1. Розрахунок наведеної напруги промислової частоти металевої оболонки одножильного кабелю
Коли жила одножильного кабелю пропускає струм під дією змінного електричного поля, металевий екрануючий шар повинен викликати певну електрорушійну силу. Коли трижильний кабель має збалансоване навантаження, вектор трифазного струму та індукований потенціал на нульовому металевому екрані накладаються на нуль, тому обидва кінці можуть бути заземлені. Між кожною фазою одножильного кабелю існує певна відстань, і наведений потенціал неможливо скасувати. Величина індукованої напруги металевого екрануючого шару пропорційна довжині кабелю та струму навантаження на сердечник, а також пов’язана з міжцентровою відстанню кабелю та середнім діаметром металевого екрануючого шару.
1. Коли кабелі розташовані рівностороннім трикутником, індуковану напругу на одиницю довжини металевого екрана можна розрахувати за такою формулою:
Формула 1 I---Струм навантаження, S---Межосева відстань кабелю, D---Середній діаметр металевого екрануючого шару кабелю
Взявши для прикладу одножильний кабель YJSY-8.7/15kV-1×300 мм, 2, середній діаметр екрануючого шару кабелю становить 40 мм, а товщина оболонки з ПВХ становить 3,6 мм. Коли кабелі розташовані у формі «штирька» і струм навантаження становить 200 А, кабель розраховується як кабель. Індукована напруга оболонки становить 10,7 вольт на кілометр. 2. При горизонтальному розміщенні трифазних кабелів відстань між кабелями однакова, а наведену напругу на одиницю довжини металевого екрана можна розрахувати наступним чином:
Формули 2, 3 і 4. Коли трифазні кабелі розташовані горизонтально та інші умови такі ж, як 1, індукована напруга бічної фази становить 16,9 вольт на кілометр, а індукована напруга середньої фази становить 10,7 вольт на кілометр. кілометр; коли відстань між кабелями становить 200 мм, розраховано, що індукована напруга бічної фази становить 36,1 вольт на кілометр, а індукована напруга середньої фази становить 31 вольт на кілометр. Індукована напруга бічної фази вища, ніж індукована напруга середньої фази.
З наведеного вище розрахунку видно, що:
(1) Якщо довжина кабелю та робочий струм великі, індукована напруга може досягати великого значення.
(2) Коли кабелі розташовані в тісному трикутнику, індукована напруга є найменшою. Коли відстань між кабелями збільшується і взаємне розташування змінюється, відповідно змінюється індукована напруга. Крім того, прокладка багатоланцюгових кабелів в одному тракті також вплине на індуковану напругу.
2. Вимірювання та аналіз циркуляційного струму екрануючого шару
Коли обидва кінці безпосередньо заземлені, в екрануючому шарі буде генеруватися циркулюючий струм через напругу електромагнітної індукції. Величина циркулюючого струму в основному пов'язана з імпедансом власної індуктивності та взаємним опором індуктивності екрануючого шару. Тобто це пов’язано з опором екрануючого шару, діаметром, відстанню між кабелями тощо.
В даний час одна довжина одножильного кабелю 300 мм2, який використовується в Даляні, становить понад 200 кілометрів. Спосіб прокладки кабелю в основному полягає в прямому закопуванні та захищеному бетонними канавками. Усі металеві екрануючі шари заземлені з обох кінців. Лінія, виміряна нижче, є основною лінією кабелю, прокладеного вздовж Jiefang Road. Трифазний кабель зв’язаний у форму «штирька» за допомогою кабельної стяжки кожні 3-3,5 метра, а деякі жили між двома точками зв’язування розведені та розташовані горизонтально. У кожному бетонному резервуарі поруч прокладено два кабелі. Ми виміряли циркуляційний струм шару екранування кабелю на Jiefang Road. Виміряні значення циркуляційного струму наведено в таблиці нижче.
Форма 1 Т
1. Таблиця 1 Назва лінії Лінія Перемоги Лінія Хунган Лінія Таоюань Лінія Лінцянь
Струм навантаження (A) 160 50 100 140
Довжина кабелю (м) 125 125 298 1059 значення циркуляції струму (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
З виміряного значення видно, що циркуляційний струм досягає 10-20 відсотків струму навантаження. Існування циркулюючого струму екрануючого шару призводить до нагрівання екрануючого шару та втрати потужності, що зменшує пропускну здатність кабелю. Тому необхідно вжити заходів для зменшення або усунення цього циркулюючого струму.
Виміряне значення також відображає те, що значення циркулюючого струму не збільшується абсолютно зі збільшенням довжини кабелю та струму навантаження. Це показує, що не можна ігнорувати вплив трижильного розташування кабелю на індуковану напругу.
3. Вибір способу заземлення металевого екрану
1. Використовуйте метод прямого заземлення з обох кінців
Коли два кінці металевої оболонки одножильного кабелю 10 кВ заземлені, циркуляційний струм не є надто великим, оскільки опір оболонки не такий малий, як у кабелів понад 35 кВ. Згідно з відповідною інформацією, коли обидва кінці високовольтного кабелю понад 35 кВ заземлені, циркуляційний струм оболонки може досягати 50 відсотків -90 відсотків струму сердечника, що призведе до серйозного нагрівання оболонки зменшити пропускну здатність кабелю по струму. Більший будівельний досвід є у способі заземлення обох кінців металевої оболонки одножильного кабелю 10 кВ. Існує багато кабельних петель на 10 кВ, і пряме заземлення зменшує конфігурацію та технічне обслуговування допоміжного обладнання, а також безпечніше для операторів. Тому використання заземлення з обох кінців має певні переваги. Продовжуйте використовувати метод прямого заземлення на обох кінцях, і індукована напруга оболонки має бути зменшена настільки, наскільки це можливо, щоб втрати лінії досягли прийнятного рівня для роботи. Найефективніший спосіб – тримати трифазні жили близько до розташування рівностороннього трикутника. Після того, як кабелі прокладені, через кожні 1 метр зв’яжіть їх неферомагнітними стяжками.
2. Метод заземлення одного кінця Заземлення одного кінця означає, що металевий екран одного кінця кабельної лінії заземлений безпосередньо, а металевий екран іншого кінця відкритий до землі та не з’єднаний між собою. Як правило, він повинен бути заземлений на одному кінці з’єднувального кінця повітряної лінії, щоб зменшити перенапругу під час удару блискавки. Після того, як один кінець заземлений, циркулюючий струм оболонки можна усунути, а втрати в лінії можна зменшити. Однак під час нормальної роботи на відкритих кінцях індукована напруга. Під час ударів блискавки та роботи на відкритих кінцях металевих екранів можуть виникати високі імпульсні перенапруги. Коли в системі сталася аварія короткого замикання, і струм короткого замикання протікає через сердечний дріт, на незаземленому кінці металевого екрану також може з’явитися індукована напруга високої промислової частоти. Коли зовнішня оболонка кабелю не може витримати цю перенапругу та пошкоджується, це спричинить багатоточкове заземлення металевої оболонки. Таким чином, цей метод слід використовувати, коли відстань лінії невелика, а нормальна індукована напруга в будь-якій незаземленій частині металевої оболонки мала.
3. Один кінець заземлений, а інший кінець заземлений протектором оболонки. Щоб запобігти проникненню перенапруги на відкритому кінці металевого екрана через зовнішню оболонку, коли один кінець металевого екрана заземлено, ефективним заходом для обмеження перенапруги оболонки є встановлення захисного пристрою на відкритому кінці. Протектори виявляють підвищену стійкість у нормальних умовах експлуатації. Коли на оболонці виникає імпульсна перенапруга, протектор створює невеликий опір. У цей час напруга, що діє на металеву оболонку, є залишковою напругою протектора.
IV. ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЦІЇ
1. У великих містах та економічно розвинених містах, де щільність навантаження є високою, а трижильний кабель 10 кВ з ізоляцією 240 мм2 XLPE не може відповідати вимогам до потужності джерела живлення, для збільшення слід використовувати одножильні кабелі 300, 400, 500 мм2 і вище. потужність джерела живлення. Металевий екрануючий шар одножильного кабелю повинен мати структуру рідко намотаного мідного дроту, а його поперечний переріз повинен визначатися відповідно до значення двофазного струму короткого замикання в різних точках системи установки. Далянь - це мідний провідник 35 мм2. Використання одножильних кабелів дозволяє значно скоротити кількість з’єднань в лінії, а трифазні з’єднання перетворити на однофазні, що зробить герметизацію з’єднань більш простою та надійною.
2. Враховуючи зменшення індукованої напруги металевого екрана або зменшення циркуляційного струму, одножильний кабель слід розташувати у вигляді рівностороннього трикутника з зовнішньою оболонкою близько одна до одної, а кабель з ізольованим поліетиленом ізольованого поліетилену з поперечним перерізом провідника 240 мм 2 - 300 мм2 слід скріпити немагнітними стрічками з інтервалом 1 М. Для секцій 400 мм2 і більше інтервал затягування можна відповідно збільшити, але товщина або ширина кабельної стяжки повинна бути посилена. Близький до рівностороннього трикутника, він більше підходить для розміщення кабелів у кабельних траншеях або тунельних опорах.
3. З міркувань усунення втрат циркулюючого струму та запобігання зниженню пропускної спроможності кабелю по струму слід відстоювати метод заземлення одного кінця металевого екрануючого шару кабелю.
4. Один кінець металевого екрануючого шару заземлений, а розрахована та виміряна індукована напруга незаземленого кінця не повинна перевищувати 50 В; якщо воно перевищує 50 В, слід встановити протектор оболонки.
5. Для прямого захоронення, особливо там, де високий рівень ґрунтових вод, слід використовувати зовнішню оболонку з поліетилену або іншу еластомерну суміш (неопрен, хлорсульфований поліетилен або аналогічний полімер), код (SE)).
