1. Berekening van de door de netfrequentie geïnduceerde spanning van een eenaderige metalen kabelmantel:
Wanneer de kerndraad van de enkeladerige kabel stroom doorlaat, onder invloed van het wisselende elektrische veld, moet de metalen afschermingslaag een bepaalde elektromotorische kracht induceren. Wanneer de drieaderige kabel een gebalanceerde belasting heeft, worden de driefasige stroomvector en de geïnduceerde potentiaal op de nulmetalen afscherming gesuperponeerd op nul, zodat beide uiteinden kunnen worden geaard. Er is een bepaalde afstand tussen elke fase van de enkeladerige kabel en de geïnduceerde potentiaal kan niet worden geannuleerd. De grootte van de geïnduceerde spanning van de metalen afschermingslaag is evenredig met de lengte van de kabel en de belastingsstroom van de kern, en is ook gerelateerd aan de hartafstand van de kabelopstelling en de gemiddelde diameter van de metalen afschermingslaag.
1. Wanneer de kabels in een gelijkzijdige driehoek zijn gerangschikt, kan de geïnduceerde spanning per lengte-eenheid van de metalen afscherming worden berekend volgens de volgende formule:
Formule 1 I---Belastingsstroom, S---Kabelhartafstand, D---Gemiddelde diameter van de metalen afschermlaag van de kabel
Als we YJSY-8,7/15kV-1×300 mm, 2 enkeladerige kabels als voorbeeld nemen, is de gemiddelde diameter van de kabelafschermingslaag 40 mm en de dikte van de PVC-mantel is 3,6 mm. Wanneer de kabels zijn gerangschikt in de vorm van "pin" en de belastingsstroom 200A is, wordt de kabel berekend als een kabel. De geïnduceerde spanning van de mantel is 10,7 volt per kilometer. 2. Wanneer de driefasige kabels horizontaal zijn gerangschikt, is de afstand tussen de kabels gelijk en kan de geïnduceerde spanning per lengte-eenheid van de metalen afscherming als volgt worden berekend:
Formules 2, 3 en 4 Wanneer de driefasige kabels horizontaal zijn gerangschikt en de andere omstandigheden hetzelfde zijn als 1, is de geïnduceerde spanning van de zijfase 16,9 volt per kilometer en de geïnduceerde spanning van de middelste fase is 10,7 volt per kilometer; wanneer de kabelafstand 200 mm is, wordt berekend dat de geïnduceerde spanning van de zijfase 36,1 volt per kilometer is en de geïnduceerde spanning van de middelste fase 31 volt per kilometer. De geïnduceerde spanning in de zijfase is hoger dan de geïnduceerde spanning in de middenfase.
Uit de bovenstaande berekening blijkt dat:
(1) Wanneer de kabellengte en de werkstroom groot zijn, kan de geïnduceerde spanning een grote waarde bereiken.
(2) Wanneer de kabels in een gesloten driehoek zijn gerangschikt, is de geïnduceerde spanning het kleinst. Wanneer de afstand tussen de kabels toeneemt en de relatieve positie verandert, verandert de geïnduceerde spanning dienovereenkomstig. Bovendien zal het leggen van kabels met meerdere circuits in hetzelfde pad ook de geïnduceerde spanning beïnvloeden.
2. Meting en analyse van de circulatiestroom van de afschermingslaag
Wanneer beide uiteinden direct geaard zijn, wordt door de elektromagnetische inductiespanning een circulatiestroom gegenereerd in de afschermingslaag. De grootte van de circulatiestroom is voornamelijk gerelateerd aan de zelfinductie-impedantie en de wederzijdse inductie-impedantie van de afschermingslaag. Dat wil zeggen, het is gerelateerd aan de weerstand van de afschermingslaag, de diameter, de afstand van de kabels, enz.
Op dit moment is de enkele lengte van 300 mm2 eenaderige kabel die in Dalian wordt gebruikt meer dan 200 kilometer. De kabellegmethode is voornamelijk direct begraven en beschermd door betonnen groeven. Alle metalen afschermingslagen zijn aan beide uiteinden geaard. De hieronder gemeten lijn is de hoofdlijn van de kabel die langs Jiefang Road is gelegd. De driefasige kabel is gebonden in een "pin"-vorm met een kabelbinder om de 3-3.5 meter, en sommige aders tussen de twee bindpunten zijn uitgespreid en horizontaal geplaatst. In elke betonnen tank worden twee kabels naast elkaar gelegd. We hebben de circulatiestroom van de kabelafschermingslaag van Jiefang Road gemeten. De gemeten circulatiestroomwaarden worden weergegeven in de onderstaande tabel.
Formulier 1 T
staat 1. Tabel 1 Lijnnaam Victory Line Honggang Line Taoyuan Line Lingqian Line:
Laadstroom (A) 160 50 100 140
Kabellengte (m) 125 125 298 1059 circulatiestroomwaarde (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Uit de gemeten waarde blijkt dat de circulatiestroom 10-20 procent van de belastingsstroom bereikt. Het bestaan van de circulatiestroom van de afschermingslaag zorgt ervoor dat de afschermingslaag opwarmt en vermogen verliest, wat de transmissiecapaciteit van de kabel vermindert. Daarom is het noodzakelijk maatregelen te nemen om deze circulatiestroom te verminderen of te elimineren.
De gemeten waarde geeft ook aan dat de circulatiestroomwaarde niet absoluut toeneemt met de toename van de kabellengte en de belastingsstroom. Het laat zien dat de invloed van de drieaderige opstelling van de kabel op de geïnduceerde spanning niet kan worden genegeerd.
3. Selectie van aardingsmethode voor metalen afscherming:
1. Gebruik de methode van directe aarding aan beide uiteinden:
Wanneer de twee uiteinden van de metalen mantel van een 10kV eenaderige kabel geaard zijn, is de circulatiestroom niet te groot omdat de impedantie van de mantel niet zo klein is als die van kabels boven 35kV. Volgens relevante informatie, wanneer beide uiteinden van een hoogspanningskabel boven 35 kV geaard zijn, kan de circulatiestroom van de mantel 50 procent -90 procent van de kernstroom bereiken, waardoor de mantel warm wordt en ernstig de stroomvoerende capaciteit van de kabel verminderen. Er is meer bouwervaring in het aarden van beide uiteinden van de metalen mantel van 10kV eenaderige kabel. Er zijn veel 10kV-kabellussen en directe aarding vermindert de configuratie en het onderhoud van hulpapparatuur en is ook veiliger voor operators. Daarom heeft het gebruik van aarding aan beide uiteinden bepaalde voordelen. Blijf de methode van directe aarding aan beide uiteinden gebruiken en de geïnduceerde spanning van de mantel moet zoveel mogelijk worden verminderd om het lijnverlies een acceptabel niveau voor gebruik te laten bereiken. De effectievere manier is om de driefasige kernen dicht bij de gelijkzijdige driehoeksopstelling te houden. Nadat de kabels zijn gelegd, bindt u ze om de 1 meter vast met niet-ferromagnetische kabelbinders.
2. Aardingsmethode aan één uiteinde Aarding aan één uiteinde betekent dat de metalen afscherming van het ene uiteinde van de kabellijn direct is geaard en dat de metalen afscherming van het andere uiteinde open is naar de grond en niet onderling is verbonden. Over het algemeen moet het aan één uiteinde van het verbindingseinde van de bovenleiding worden geaard om de overspanning te verminderen wanneer de lijn door bliksem wordt getroffen. Nadat een uiteinde is geaard, kan de circulatiestroom van de mantel worden geëlimineerd en kan het lijnverlies worden verminderd. De open uiteinden hebben echter tijdens normaal bedrijf geïnduceerde spanningen. Tijdens blikseminslagen en operaties kunnen hoge impulsoverspanningen optreden aan de open uiteinden van metalen afschermingen. Wanneer er zich een kortsluiting in het systeem voordoet en de kortsluitstroom door de kerndraad vloeit, kan er ook een hoogfrequente geïnduceerde spanning verschijnen aan het niet-geaarde uiteinde van de metalen afscherming. Wanneer de buitenmantel van de kabel deze overspanning niet kan weerstaan en beschadigd is, zal dit leiden tot meerpuntsaarding van de metalen mantel. Daarom moet deze methode worden gebruikt wanneer de lijnafstand kort is en de normale geïnduceerde spanning op een niet-geaarde plaats op de metalen mantel klein is.
3. Het ene uiteinde is geaard en het andere uiteinde is geaard door een schedebeschermer. Om te voorkomen dat de overspanning aan het open uiteinde van de metalen afscherming de buitenmantel binnendringt wanneer een uiteinde van de metalen afscherming geaard is, is het installeren van een mantelbeschermer aan het open uiteinde een effectieve maatregel om de overspanning van de mantel te beperken. Beschermers vertonen een hogere weerstand onder normale bedrijfsomstandigheden. Wanneer er een impulsoverspanning op de mantel is, vertoont de beschermer een kleine weerstand. Op dit moment is de spanning die op de metalen huls werkt, de restspanning van de beschermer.
IV. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN
1. In grote steden en economisch ontwikkelde steden, waar de belastingsdichtheid hoog is en de 10KV drieaderige 240 mm2XLPE geïsoleerde kabel niet kan voldoen aan de vereisten voor de stroomvoorziening, moeten enkeladerige kabels van 300, 400, 500 mm2 en hoger worden gebruikt om te vergroten de voedingscapaciteit. De metalen afschermingslaag van de enkeladerige kabel moet een dun gewikkelde koperdraadstructuur aannemen en de doorsnede ervan wordt bepaald volgens de tweefasige kortsluitstroomwaarde op verschillende punten van het installatiesysteem. Dalian is een 35 mm2 koperen geleider. Het gebruik van enkeladerige kabels kan het aantal verbindingen in de lijn aanzienlijk verminderen en de driefasige verbindingen veranderen in eenfasige verbindingen, waardoor de verbindingsafdichting eenvoudiger en betrouwbaarder wordt.
2. Overweeg het verminderen van de geïnduceerde spanning van de metalen afscherming of het verminderen van de circulatiestroom, de eenaderige kabel moet worden gerangschikt in een gelijkzijdige driehoek met de buitenmantel dicht bij elkaar, en de XLPE-geïsoleerde kabel met een geleiderdoorsnede van 240 mm2 - 300 mm2 moet worden vastgemaakt met niet-magnetische banden met intervallen van 1M. Voor secties van 400 mm2 en meer kan het aanhaalinterval op passende wijze worden vergroot, maar de dikte of breedte van de kabelbinder moet worden versterkt. In de buurt van de gelijkzijdige driehoeksopstelling is het meer geschikt voor het aanbrengen van kabels op kabelgeulen of tunnelsteunen.
3. Vanuit de overweging om het circulerende stroomverlies te elimineren en het stroomvoerende vermogen van de kabel niet te verminderen, moet de aardingsmethode van het ene uiteinde van de metalen afschermingslaag van de kabel worden aanbevolen.
4. Het ene uiteinde van de metalen afschermingslaag is geaard en de berekende en gemeten geïnduceerde spanning van het niet-geaarde uiteinde mag 50V niet overschrijden; als deze groter is dan 50V, moet een schedebeschermer worden geïnstalleerd.
5. Voor directe begraving, vooral wanneer het grondwaterpeil hoog is, moet een PE-buitenmantel of een ander elastomeer (neopreen, chloorgesulfoneerd polyethyleen of vergelijkbaar polymeer-gebaseerd) mantelmengsel worden gebruikt, code (SE) ).