1. Beräkning av effektfrekvensinducerad spänning för metallmantel med en kärna
När kärntråden i enkelkärnkabeln passerar ström, under verkan av det växlande elektriska fältet, måste metallskärmningsskiktet inducera en viss elektromotorisk kraft. När kabeln med tre kärnor har en balanserad belastning, överlagras trefasströmvektorn och den inducerade potentialen på nollmetallskärmen till noll, så att båda ändarna kan jordas. Det finns ett visst avstånd mellan varje fas i enledarkabeln och den inducerade potentialen kan inte avbrytas. Storleken på den inducerade spänningen hos metallskärmningsskiktet är proportionell mot kabelns längd och kärnans belastningsström, och är också relaterad till kabelarrangemangets centrumavstånd och medeldiametern hos metallskärmningsskiktet.
1. När kablarna är anordnade i en liksidig triangel kan den inducerade spänningen per längdenhet av metallskärmen beräknas enligt följande formel:
Formel 1 I---Belastningsström, S---Cable center distance, D---Genomsnittlig diameter på kabelns metallskärmande lager
Med YJSY-8.7/15kV-1×300 mm, 2 enkelkärnig kabel som ett exempel, är den genomsnittliga diametern på kabelskärmningsskiktet 40 mm och tjockleken på PVC-manteln är 3,6 mm. När kablarna är anordnade i form av "stift" och belastningsströmmen är 200A, beräknas kabeln som en kabel. Höljets inducerade spänning är 10,7 volt per kilometer. 2. När trefaskablarna är anordnade horisontellt är avståndet mellan kablarna lika, och den inducerade spänningen per längdenhet av metallskärmen kan beräknas enligt följande:
Formlerna 2, 3 och 4 När trefaskablarna är anordnade horisontellt och andra förhållanden är desamma som 1, är sidofasens inducerade spänning 16,9 volt per kilometer, och den inducerade spänningen för mellanfasen är 10,7 volt per kilometer. kilometer; när kabelavståndet är 200 mm, beräknas det att den inducerade spänningen för sidofasen är 36,1 volt per kilometer och den inducerade spänningen för mellanfasen är 31 volt per kilometer. Den sidofasinducerade spänningen är högre än den mellanfasinducerade spänningen.
Av ovanstående beräkning kan man se att:
(1) När kabellängden och arbetsströmmen är stora kan den inducerade spänningen nå ett stort värde.
(2) När kablarna är anordnade i en tät triangel är den inducerade spänningen den minsta. När avståndet mellan kablarna ökar och det relativa läget ändras kommer den inducerade spänningen att ändras i enlighet med detta. Dessutom kommer läggning av flerkretskablar i samma bana också att påverka den inducerade spänningen.
2. Mätning och analys av skärmskiktets cirkulerande ström
När båda ändarna är direktjordade kommer en cirkulerande ström att genereras i skärmskiktet på grund av den elektromagnetiska induktionsspänningen. Storleken på den cirkulerande strömmen är huvudsakligen relaterad till självinduktansimpedansen och ömsesidig induktansimpedans för skärmskiktet. Det vill säga, det är relaterat till motståndet hos skärmskiktet, diametern, avståndet mellan kablarna etc.
För närvarande har den enda längden på 300 mm2 enkelkärnig kabel som används i Dalian varit mer än 200 kilometer. Kabelläggningsmetoden är huvudsakligen direkt nedgrävning och skyddad av betongspår. Alla skärmskikt av metall är jordade i båda ändar. Linjen som mäts nedan är huvudlinjen för kabeln som lagts längs Jiefang Road. Trefaskabeln är bunden till en "stift"-form med ett buntband var 3-3,5 meter, och några av kärnorna mellan de två bindningspunkterna är utspridda och placerade horisontellt. Två kablar läggs sida vid sida i varje betongtank. Vi har mätt den cirkulerande strömmen för kabelskärmningsskiktet på Jiefang Road. De uppmätta cirkulationsströmvärdena visas i tabellen nedan.
Blankett 1 T
kunna 1. Tabell 1 Linjenamn Victory Line Honggang Line Taoyuan Line Lingqian Line
Lastström (A) 160 50 100 140
Kabellängd (m) 125 125 298 1059 cirkulerande strömvärde (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Det kan ses från det uppmätta värdet att den cirkulerande strömmen når 10-20 procent av belastningsströmmen. Förekomsten av den cirkulerande strömmen i skärmskiktet gör att skärmskiktet värms upp och förlorar effekt, vilket minskar kabelns överföringskapacitet. Därför är det nödvändigt att vidta åtgärder för att minska eller eliminera denna cirkulerande ström.
Det uppmätta värdet återspeglar också att cirkulationsströmvärdet inte ökar absolut med ökningen av kabellängd och lastström. Det visar att inverkan av kabelns trekärniga arrangemang på den inducerade spänningen inte kan ignoreras.
3. Val av jordningsmetod för metallskärmning
1. Använd metoden för direkt jordning i båda ändar
När de två ändarna av metallhöljet på en 10 kV enkelkärnig kabel är jordade, är cirkulationsströmmen inte för stor eftersom impedansen på manteln inte är lika liten som för kablar över 35 kV. Enligt relevant information, när båda ändarna av en högspänningskabel över 35 kV är jordade, kan höljets cirkulerande ström nå 50 procent -90 procent av kärnströmmen, vilket kommer att få manteln att värmas upp och allvarligt minska kabelns strömförande kapacitet. Det finns mer konstruktionserfarenhet i vägen för att jorda båda ändarna av metallmanteln på 10kV enkelkärnig kabel. Det finns många 10kV kabelslingor, och direkt jordning minskar konfigurationen och underhållet av extrautrustning och är också säkrare för operatörer. Därför har användningen av jordning i båda ändar vissa fördelar. Fortsätt att använda metoden för direkt jordning i båda ändarna, och den inducerade spänningen på manteln måste minskas så mycket som möjligt för att få linjeförlusten att nå en acceptabel nivå för drift. Det effektivare sättet är att hålla de trefasiga kärnorna nära det liksidiga triangelarrangemanget. Efter att kablarna har lagts, bind dem med icke-ferromagnetiska buntband var 1:e meter.
2. Ena änden jordning Ena änden jordning innebär att metallskärmen i ena änden av kabelledningen är direktjordad, och metallskärmen i den andra änden är öppen mot jorden och inte sammankopplad. I allmänhet bör den vara jordad i ena änden av luftledningens anslutningsände för att minska överspänningen när ledningen träffas av blixten. Efter att ena änden är jordad kan mantelns cirkulerande ström elimineras och linjeförlusten kan minskas. De öppna ändarna har emellertid inducerade spänningar under normal drift. Under blixtnedslag och operationer kan höga impulsöverspänningar uppstå vid de öppna ändarna av metallskärmar. När en kortslutningsolycka inträffar i systemet och kortslutningsströmmen flyter genom kärntråden, kan en högeffektsfrekvensinducerad spänning också uppträda vid den ojordade änden av metallskärmen. När kabelns yttre mantel inte tål denna överspänning och är skadad, kommer det att orsaka flerpunktsjordning av metallmanteln. Därför bör denna metod användas när ledningsavståndet är kort och den normala inducerade spänningen på alla icke-jordade ställen på metallmanteln är liten.
3. Ena änden är jordad och den andra är jordad av ett mantelskydd. För att förhindra att överspänningen i den öppna änden av metallskärmen tränger in i den yttre manteln när ena änden av metallskärmen är jordad, är installation av ett mantelskydd i den öppna änden en effektiv åtgärd för att begränsa överspänningen i manteln. Skydd uppvisar högre motstånd under normala driftsförhållanden. När det finns en impulsöverspänning på höljet ger skyddet ett litet motstånd. Vid denna tidpunkt är spänningen som verkar på metallhöljet skyddets restspänning.
IV. SLUTSATSER OCH REKOMMENDATIONER
1. I storstäder och ekonomiskt utvecklade städer, där belastningstätheten är hög och den 10KV trekärniga 240mm2XLPE-isolerade kabeln inte kan uppfylla strömförsörjningskapacitetskraven, bör enkelkärniga kablar på 300, 400, 500mm2 och högre användas för att öka strömförsörjningskapaciteten. Metallskärmningsskiktet på enkärnig kabel ska anta en glest lindad koppartrådstruktur, och dess tvärsnitt ska bestämmas enligt det tvåfasiga kortslutningsströmvärdet vid olika punkter i installationssystemet. Dalian är en 35 mm2 kopparledare. Användningen av enlediga kablar kan avsevärt minska antalet skarvar i linjen och ändra trefasfogarna till enfasförband, vilket gör fogtätningen enklare och mer tillförlitlig.
2. Med tanke på att minska den inducerade spänningen hos metallskärmen eller minska cirkulationsströmmen, bör den enledade kabeln anordnas i en liksidig triangel med den yttre manteln nära varandra, och den isolerade XLPE-kabeln med ett ledartvärsnitt på 240 mm2 - 300 mm2 ska fästas med icke-magnetiska tejper med intervaller på 1M. För sektioner på 400 mm2 och uppåt kan åtdragningsintervallet förstoras på lämpligt sätt, men buntbandets tjocklek eller bredd bör förstärkas. Nära det liksidiga triangelarrangemanget är det mer lämpligt för att arrangera kablar på kabelgravar eller tunnelstöd.
3. Från övervägandet av att eliminera den cirkulerande strömförlusten och inte minska kabelns strömkapacitet, bör jordningsmetoden för ena änden av kabelns metallskärmande skikt förespråkas.
4. Ena änden av metallskärmningsskiktet är jordad, och den beräknade och uppmätta inducerade spänningen för den icke-jordade änden bör inte överstiga 50V; om den är större än 50V bör ett mantelskydd installeras.
5. För direkt nedgrävning, särskilt där grundvattennivån är hög, bör PE-ytmantel eller annan elastomer (neopren, klorsulfonerad polyeten eller liknande polymerbaserad) mantelblandning användas, kod (SE) ).
