1. Proračun induciranog napona strujne frekvencije metalnog plašta jednožilnog kabela
Kada jezgrena žica jednožilnog kabela prolazi kroz struju, pod djelovanjem izmjeničnog električnog polja, metalni zaštitni sloj mora inducirati određenu elektromotornu silu. Kada trožilni kabel ima uravnoteženo opterećenje, vektor trofazne struje i inducirani potencijal na nultom metalnom oklopu superponiraju se na nulu, tako da se oba kraja mogu uzemljiti. Između svake faze jednožilnog kabela postoji određeni razmak, a inducirani potencijal se ne može poništiti. Veličina induciranog napona metalnog zaštitnog sloja proporcionalna je duljini kabela i struji opterećenja jezgre, a također je povezana sa središnjom udaljenošću rasporeda kabela i prosječnim promjerom metalnog zaštitnog sloja.
1. Kada su kabeli raspoređeni u jednakostranični trokut, inducirani napon po jedinici duljine metalnog oklopa može se izračunati prema sljedećoj formuli:
Formula 1 I---Struja opterećenja, S---Središnja udaljenost kabela, D---Prosječni promjer metalnog zaštitnog sloja kabela
Uzimajući YJSY-8.7/15kV-1×300mm, 2 jednožilni kabel kao primjer, prosječni promjer zaštitnog sloja kabela je 40 mm, a debljina PVC plašta je 3,6 mm. Kada su kablovi raspoređeni u obliku "pin" i struja opterećenja je 200A, kabel se računa kao kabel. Inducirani napon plašta je 10,7 volti po kilometru. 2. Kada su trofazni kabeli vodoravno raspoređeni, udaljenost između kabela je jednaka, a inducirani napon po jedinici duljine metalnog oklopa može se izračunati na sljedeći način:
Formule 2, 3 i 4 Kada su trofazni kabeli postavljeni vodoravno, a ostali uvjeti su isti kao 1, inducirani napon bočne faze je 16,9 volta po kilometru, a inducirani napon srednje faze je 10,7 volta po kilometar; kada je razmak kabela 200 mm, izračunato je da je inducirani napon bočne faze 36,1 volt po kilometru, a inducirani napon srednje faze je 31 volt po kilometru. Inducirani napon bočne faze viši je od induciranog napona srednje faze.
Iz gornjeg izračuna se vidi da:
(1) Kada su duljina kabela i radna struja veliki, inducirani napon može doseći veliku vrijednost.
(2) Kad su kabeli složeni u zbijeni trokut, inducirani napon je najmanji. Kada se udaljenost između kabela poveća i relativni položaj promijeni, inducirani napon će se promijeniti u skladu s tim. Osim toga, polaganje kabela s više strujnih krugova na istom putu također će utjecati na inducirani napon.
2. Mjerenje i analiza cirkulirajuće struje zaštitnog sloja
Kada su oba kraja izravno uzemljena, cirkulirajuća struja će se generirati u zaštitnom sloju zbog napona elektromagnetske indukcije. Veličina cirkulirajuće struje uglavnom je povezana s impedancijom vlastite induktivnosti i međusobnom impedancijom induktivnosti zaštitnog sloja. Odnosno, to je povezano s otporom zaštitnog sloja, promjerom, razmakom kabela itd.
Trenutno je pojedinačna duljina jednožilnog kabela od 300 mm2 koji se koristi u Dalianu duga više od 200 kilometara. Metoda polaganja kabela uglavnom je izravno ukopavanje i zaštićeno betonskim utorima. Svi metalni zaštitni slojevi su uzemljeni na oba kraja. Linija izmjerena ispod glavna je linija kabela položenog uz Jiefang Road. Trofazni kabel povezan je u obliku "igle" kabelskom vezicom svakih 3-3,5 metara, a neke od žila između dvije točke vezivanja su raširene i postavljene vodoravno. Dva kabela položena su jedan do drugog u svaki betonski spremnik. Izmjerili smo cirkulirajuću struju zaštitnog sloja kabela na cesti Jiefang. Izmjerene vrijednosti kružne struje prikazane su u donjoj tablici.
Obrazac 1 T
sposobni 1. Tablica 1 Naziv linije Linija pobjede Linija Honggang Linija Taoyuan Linija Lingqian Linija
Struja opterećenja (A) 160 50 100 140
Duljina kabela (m) 125 125 298 1059 vrijednost cirkulirajuće struje (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Iz izmjerene vrijednosti može se vidjeti da cirkulirajuća struja doseže 10-20 posto struje opterećenja. Postojanje kružne struje zaštitnog sloja uzrokuje zagrijavanje zaštitnog sloja i gubitak snage, što smanjuje prijenosni kapacitet kabela. Stoga je potrebno poduzeti mjere za smanjenje ili uklanjanje ove cirkulirajuće struje.
Izmjerena vrijednost također odražava da vrijednost cirkulirajuće struje ne raste apsolutno s povećanjem duljine kabela i struje opterećenja. To pokazuje da se utjecaj trožilnog rasporeda kabela na inducirani napon ne može zanemariti.
3. Izbor metode uzemljenja metalne zaštite
1. Koristite metodu izravnog uzemljenja na oba kraja
Kada su dva kraja metalnog plašta jednožilnog kabela od 10 kV uzemljena, cirkulirajuća struja nije prevelika jer impedancija plašta nije tako mala kao kod kabela iznad 35 kV. Prema relevantnim informacijama, kada su oba kraja visokonaponskog kabela iznad 35 kV uzemljena, cirkulirajuća struja plašta može doseći 50 posto -90 posto struje jezgre, što će uzrokovati zagrijavanje plašta i ozbiljno smanjiti nosivost struje kabela. Postoji više građevinskih iskustava u načinu uzemljenja oba kraja metalnog plašta 10kV jednožilnog kabela. Postoji mnogo 10kV kabelskih petlji, a izravno uzemljenje smanjuje konfiguraciju i održavanje pomoćne opreme, a također je sigurnije za operatere. Stoga upotreba uzemljenja na oba kraja ima određene prednosti. Nastavite koristiti metodu izravnog uzemljenja na oba kraja, a inducirani napon plašta mora se smanjiti što je više moguće kako bi gubitak u liniji dosegao prihvatljivu razinu za rad. Učinkovitiji način je držati trofazne jezgre blizu rasporeda jednakostraničnog trokuta. Nakon što su kabeli položeni, zavežite ih neferomagnetskim kabelskim vezicama svakih 1 metar.
2. Metoda uzemljenja na jednom kraju Uzemljenje na jednom kraju znači da je metalni oklop jednog kraja kabelske linije izravno uzemljen, a metalni oklop drugog kraja otvoren prema zemlji i nije međusobno povezan. Općenito, treba ga uzemljiti na jednom kraju spojnog kraja nadzemnog voda kako bi se smanjio prenapon kada vod pogodi munja. Nakon što je jedan kraj uzemljen, cirkulirajuća struja plašta može se eliminirati i gubici u liniji mogu se smanjiti. Međutim, otvoreni krajevi imaju inducirane napone tijekom normalnog rada. Tijekom udara groma i rada, visoki impulsni prenaponi mogu se pojaviti na otvorenim krajevima metalnih štitova. Kada dođe do nezgode s kratkim spojem u sustavu i struja kratkog spoja teče kroz jezgru žice, na neuzemljenom kraju metalnog oklopa također se može pojaviti inducirani napon visoke frekvencije snage. Kada vanjski omotač kabela ne može izdržati ovaj prenapon i ako se ošteti, to će uzrokovati uzemljenje metalnog omotača u više točaka. Stoga se ova metoda treba koristiti kada je udaljenost vodova mala, a normalni inducirani napon na bilo kojem neuzemljenom mjestu na metalnom omotaču mali.
3. Jedan kraj je uzemljen, a drugi kraj je uzemljen zaštitnikom omotača. Kako bi se spriječilo da prenapon na otvorenom kraju metalnog oklopa prodre u vanjski omotač kada je jedan kraj metalnog oklopa uzemljen, ugradnja zaštitnika plašta na otvoreni kraj učinkovita je mjera za ograničavanje prenapona plašta. Protektori pokazuju veću otpornost u normalnim radnim uvjetima. Kada postoji impulsni prenapon na plaštu, zaštitnik predstavlja mali otpor. U ovom trenutku, napon koji djeluje na metalni omotač je preostali napon zaštitnika.
IV. ZAKLJUČCI I PREPORUKE
1. U velikim gradovima i ekonomski razvijenim gradovima, gdje je gustoća opterećenja visoka i 10KV trožilni kabel s izolacijom od 240 mm2XLPE ne može zadovoljiti zahtjeve za kapacitetom napajanja, za povećanje treba koristiti jednožilne kabele od 300, 400, 500 mm2 i više kapacitet napajanja. Metalni zaštitni sloj jednožilnog kabela mora imati strukturu rijetko namotane bakrene žice, a njegov poprečni presjek mora biti određen prema vrijednosti struje dvofaznog kratkog spoja na različitim točkama instalacijskog sustava. Dalian je bakreni vodič od 35 mm2. Korištenjem jednožilnih kabela može se uvelike smanjiti broj spojnica u vodu, te promijeniti trofazne spojnice u jednofazne, čime je brtvljenje spojnica jednostavnije i pouzdanije.
2. Uzimajući u obzir smanjenje induciranog napona metalnog oklopa ili smanjenje cirkulirajuće struje, jednožilni kabel trebao bi biti raspoređen u jednakostranični trokut s vanjskim omotačem blizu jedan drugome, a XLPE izolirani kabel s poprečnim presjekom vodiča od 240 mm2 - 300 mm2 treba pričvrstiti nemagnetskim trakama u razmacima od 1M. Za presjeke od 400 mm2 i više, interval zatezanja može se odgovarajuće povećati, ali treba pojačati debljinu ili širinu kabelske vezice. Blizu rasporedu jednakostraničnog trokuta, prikladnije je za postavljanje kabela na kanale za kabele ili potpore tunela.
3. S obzirom na eliminaciju gubitaka cirkulirajuće struje i ne smanjenje nosivosti struje kabela, treba zagovarati metodu uzemljenja jednog kraja metalnog zaštitnog sloja kabela.
4. Jedan kraj metalnog zaštitnog sloja je uzemljen, a izračunati i izmjereni inducirani napon neuzemljenog kraja ne smije prijeći 50 V; ako je veći od 50 V, treba instalirati zaštitni omotač.
5. Za izravno ukopavanje, posebno gdje je razina podzemne vode visoka, treba koristiti PE vanjski omotač ili drugu elastomernu (neopren, klorosulfonirani polietilen ili sličnu polimernu) mješavinu omotača, kod (SE)).
