המחוברים לרשתות החשמל של ארגון אספקת האנרגיה ומשתמשים באנרגיה באמצעות מקלטי חשמל

כידוע, סולם המתחים הנקובים של רשתות חשמל מעל 1000 וולט לזרם חילופין למטרות כלליות נקבע על פי GOST 721-77 וממליץ על המתחים הבאים עבור רשתות מתוכננות חדשות:

6, 10, 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 kV.

בעת בחירת מתח, יש צורך לקחת בחשבון את מערכות המתח הקיימות בחלק האירופי של רוסיה 110(150)/330/750 קילו וולט ובאוראל ובסיביר - 110/220/500/1150 קילו וולט.

ניתן לבחור את המתח מראש באמצעות הנוסחה האמפירית של G.A. אילריונובה:

היכן אורך הקו, ק"מ; - הספק המועבר דרך המעגל, MW.

הנוסחה הזונותן תוצאות משביעות רצון עבור כל קנה המידה של מתחי AC מדורגים בטווח 35-1150 קילו וולט.

ישנן נוסחאות אמפיריות נוספות לבחירת המתח הנומינלי. היקף תחולתם מוגבל לתנאים מסוימים המובאים להלן (טבלה 2.4).

טבלה 2.4

נוסחאות לבחירת מתח שידור מדורג

תחומי היישום של מתחים מדורגים סטנדרטיים בהתאם להספק וטווח שידור מוצגים באיור 2.16 ובטבלה 2.5.

טבלה 2.5

רוחב פסהעברת כוח 110–1150 קילו וולט

U nom, קילו וולט	ו, מ"מ 2	כוח טבעי, MW, בעכבת גל, אוהם	הספק משודר מקסימלי למעגל, מגוואט	אורך שידור מקסימלי, ק"מ
400	300–314	250–275
	70-240		–	–	25-50	50-150
	240-400			–	100-200	150-250
	2×240-2×400			–	300-400	200-300
	3×330-3×500		–		700-900	800-1200
	5×240-5×400	–	–		1800-2200	1200-2000
	8×300-8×500	–	–		4000-6000	2500-3000

כיום, לשתי המערכות שהתפתחו ברוסיה יש שלב מתח נקוב בכל אחת מהן השווה בערך ל-2 והפרש בהספק המשודר עבור מתחים סמוכים של פי 4-6. זה מוביל לעובדה שכאשר משדרים הספק מסוים, יידרשו מספר מעגלים במתח נמוך, ובמתח גבוה הקו יהיה עמוס. בהקשר זה, בעת בחירת מתח, אתה יכול להשתמש בשכנות U nom ב-PUE, אך עם רדיוס פיצול מוגבר.

אורז. 2.16. תחומי יישום של רשתות חשמל במתחים מדורגים שונים. הגבולות של יעילות שווה מצוינים: 1 -1150 ו- 500 קילו וולט; 2 - 500 ו-220 קילו וולט; 3 - 220 ו- 110 קילו וולט; 4 - 110 ו-35 קילו וולט; 5 - 750 ו-330 קילו וולט; 6 - 330 ו-150 קילו וולט; 7 - 150 ו-35 קילו וולט

תְצוּרָה

בעת בחירת תוכניות לפיתוח רשתות חשמל, ניתן להשתמש בטכניקות הבאות:

א)שחזור של השידור הראשי על ידי הוספת מעגל שני, לפעמים במתח גבוה יותר;

ב)הופעתו של חדש קווי טבעת;

V)כניסה עמוקה במתח גבוה יותר.

כמובן, הבחירה הסופית של מתח ותצורה צריכה להתבסס על חישובים טכניים וכלכליים.

בחירת מדור

בבחירת חתך, יש צורך לקחת בחשבון את תופעת הקורונה, הקובעת את החתך המינימלי המותר לכל מתח נקוב.

החתך המרבי המותר עבור קווי הולכה תלוי במתח המדורג ונקבע על ידי היחס הרציונלי של הצריכה של מתכת אל-ברזלית וברזלית במבנה הקו.

החתך נבחר על פי צפיפות זרם כלכלית או מרווחים כלכליים. הצפיפות הכלכלית נקבעת על פי העלות המינימלית בקווי הולכה ותלויה בסוג הקו, חומר החוט ולוח הזמנים של העומס.

2.8.2. מרווחים כלכליים

השימוש במרווחים כלכליים מאפשר להוציא ממספר המשתנים קטעים בדידים והספקים מדורגים של שנאים. באמצעות מרווחים כלכליים, ניתן להציג עלויות כפונקציה של ההספק המועבר בלבד. בעת בחירת מבנה כושר הייצור, ניתן להציג בטופס עלויות בקווי הולכת חשמל. בעת תכנון פיתוח רשת, ניתן להשתמש בקירוב מדויק יותר בטופס אוֹ , אבל לכולם יש פער ב . ניתן להשתמש בקירוב של הטופס כפונקציה רציפה , לפיה בעלויות ניתן להפחית על ידי בחירת ε.

בעת בחירת מרווחים כלכליים עבור שנאים, העלויות נלקחות בחשבון על ידי הנוסחה הבאה:

היכן העלות של השנאי; - זמן פעולת שנאי;

- עלות האנרגיה האבודה, נקבעת על פי העלויות של ES בסיסי;

– עלות נקבעת לפי עלויות בתחנות שיא.

בדרך כלל, אבל לעתים קרובות נלקח .

מהתנאי נקבע הגבול העליון של המרווח הכלכלי של השנאי עם הספק מדורג.

2.8.3. מודל מתמטי לתכנון פיתוח רשת

היווצרות מודל מתחילה בשרטוט דיאגרמת חישוב, המציגה צמתים וענפים קיימים, צמתים חדשים ומסלולים נוספים אפשריים של קווים המחברים אובייקטים למערכת. כאן יש לקחת בחשבון גם את אותם קווים שנמצאו כתוצאה מניתוח המודל לבחירת מבנה כושר הייצור. ערכת העיצוב חייבת להיות מיותרת במידה סבירה ולכלול קווים נוספים כדי לא לפספס חיבורים אופטימליים אפשריים.

עבור צמתים, יש לציין עומסים והספקים חזויים של בלוקי קלט. לפיכך, לתכנית העיצוב יהיו צמתים עיצוביים, כולל אלה קיימים; הָהֵן. אינדקס צומת . מספר סניפים ב ערכת עיצוב, מתוכם - קיימים.

זרימות כוח אקטיביות לאורך הענפים יכולות להיחשב כבלתי ידועות .

כפונקציה אובייקטיבית, אנו רואים את העלויות בקווים קיימים, פרופורציונליים לאובדי אנרגיה, ובקווים חדשים, שנקבעו בהתאם לביטויים הקירוב המקובלים לעלויות:

, (2.35)

איפה .

זרימות הכוח הלא ידועות לאורך הענפים כפופות לתנאי איזון הכוח בצמתים, שניתן לכתוב בצורה מטריצה:

.

– מטריצה ​​מלבנית של חיבורי צומת-ענף, עם האלמנטים שלה לצומת וענף סמסומנים ויכולים לקבל ערכים השווים ל-1 אם הענף עוזב את הצומת; +1 אם הענף כלול בצומת ו-0 אם הוא לא מחובר לצומת.

בואו ניצור משוואת איזון עבור הצומת (איור 2.19):

IN השקפה כלליתניתן לכתוב את משוואת האיזון עבור כל צומת:

.

לפיכך, בעיית הבחירה סכימה אופטימליתרשת היא למצוא את המינימום של פונקציה לא ליניארית כלשהי כפוף לאילוץ ליניארי בצורה של שוויון .

בעיית תכנון פיתוח הרשת המנוסחת בצורה זו מצטמצמת לבעיית תכנות לא ליניארית. לבעיה זו, ככלל, יש קיצון אחד. כדי לפתור אותה, ניתן להשתמש בשיטות התכנות הלא ליניאריות שנדונו קודם לכן.

2.8.4. יישום שיטות שיפוע

כידוע, המשוואה הבסיסית של שיטת הגרדיאנט היא:

. (2.36)

הבה נשקול דוגמה שבה יש צורך לבחור רשת שתפעיל רק צומת אחד (איור 2.20). אנו מאמינים שעלויות מיוצגות על ידי תלות ריבועית. כנקודת מוצא אנו לוקחים ר 0 =(0,ר נ).

כאשר לוקחים בחשבון הגבלות, התנועה למינימום צריכה להתבצע לפי הקרנת השיפוע על פני ההגבלות, כלומר. לאורך הווקטור V. וֶקטוֹר V ניתן להשיג על ידי ביטול האילוצים מהרכיבים בניצב לפני השטח. רכיבים אלו יוצרים שיפוע של אילוצים. אז הווקטור V נקבע לפי הביטוי

. (2.37)

כדי לקבוע את הגורמים הבלתי מוגדרים היוצרים את הווקטור V, נעשה שימוש בתנאי שהמוצר הסקלרי יהיה שווה לאפס:

. (2.38)

ממצב זה, אם לוקחים את השיפוע עבור האילוץ הליניארי כדי להיות שווה ל , נוכל למצוא . אכן, מהטרנספורמציה

נוכל לקבל את הביטוי המטריצה ​​הבא עבור הגורמים

. (2.40)

רכיבים של וקטור המכפיל λ מאפשרים לך לקבוע את כל הרכיבים של הווקטור V

,

והשתמש בהם בהליך שיטת השיפוע

.

עם זאת, קל יותר למצוא את הקרנת השיפוע אם מחליפים את הביטוי (2.40) ב- (2.37) ומבצעים טרנספורמציה פשוטה

איפה פ=- מטריצת עיצוב.

התהליך האיטרטיבי נמשך עד לתנאי הדיוק הנדרשים עבור כל הרכיבים.

אורז. 2.21

תרשים בלוקים של האלגוריתם עם בחירת הצעד האופטימלי מוצג באיור 2.21. מטרת הבלוקים: 1. גיבוש תכנית החישוב. 2. קביעת סוג הפונקציות לחישוב עלויות ונגזרותיהן לכל הענפים. 3. היווצרות מטריצת השכיחות M. 4. קביעת מטריצת עיצוב הגרדיאנט P. 5. קירוב ראשוני של זרימות P = P0. 6. חישוב השיפוע בנקודה P. 7. הגדרת השלכה Vמִדרוֹן. 8. בדיקת מצב הקצה. 9. ארגון שלב ניסוי P 1 = P- V t 0/ . 10. חישוב שיפוע והשלכה V 1 בסוף השלב. 11. קביעת הצעד האופטימלי . 12. שלב עבודה. 13. פלט תוצאות

דוגמה 2.3. קבע את הזרימות האופטימליות בענפי הרשת, שתרשים העיצוב שלה מוצג באיור 2.22.

חישוב איטרטיבי מתחיל בקבלת הקירוב הראשוני P 0, קביעת גודל השיפוע והקרנתו על משטח האילוצים

לאחר מכן נעשה צעד טנטטיבי בכיוון ההקרנה t 0 =0.1וזרימות נקבעות לאורך ענפים P 1בסוף שלב זה, השיפוע וההשלכה שלו

לאחר מכן, אתה יכול לקבוע צעד קרוב לאופטימלי

ולבצע שלב עבודה מנקודת ההתחלה P לכיוון ההקרנה

לאחר מכן, בהתאם לאלגוריתם, נחזור לבלוק 6, שם מחושבים שוב השיפוע וההשלכה שלו

בדיקת התנאי בבלוק 8 קובעת את השלמת התהליך האיטרטיבי.

בהתבסס על הזרימות שנמצאו, אתה יכול לבחור את החתך של קו החשמל.

ההתכנסות המהירה של התהליך מוסברת על ידי האופי הריבועי של הפונקציה האובייקטיבית, בעלת שיפוע ליניארי והצעד האופטימלי שנמצא משתי נקודות מוביל לפתרון מדויק.

החיסרון של השיטה הוא הממד הגדול של הבעיה, הנקבע לפי מספר הענפים של ערכת החישוב.

2.8.5. שיטת אופטימיזציה לתאם

בתוכנית עיצוב, ככלל, המינימום הוא מספר המעגלים, המוגדר כהבדל במספר הענפים והצמתים. לכן, בעת ביצוע אופטימיזציה, רצוי להשתמש בעוצמות קווי מתאר כלא ידועים וליישם את שיטת החיפוש מבחינת קואורדינטות. היתרון של שיטה זו הוא שבכל שלב של אופטימיזציה של פונקציית המטרה רק משתנה אחד נבחר עם שאר הערכים קבועים. הערך שנמצא קבוע, ואז הם עוברים לאופטימיזציה של המשתנה הבא וכו'.

קחו בחשבון את מגבלת האיזון. ניתן לחלק את כל הזרימות לאורך הענפים לשני מרכיבים:

,

היכן הזרימות בעץ, שענפיו מחברים את כל הצמתים עם המאזן מבלי ליצור קווי מתאר;

–זורם באקורדים, כלומר. בענפים היוצרים את קווי המתאר.

ניתן לחשוב על האילוץ הבסיסי כמחולק למטריצות בלוק, כפי שמוצג באיור 2.23.

הזרימות בענפי העץ נקבעות באופן ייחודי על ידי הזרימות באקורדים, הנובעת מהיחסים המתקבלים על סמך פעולות עם מטריצות בלוקים ומוצגות להלן:

(2.42)

כקירוב ראשוני אנו יכולים לקחת:

ואז הנחלים בעצים:

.

ניתן לבחור ענפים שונים של המעגל המקורי כאקורדים, המשלימים את העץ הנבחר ליצירת קווי מתאר. מספר השילובים נקבע על פי המספר האפשרי של עצים, המחושב באמצעות הקובע טרנט שנוצר עבור צמתים עצמאיים:

, (2.43)

היכן מספר הענפים המשויכים לצומת; – מספר הענפים המחברים צמתים ו-.

דוגמה 2.4.קבע את מספר העצים לתרשים

אופטימיזציה של קווי המתאר מתבצעת על פי האלגוריתם הבא.

1) ערכת תכנית חישוב.

2) התלות נקבעת כדי לתת את הדעת על העלויות בשורה של תכנית החישוב. למטרה זו, ניתן להשתמש בכל פונקציית קירוב עד למעטפת התחתונה המדויקת של העלויות של קווים חדשים.

3) האקורדים שעבורם מקובל קירוב הזרימה הראשוני נבחרים וממוספרים, וספירת הזרימות בענפי העץ.

4) מחזור מאורגן לאורך אקורדים, שבו מבוצעים השלבים הבאים ברצף: הפעולות הבאות:

- עבור האקורד הנוכחי, מתאר המתאר שהוא סוגר מוצג;

- בהתבסס על הזרימה המתקבלת באקורד, נקבעות הזרימות בענפי המעגל;

– עבור זרימות בענפי המעגל מחושבות העלויות בכל ענף וסך העלויות בכל ענפי המעגל;

– שינוי רציף של ערך זרימות האקורד בכיוון של עלייה או ירידה, בעוד שנקבעות זרימות חדשות בענפי המעגל ועלויות חדשות, אשר מושווים עם הקודמות עד למציאת המינימום.

לפיכך, אופטימיזציה מתבצעת. אם העלויות מחושבות בקירוב, אז נוכל לשקול זרימות באקורד שבו מופיע ענף עם הספק אפס במעגל, מה שמבטיח עלויות מינימליות. לאחר מכן, האקורד הנוכחי מועבר לענף זה.

5) לאחר היציאה מהמחזור, המיקום החדש של האקורדים מושווה למיקום הקודם. אם זה לא תואם, אז מחזור אופטימיזציה נוסף מתבצע. אם יש התאמה, החישוב מסתיים. בדרך כלל מספיקים שניים או שלושה מחזורים.

דוגמה 2.5.בחר תוכנית מיטביתפיתוח רשת 220 קילו וולט, המובא באיור 2.25-א.

עבור הרשת הנבחנת, הפיתוח קשור לעלייה בעומסים וחיבור של תחנת משנה חדשה. הקו המקווקו מראה מסלולי קו מתח אפשריים. איור 2.25-ב מציג את עקומות העלויות עבור קווי מתח קיימים וחדשים והקירובים הליניאריים שלהם.

הטבלה מציגה ביטויים לקביעת העלויות של כל ענף של ערכת העיצוב, תוך התחשבות באורך.

טבלה 2.6

קַו	הוצאות
0-1
1-2
2-3
0-3

יש רק קו מתאר אחד בסכמת העיצוב וניקח את סעיף 2-3 כמיקום ההתחלתי של האקורד. בואו נבחר את כל ענפי המעגל כדי לחשב עלויות. התהליך האיטרטיבי מוצג בטבלה 2.7:

טבלה 2.7

0-1
1-2
2-3
0-3

במיקום הראשוני של האקורד, העלויות הסתכמו ב-812 אלף רובל. העברת האקורד למיקום סמוך שינתה את הזרימות והפחיתה עלויות. תנועה נוספת באותו כיוון התבררה כלא משתלמת יותר.

כתוצאה מאופטימיזציה, נמצא עץ המתאים לעלות המינימלית.

עבור רשת של כל מורכבות, התהליך האיטרטיבי מתכנס די מהר. במקרה זה, ניתן להשתמש באלגוריתמים מהירים מיוחדים המשמשים לרשתות לולאה פתוחה. הם מבוססים על שיטת "מיפוי כתובת שנייה".

העץ שנמצא כתוצאה מאופטימיזציה קובע את הבסיס של הרשת המתפתחת, אותה ניתן להשלים תוך התחשבות בדרישות האמינות והאיכות של המצב.

הבה נבחן את המהות של שיטת מיפוי הכתובות השניה, שבה ניתן להשתמש בעת בחירת העץ האופטימלי של רשת מתפתחת. הבה ניקח בחשבון מעגל פתוח (איור 2.26), שבו העומס מסופק ממרכז החשמל למספר צרכנים. עבור עומסי צמתים נתונים, למשל זרם, הזרם של כל ענף נקבע על ידי סיכום הזרמים של אותם צמתים שעוברים בענף זה. אם דיאגרמת הרשת מצוינת בזוגות של צמתים עבור כל ענף אך ורק בכיוון מהמעבד, וזה די טבעי, אז המספר הסידורי של הצומת ההתחלתי של הענף ברשימת (מערך) צמתי הקצה יקל על זה. לארגן מעבר מכל צומת למעבד, שחייב להיות לו נתיב מיוחד להשלמת מספר הנתיב, למשל שלילי. המספרים שנמצאו בדרך זו עבור כל סניף נקראים "כתובות שניות".

טבלה 2.8

פריט מספר.	בִּלתִי	בְּרִיטַנִיָה	זֶה	UN2	זרם סניף (טלוויזיה)
	-10			-10	10+4+6+8+5=33
					5+4+8=17

הטבלה מציגה את הנתונים הראשוניים ושלבי חישוב זרמי הענף. ייעודי מערך כאן: UN - צמתי התחלה, בריטניה - צמתי קצה של ענפים, TU - זרמי צומת, טלוויזיה - זרמי ענפים, UN2 - מיפוי כתובת שניה.

בעת ניתוח הטבלה, כדאי לשים לב לעובדה שעם תצורת רשת שצוינה נכון, ניתן למצוא כל מספר צומת במערך האו"ם במערך בבריטניה. כפי שכבר צוין, מקומו, כלומר. מספר הרצף במערך זה נקרא מיפוי הכתובות השני.

ניתן להשתמש בכתובות שנמצאו כדי לקבוע זרמי ענפים, זרימות כוח, הפסדים, כלומר. כדי לחשב את המצב. הבה נבחן את ההליך לקביעת זרמים לפי ענפים. כאן, ראשית, כל הרכיבים של מערך ה-TU נכתבים מחדש לתוך מערך הטלוויזיה, ולאחר מכן הזרמים של כל הצמתים, החל מהאחרון, מועלים על ידי סיכום על הזרמים של הענפים שדרכם הצומת מופעל מהכוח נקודה בהתאם לכתובות השניות.

חישוב חלוקת זרימת הכוח, תוך התחשבות בהפסדי הספק ומתח מתבצע באופן דומה.

הבה נבחן שני אלגוריתמים המשמשים בניתוח של רשתות בלולאה פתוחה.

איור 2.27 מציג תרשים בלוקים של האלגוריתם לקביעת כתובות שניות, ואיור 2.28 מציג תרשים בלוקים של האלגוריתם לחישוב התפלגות הנוכחית.

באלגוריתם אופטימיזציית קווי המתאר של רשת מתפתחת, האקורדים משולבים למערך נפרד, שבו נוצרות כתובות שניות עבור שני הצמתים של הענף הפתוח. במחזור האופטימיזציה, נקבע צומת כוח לכל אקורד, הפועל כ-CPU ומגביל את תנועת מיקום האקורד בתהליך האופטימיזציה החד-ממדית.

2.8.6. שיטת הענף והכריכה (BMB) לבחירת האופטימלי
רשת הפצה

רשתות הפצה, ככלל, מופעלות במעגלים פתוחים. הבסיס לבחירת רשת חדשה הוא למצוא את עץ העלויות המינימליות. מספר עצים אפשרייםענק ויקבע על ידי הקובע של טרנט. עץ אופטימליניתן למצוא על ידי חישוב העלויות עבור כל עץ מתוך מכלול העצים האפשריים. אבל צפייה כזו בכל השילובים אינה מציאותית אפילו במחשבים מודרניים.

המהות של שיטת הענף והכריכה היא לפצל את כל מערך התוכניות האפשריות לתת-קבוצות, ולאחר מכן הערכה פשוטה של ​​האפקטיביות של כל אחת מהן והשלכת (למעט מניתוח נוסף) תת-קבוצות לא מבטיחות. במהותה, מדובר בשיטה קומבינטורית, אך עם ספירה ממוקדת של אפשרויות. השיטה הופיעה לראשונה ב-1960 כדי לפתור בעיית תכנות ליניארי של מספרים שלמים, אך נעלמו מעיניו, ורק ב-1963 נעשה בה שימוש יעיל כדי לפתור את בעייתו של איש מכירות נודד שחייב להסתובב בכל הנקודות המסחריות לאורך המסלול הקצר ביותר. גם ספורטאי התמצאות פותרים בעיה דומה.

הסט המקורי וכל אלה הנוכחיים מחולקים לתת-קבוצות נפרדות, כאשר הוא מספר המחיצה, והוא המספר הסידורי של תת-הקבוצה בשלב החלוקה (איור 2.29).

עבור הסט המקורי יש תוכנית לא ידועה עם עלויות מינימליות

, (2.44)

היכן הגבול התחתון המדויק של העלויות, שאינו ידוע;

הוא הגבול התחתון המדויק לעלויות, שקיים גם עבור .

אנו מאמינים כי ישנה אפשרות לקביעה פשוטה למדי של אומדן עלות חיצוני כלשהו עבור תת-קבוצה זו, אשר לגביה מתקיים התנאי. ניתן להשתמש באומדן זה כדי לזהות תת-קבוצות "יקרות" שניתן להוציא מחלוקה נוספת. כדי להגביר את המהימנות בתת-קבוצות תחרותיות, הם גם שוקלים הערכות פנימיות, לאיזה . הערכות חיצוניות ופנימיות מוצגות באיור 2.30.

קבוצות משנה מבטיחות מחולקות באופן דומה. תהליך ההסתעפות נמשך עד שנותרו מספר אפשרויות בתת-הקבוצה (2÷4) או שההערכות החיצוניות והפנימיות = חופפות.

הבה נבחן את היישום של הרעיון של שיטת הענף והכריכה לבעיית חיפוש רשת הפצה חדשה עם קירוב ליניארי של עלויות בענף תכנית החישוב

נהמתח הנומינלי של קו הולכה משפיע באופן משמעותי על האינדיקטורים הטכניים והכלכליים שלו. במתח מדורג גבוה, שידור אפשרי עוצמה גבוההלמרחקים ארוכים ועם פחות הפסדים. יכולת העברת הכוח בעת מעבר לרמת המתח המדורג הבאה עולה פי כמה. במקביל, עם עלייה במתח המדורג, השקעות הון בציוד והקמת קווי מתח גדלות משמעותית.

מתחים מדורגים של רשתות חשמל ברוסיה נקבעים על ידי GOST 21128 – 83 (טבלה 1).

שולחן 1

מתחי פאזה לפאזה נומינליים, קילו וולט,

עבור מתחים מעל 1000 V לפי GOST 721–77 (ST SEV 779–77)

רשתות ומקלטים	גנרטורים ומפצים סינכרוניים	רובוטריקים ושנאים אוטומטיים	מתח ההפעלה הגבוה ביותר
ללא מחליף ברזים לעומס	עם מחליף ברזים לעומס
פיתולים ראשוניים	פיתולים משניים	פיתולים ראשוניים	פיתולים משניים
(3) *	(3,15) *	(3) ו-(3.15)**	(3.15) ו-(3.3)	–	(3,15)	(3,6)
	6,3	6 ו-6.3**	6.3 ו-6.6	6 ו-6.3**	6.3 ו-6.6	7,2
	10,5	10 ו-10.5**	10.5 ו-11.0	10 ו-10.5**	10.5 ו-11.0	12,0
	21,0		22,0	20 ו-21.0**	22,0	24,0
	–		38,5	35 ו-36.75	38,5	40,5
	–	–		110 ו-115	115 ו-121
(150) *	–	–	(165)	(158)	(158)	(172)
	–	–		220 ו-230	230 ו-242
	–
	–				–
	–				–
	–	–	–		–

* המתחים הנקובים המצוינים בסוגריים אינם מומלצים עבור רשתות מתוכננות חדשות.

** לשנאים ושנאים אוטומטיים המחוברים ישירות לפסי מתח גנרטור תחנות כוחאו לטרמינלים של גנרטורים.

המתח הנקוב האפשרי מבחינה כלכלית של קו הולכה תלוי בגורמים רבים, ביניהם החשובים ביותר הם המשודר כוח פעילומרחק. ספרות ההתייחסות מספקת תחומי יישום של רשתות חשמל במתחים מדורגים שונים, הבנויים על בסיס קריטריון שאינו מתאים בכלכלת שוק. לכן, הבחירה באפשרות של רשת חשמלית עם מתח נקוב מסוים צריכה להיעשות על בסיס קריטריונים אחרים, למשל, קריטריון העלות הכוללת (ראה סעיף 2.4). עם זאת, ניתן לקבל ערכים משוערים של מתחים מדורגים באמצעות שיטות קודמות (לדוגמה, שימוש בנוסחאות אמפיריות וטבלאות הלוקחות בחשבון את טווח השידור המרבי ואת הקיבולת של קווים עם מתחים מדורגים שונים).

שתי הנוסחאות האמפיריות הבאות לקביעת מתח משמשות לרוב: U:

אוֹ

, (1)

איפה ר- הספק מועבר, MW; ל- אורך קו, ק"מ.

המתחים המתקבלים משמשים לבחירת מתח מדורג סטנדרטי, ואין כלל צורך לבחור מתח שתמיד גדול מזה המתקבל באמצעות נוסחאות אלו. אם ההפרש בסך העלויות של אפשרויות רשת החשמל המושוואות נמוך מ-5%, יש להעדיף את האפשרות להשתמש במתח גבוה יותר. קיבולת וטווח שידור של קווים 35–1150 קילו וולט, תוך התחשבות בקטעי החוטים הנפוצים ביותר ובפועל אורך בינוני VL ניתנים בטבלה. 2.

שולחן 2

קיבולת וטווח שידור של קווים 35–1150 קילו וולט

מתח קו, קילו וולט	חתך חוט, מ"מ 2	הספק מועבר, MW	אורך קו מתח, ק"מ
טִבעִי	בצפיפות זרם 1.1 A/mm 2*	מקסימום (ביעילות = 0.9)	ממוצע (בין שתי תחנות משנה סמוכות)
	70-150		4-10
	70-240		13-45
	150-300		13-45
	240-400		90-150
	2'240-2'400		270-450
	3'300-3'400		620-820
	3'300-3'500		770-1300
	5'300-5'400		1500-2000
	8'300-8'500		4000-6000		–

* לקווים עיליים 750–1150 קילו וולט 0.85 A/mm 2.

גרסאות של רשת החשמל המתוכננת או החלקים הבודדים שלה עשויים להיות בעלי מתחים נומינליים שונים. בדרך כלל, המתחים של הראש, קטעים טעונים יותר נקבעים תחילה. קטעים של רשת הטבעת, ככלל, חייבים להיות מופעלים באותו מתח מדורג.

מתחים 6 ו-10 קילו וולט מיועדים רשתות הפצהבערים, אזורים כפרייםובמפעלי תעשייה. המתח השולט הוא 10 קילו וולט; רשתות 6 קילו וולט משמשות כאשר לארגונים יש עומס משמעותי של מנועים חשמליים עם מתח נקוב של 6 קילו וולט. השימוש במתחים של 3 ו-20 קילו וולט עבור רשתות מתוכננות חדשות אינו מומלץ.

המתח של 35 קילו וולט משמש ליצירת מרכזי כוח של 6 ו-10 קילו וולט בעיקר באזורים כפריים. ברוסיה ( ברית המועצות לשעבר) שתי מערכות מתח של רשתות חשמל (110 קילו וולט ומעלה) הפכו נפוצות: 110–220–500 ו-110(150)–330–750 קילו וולט. המערכת הראשונה משמשת ברוב השב"ס, השנייה לאחר חלוקת ברית המועצות נשארה רק בשב"ס של צפון-מערב (בשב"ס של המרכז ובשב"ס של צפון הקווקז, עם המערכת הראשית של 110-220 לרשתות -500 קילו וולט, 330 קילו וולט יש גם הפצה מוגבלת).

מתח 110 קילו וולט הוא המתח הנפוץ ביותר עבור רשתות הפצה בכל ה-IPS, ללא קשר למערכת המתח המאומצת. רשתות 150 קילו וולט מבצעות את אותן פונקציות כמו רשתות 110 קילו וולט, אך זמינות רק במערכת קולה אנרג'י ואינן משמשות עבור רשתות מתוכננות חדשות. מתח של 220 קילו וולט משמש ליצירת מרכזי כוח לרשת 110 קילו וולט. עם פיתוח רשת ה-500 קילו וולט, רשת ה-220 קילו וולט רכשה בעיקר פונקציות הפצה. המתח של 330 קילו וולט משמש לעמוד השדרה של מערכות החשמל וליצירת מרכזי כוח לרשתות 110 קילו וולט. רשתות עמוד השדרה מופעלות במתח של 500 או 750 קילו וולט, בהתאם למערכת המתח המאומצת. עבור IPS, שבו נעשה שימוש במערכת מתח של 110–220–500 קילו וולט, מתח של 1150 קילו וולט מתקבל כשלב הבא.

דוגמה 2

עבור אפשרויות פיתוח הרשת שנבחרו בדוגמה 1 ב, Vו ה(איור 1) בחר את המתחים הנקובים של חלקי הרשת. ערכי עומסים פעילים בנקודות חשמל: ר 1 = 40 מגוואט, ר 2 = 30 MW ו ר 3 = 25 MW.

פִּתָרוֹן.כל האפשרויות הנחשבות מאופיינות בנוכחות של חלק ראש של הרשת, CPU - 1. זרימת כוח בחלק זה של הרשת (מבלי לקחת בחשבון הפסדי חשמל באחרים) שווה לסכוםעומסים של כל שלוש יחידות הכוח, כלומר. רמעבד - 1 = ר 1 + ר 2 + ר 3 = 95 MW. על פי ביטויים (1), אנו מקבלים מתחים עבור חלק זה של הרשת או

ובהתאם לסולם המתח המומלץ (טבלה 1), ניתן לקבל מתח נומינלי של 110 או 220 קילו וולט. נוֹכְחִי מצב חירוםעבור חלק נתון של הרשת ב U n = 110 קילו וולט שווה ל

וכן, ב U n = 220 קילו-וולט – 268 קילו-א. עבור שתי מחלקות המתח, ניתן להשתמש בדרגת חוט AC-240/32 ברשת 110 קילו וולט לפי חימום מותר, ברשת 220 קילו וולט - לפי תנאי קורונה. הבה נשקול את החלקים הנותרים של הרשת המעוצבת.

סעיף 1 - 2 אופייני לכל אפשרויות פיתוח הרשת ב, Vו ה(איור 1) ושונה בהם רק ברמת זרימת הכוח דרכו. לאופציה בהמתחים לפי ביטויים (1) שווים בהתאמה U 1 – 2 = 79.18 ו U 1 – 2 = 96.08 קילו וולט, לאפשרויות Vו אירופה 1 – 2 = 92.14 ו U 1 – 2 = 119.13 קילוואט.

סעיף 1 - 3 אופייני לשתי אפשרויות פיתוח רשת - בו ה.לאופציה בהמתחים עבור סעיף זה בהתאם לביטויים (1) שווים בהתאמה ל U 1 - 3 = 80 ו U 1 – 3 = 91.29 קילו וולט, אופציה ה–U 1 – 3 = 97.43 ו U 1 – 3 = 123.61 קילוואט.

סעיף 2 - 3 אופייני לאפשרויות Vו ה.המתחים עבור סעיף זה שווים U 2 - 3 = 73.7 ו U 2 – 3 = 92.59 קילוואט.

מתח עד 1000V

רשתות חשמל עם מתחים של עד 1000 וולט משמשות להפצת חשמל תחנות משנה שנאיםלצרכני חשמל. הם מורכבים מקווי אספקה, רשתות וסניפים.

קו אספקהמיועד להעברת חשמל מתג עם מתח של עד 1000 וולט לנקודת חלוקה, קו ראשי או מקלט חשמל נפרד.

כביש מהירמיועד להעביר חשמל למספר נקודות חלוקה או למקלטי חשמל המחוברים אליו בנקודות שונות.

ענףיוצא מהקו הראשי למקלט חשמל או מנקודת חלוקה לאחד או כמה צרכני חשמל קטנים הכלולים בקו.

תרשים של רשת רדיאלית. דיאגרמת רשת עמוד השדרה

1 – תחנת משנה, 2 – נקודת חלוקה, 3 – מקלט חשמל.

תדירות הבדיקות של רשתות חשמל עם מתחים של עד 1000 וולט נקבעת על ידי הוראות מקומיות בהתאם לתנאי ההפעלה, אך לפחות אחת לשלושה חודשים. מדידת עומסי זרם, טמפרטורת רשתות חשמל ובדיקות בידוד משולבות לרוב עם בדיקות שיפוץ של מתגים אליהם מחוברות רשתות החשמל. במהלך בדיקות של רשתות בתי מלאכה תשומת - לב מיוחדתשימו לב להפסקות, צניחה מוגברת של חוטים או כבלים, כתמי מסטיק על משפכי כבלים וכו'. בעזרת מברשת שיער נקו את החוטים והכבלים מאבק ולכלוך, כמו גם את המשטחים החיצוניים של צינורות עם חיווט חשמלי וקופסאות סניפים.

בדוק אם יש מגע טוב של מוליך ההארקה עם לולאת ההארקה או מבנה ההארקה; חיבורים ניתנים להסרהמפורקים, מנוקים לברק מתכתי, מורכבים ומהודקים.

חוטים וכבלים נבדקים, אזורי בידוד פגומים משוחזרים על ידי עטיפתם בנייר CB או סרט PVC. התנגדות הבידוד נמדדת עם מגו-הממטר של 1000 וולט; אם היא קטנה מ-0.5 mOhm, אזי חלקי החיווט עם התנגדות בידוד נמוכה מוחלפים בחדש.

פתחו את הכיסויים של קופסאות הענפים. אם יש לחות ואבק בתוך הקופסה, על המגעים והחוטים, בדוק את מצב אטמי כיסוי התיבה בכניסות לקופסה. אטמים שאיבדו את האלסטיות שלהם ואינם מבטיחים את אטימות הקופסאות מוחלפות. חיבורים עם עקבות של חמצון או התכה מפורקים, מנוקים, משומנים בג'לי נפט טכני ומורכבים.

הם בודקים את הנפילה, אשר עבור חיווט כבל ומיתרים צריך להיות לא יותר מ-100 - 150 מ"מ עבור טווח של 6 מ', ולא יותר מ-200 - 250 מ"מ עבור טווח של 12 מ'. במידת הצורך, אזורים עם כמות גדולה של צניחת מהודקים. המתח של כבלי הפלדה מתבצע עד למינימום צניחה האפשרית. במקרה זה, כוח המתח לא יעלה על 75% מכוח השבירה המותר עבור קטע נתון של הכבל.

בהתאם לשיטות ההתקנה, תנאי הקירור של החוטים משתנים. זה מוביל לצורך להתאים את עומסי הזרם המותרים.

עומסי זרם מותרים לטווח ארוך על חוטים עם בידוד גומי ופוליוויניל כלוריד נקבעים מתנאי חימום המוליכים לטמפרטורה; בטמפרטורת הסביבה עומסים על חוטים המונחים בקופסאות, כמו גם במגשים, נלקחים כמו על מוליכים המונחים בצינורות.

בעת חישוב רשתות חשמליות עם מתחים של עד 1000 וולט, חתך החוטים נבחר בהתאם לעומס הזרם המותר לטווח ארוך והרשת נבדקת לסטייה במתח המותרת.

כדי לפשט את החישובים הללו, אתה יכול להשתמש בשיטה הנומוגרפית כדי לקבוע את החתך של קווי החשמל על סמך תנאי החימום וסטיית המתח. השיטה מאפשרת לבחור מקטעים לחיווט פנימי של מבנים.

נומוגרמות לקביעת חתך קווי הכבלים מוצגות להלן.

נומוגרמה לקביעת החתך של קווי כבלים עם מתחים של עד 1000 וולט.

1 - =1; 2 – =0,95; 3 – =0,9; 4 – =0,85;

5 – =0,8; 6 – =0,75; 7 – =0,7.

אני - 10%; II - 5%; III – 2.5%.

בצד ימין של הנומוגרמה לערכי הספק ידועים רומקדם הספק בטווח שבין 0.7 ל-1 קובעים את הזרם בקו אני. חלק זה של הנומוגרמה הוא ליניארי ומיישם את הביטוי

איפה ר -כוח עומס פעיל מחושב, קילוואט; - מתח רשת מדורג.

החתך של קו החשמל שעונה על תנאי החימום נבחר תוך התחשבות בדרישות ה-PUE.

איפה - במשך זמן רב זרם מותרהמון. מכיוון שהזרם המותר לטווח ארוך עבור קווי כבלים תלוי בחומר הבידוד ובשיטת ההתקנה, הנומוגרמה מציגה

ארבעה סולמות טווח סטנדרטיקטעים של מוליכים פאזה.

בצד שמאל של הנומוגרמה לרגע הטעינה

על ידי סטייה מותרתמתח וגורם הספק ידוע, נקבע החתך של חוטי קו החשמל העומדים ברמת המתח הנתונה. כדי לבנות תלות בנומוגרמה, נעשה שימוש בביטוי

איפה r,x –רכיבים פעילים ואינדוקטיביים של התנגדות קו.

התלות הללו משולבות למשפחה של עקומות עבור שלושה ערכים של סטיות מתח מותרות.

הערך הראשון של 2.5% הוא הפחתת המתח המותרת של המנורות הרחוקות ביותר של תאורת עבודה פנימית של מפעלים תעשייתיים ומבני ציבור.

הערך השני של 5% זהה במסופים של מנועים חשמליים.

הערך השלישי של 10% זהה במצבים שלאחר חירום.

בדיקת מדור קו כבליםסטיית המתח המותרת עבור כל סוגי רשתות הכבלים נעשית בקנה מידה עבור כבלים עם בידוד פלסטי כשהם מונחים באדמה.