1. Výpočet napájecího kmitočtu indukovaného napětí kovového pláště jednožilového kabelu
Když jádrový drát jednožilového kabelu prochází proudem, při působení střídavého elektrického pole musí kovová stínící vrstva indukovat určitou elektromotorickou sílu. Když má třížilový kabel vyváženou zátěž, vektor třífázového proudu a indukovaný potenciál na nulovém kovovém stínění jsou superponovány na nulu, takže oba konce mohou být uzemněny. Mezi jednotlivými fázemi jednožilového kabelu je určitá vzdálenost a indukovaný potenciál nelze zrušit. Velikost indukovaného napětí kovové stínící vrstvy je úměrná délce kabelu a zatěžovacímu proudu jádra a souvisí také se středovou vzdáleností kabelového uspořádání a středním průměrem kovové stínící vrstvy.
1. Když jsou kabely uspořádány do rovnostranného trojúhelníku, lze indukované napětí na jednotku délky kovového stínění vypočítat podle následujícího vzorce:
Formule 1 I---Zatěžovací proud, S---Osová vzdálenost kabelu, D---Průměrný průměr kovové stínící vrstvy kabelu
Vezmeme-li jako příklad YJSY-8.7/15kV-1×300 mm, 2 jednožilový kabel, průměrný průměr stínící vrstvy kabelu je 40 mm a tloušťka pláště z PVC je 3,6 mm. Když jsou kabely uspořádány do tvaru "kolíku" a zatěžovací proud je 200A, kabel se počítá jako kabel. Indukované napětí pláště je 10,7 voltů na kilometr. 2. Když jsou třífázové kabely uspořádány vodorovně, vzdálenost mezi kabely je stejná a indukované napětí na jednotku délky kovového stínění lze vypočítat následovně:
Vzorce 2, 3 a 4 Když jsou třífázové kabely uspořádány vodorovně a ostatní podmínky jsou stejné jako 1, je indukované napětí boční fáze 16,9 voltů na kilometr a indukované napětí střední fáze je 10,7 voltů na kilometr. kilometr; když je rozteč kabelů 200 mm, je vypočteno, že indukované napětí boční fáze je 36,1 voltů na kilometr a indukované napětí střední fáze je 31 voltů na kilometr. Indukované napětí boční fáze je vyšší než indukované napětí střední fáze.
Z výše uvedeného výpočtu je vidět, že:
(1) Když je délka kabelu a pracovní proud velké, může indukované napětí dosáhnout velké hodnoty.
(2) Když jsou kabely uspořádány v těsném trojúhelníku, je indukované napětí nejmenší. Když se vzdálenost mezi kabely zvětší a vzájemná poloha se změní, bude se odpovídajícím způsobem měnit i indukované napětí. Kromě toho položení víceokruhových kabelů ve stejné trase také ovlivní indukované napětí.
2. Měření a analýza cirkulačního proudu stínící vrstvy
Když jsou oba konce přímo uzemněny, bude se ve stínící vrstvě generovat cirkulující proud v důsledku elektromagnetického indukčního napětí. Velikost cirkulačního proudu souvisí především s impedancí vlastní indukčnosti a vzájemnou indukční impedancí stínící vrstvy. To znamená, že souvisí s odporem stínící vrstvy, průměrem, roztečí kabelů atd.
V současné době jediná délka 300 mm2 jednožilového kabelu používaného v Dalianu je více než 200 kilometrů. Způsob pokládky kabelů je převážně přímý zakopání a chráněný betonovými drážkami. Všechny kovové stínící vrstvy jsou na obou koncích uzemněny. Níže měřená čára je hlavní linií kabelu položeného podél silnice Jiefang. Třífázový kabel je svázán do „kolíkového“ tvaru kabelovou stahovací páskou každých 3-3,5 metru a některé žíly mezi dvěma spojovacími body jsou roztaženy a umístěny vodorovně. V každé betonové nádrži jsou umístěny dva kabely vedle sebe. Změřili jsme cirkulační proud stínící vrstvy kabelu Jiefang Road. Naměřené hodnoty cirkulačního proudu jsou uvedeny v tabulce níže.
Formulář 1 T
schopný 1. Tabulka 1 Název linie Vítězná linie Honggangská linie Taoyuanská linie Lingqianská linie
Zatěžovací proud (A) 160 50 100 140
Délka kabelu (m) 125 125 298 1059 hodnota cirkulačního proudu (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Z naměřené hodnoty je vidět, že cirkulační proud dosahuje 10-20 procent zátěžového proudu. Existence cirkulujícího proudu stínící vrstvy způsobuje zahřívání stínící vrstvy a ztrátu výkonu, což snižuje přenosovou kapacitu kabelu. Proto je nutné přijmout opatření ke snížení nebo odstranění tohoto cirkulačního proudu.
Naměřená hodnota také odráží, že hodnota cirkulačního proudu absolutně neroste s rostoucí délkou kabelu a zatěžovacím proudem. Ukazuje, že vliv třížilového uspořádání kabelu na indukované napětí nelze ignorovat.
3. Výběr způsobu uzemnění kovového stínění
1. Použijte metodu přímého uzemnění na obou koncích
Když jsou dva konce kovového pláště 10kV jednožilového kabelu uzemněny, cirkulační proud není příliš velký, protože impedance pláště není tak malá jako u kabelů nad 35kV. Podle relevantních informací, když jsou oba konce vysokonapěťového kabelu nad 35 kV uzemněny, může cirkulující proud pláště dosáhnout 50 procent -90 procent proudu jádra, což způsobí zahřátí pláště a vážně snížit proudovou zatížitelnost kabelu. Více konstrukčních zkušeností je se způsobem uzemnění obou konců kovového pláště 10kV jednožilového kabelu. Existuje mnoho kabelových smyček 10 kV a přímé uzemnění snižuje konfiguraci a údržbu pomocných zařízení a je také bezpečnější pro operátory. Proto má použití uzemnění na obou koncích určité výhody. Nadále používejte metodu přímého uzemnění na obou koncích a indukované napětí pláště je nutné co nejvíce snížit, aby ztráta vedení dosáhla přijatelné úrovně pro provoz. Efektivnějším způsobem je udržet třífázová jádra blízko uspořádání rovnostranného trojúhelníku. Po položení kabelů je každý 1 metr svažte neferomagnetickými stahovacími páskami.
2. Metoda uzemnění na jednom konci Uzemnění na jednom konci znamená, že kovové stínění jednoho konce kabelového vedení je přímo uzemněno a kovové stínění druhého konce je otevřeno vůči zemi a není propojeno. Obecně by mělo být uzemněno na jednom konci připojovacího konce venkovního vedení, aby se snížilo přepětí, když je vedení zasaženo bleskem. Po uzemnění jednoho konce lze eliminovat cirkulační proud pláště a snížit ztrátu vedení. Otevřené konce však mají během normálního provozu indukovaná napětí. Při úderech blesku a operacích se mohou na otevřených koncích kovových štítů vyskytnout vysoké impulsní přepětí. Když v systému dojde ke zkratové nehodě a zkratový proud protéká drátem jádra, může se na neuzemněném konci kovového stínění objevit také vysokofrekvenční indukované napětí. Když vnější plášť kabelu nevydrží toto přepětí a poškodí se, způsobí vícebodové uzemnění kovového pláště. Proto by tato metoda měla být použita, když je vzdálenost vedení krátká a normální indukované napětí na jakémkoli neuzemněném místě na kovovém plášti je malé.
3. Jeden konec je uzemněn a druhý konec je uzemněn chráničem pláště. Aby se zabránilo pronikání přepětí na otevřeném konci kovového stínění do vnějšího pláště, když je jeden konec kovového stínění uzemněn, je instalace chrániče pláště na otevřeném konci účinným opatřením k omezení přepětí v plášti. Chrániče vykazují vyšší odolnost za normálních provozních podmínek. Když je na plášti impulsní přepětí, představuje chránič malý odpor. V tomto okamžiku je napětí působící na kovový plášť zbytkové napětí chrániče.
IV. ZÁVĚRY A DOPORUČENÍ
1. Ve velkých městech a ekonomicky rozvinutých městech, kde je hustota zatížení vysoká a 10KV třížilový izolovaný kabel 240mm2XLPE nemůže splnit požadavky na kapacitu napájení, by se měly pro zvýšení použít jednožilové kabely 300, 400, 500mm2 a více kapacita napájecího zdroje. Kovová stínící vrstva jednožilového kabelu bude mít strukturu řídce vinutého měděného drátu a její průřez bude určen podle hodnoty dvoufázového zkratového proudu v různých místech instalačního systému. Dalian je měděný vodič o průřezu 35 mm2. Použití jednožilových kabelů může výrazně snížit počet spojů v lince a změnit třífázové spoje na jednofázové spoje, díky čemuž je těsnění spoje jednodušší a spolehlivější.
2. S ohledem na snížení indukovaného napětí kovového stínění nebo snížení cirkulačního proudu by měl být jednožilový kabel uspořádán do rovnostranného trojúhelníku s vnějším pláštěm blízko sebe a kabel s izolací XLPE o průřezu vodičů 240 mm2 - 300 mm2 by měly být upevněny nemagnetickými páskami v intervalech 1 m. U sekcí 400 mm2 a více lze interval utahování přiměřeně zvětšit, ale tloušťku nebo šířku stahovací pásky je třeba posílit. V blízkosti uspořádání rovnostranného trojúhelníku je vhodnější pro uspořádání kabelů na kabelových žlabech nebo tunelových podpěrách.
3. Z hlediska eliminace ztráty cirkulačního proudu a nesnížení proudové zatížitelnosti kabelu by se měla obhajovat metoda uzemnění jednoho konce kovové stínící vrstvy kabelu.
4. Jeden konec kovové stínící vrstvy je uzemněn a vypočtené a změřené indukované napětí na neuzemněném konci by nemělo překročit 50 V; pokud je větší než 50 V, měl by být nainstalován chránič pláště.
5. Pro přímé zahrabání, zvláště tam, kde je hladina podzemní vody vysoká, by se měl použít vnější plášť z PE nebo jiná směs pláště z elastomeru (neopren, chlorsulfonovaný polyethylen nebo podobný polymer, kód (SE) ).
