1. Berechnung der durch die Netzfrequenz induzierten Spannung des Metallmantels des einadrigen Kabels
Wenn der Kerndraht des einadrigen Kabels unter der Wirkung des elektrischen Wechselfeldes Strom durchlässt, muss die metallische Abschirmschicht eine bestimmte elektromotorische Kraft induzieren. Bei symmetrischer Belastung des dreiadrigen Kabels überlagern sich der dreiphasige Stromvektor und das induzierte Potenzial auf dem Nullmetallschirm zu Null, sodass beide Enden geerdet werden können. Zwischen jeder Phase des einadrigen Kabels besteht ein bestimmter Abstand, und das induzierte Potenzial kann nicht aufgehoben werden. Die Größe der induzierten Spannung der metallischen Abschirmschicht ist proportional zur Länge des Kabels und zum Laststrom des Kerns und hängt auch mit dem Mittenabstand der Kabelanordnung und dem durchschnittlichen Durchmesser der metallischen Abschirmschicht zusammen.
1. Bei Anordnung der Kabel in einem gleichseitigen Dreieck kann die induzierte Spannung pro Längeneinheit des Metallschirms nach folgender Formel berechnet werden:
Formel 1 I---Laststrom, S---Kabelmittenabstand, D---Durchschnittlicher Durchmesser der Metallabschirmschicht des Kabels
Am Beispiel eines YJSY-8.7/15kV-1×300 mm, 2 einadrigen Kabels beträgt der durchschnittliche Durchmesser der Kabelabschirmschicht 40 mm und die Dicke der PVC-Ummantelung 3,6 mm. Wenn die Kabel in Stiftform angeordnet sind und der Laststrom 200 A beträgt, wird das Kabel als Kabel berechnet. Die induzierte Spannung des Mantels beträgt 10,7 Volt pro Kilometer. 2. Wenn die dreiphasigen Kabel horizontal angeordnet sind, ist der Abstand zwischen den Kabeln gleich und die induzierte Spannung pro Längeneinheit der Metallabschirmung kann wie folgt berechnet werden:
Formeln 2, 3 und 4 Wenn die dreiphasigen Kabel horizontal angeordnet sind und die anderen Bedingungen die gleichen wie in 1 sind, beträgt die induzierte Spannung der Seitenphase 16,9 Volt pro Kilometer und die induzierte Spannung der mittleren Phase 10,7 Volt pro Kilometer Kilometer; Wenn der Kabelabstand 200 mm beträgt, wird berechnet, dass die induzierte Spannung der Seitenphase 36,1 Volt pro Kilometer und die induzierte Spannung der mittleren Phase 31 Volt pro Kilometer beträgt. Die seitenphaseninduzierte Spannung ist höher als die mittelphaseninduzierte Spannung.
Aus obiger Rechnung ist ersichtlich:
(1) Wenn die Kabellänge und der Arbeitsstrom groß sind, kann die induzierte Spannung einen großen Wert erreichen.
(2) Wenn die Kabel in einem engen Dreieck angeordnet sind, ist die induzierte Spannung am kleinsten. Wenn der Abstand zwischen den Kabeln zunimmt und sich die relative Position ändert, ändert sich die induzierte Spannung entsprechend. Darüber hinaus wirkt sich auch die Verlegung von Mehrkreiskabeln im selben Pfad auf die induzierte Spannung aus.
2. Messung und Analyse des Kreisstroms der Abschirmschicht
Wenn beide Enden direkt geerdet sind, wird aufgrund der elektromagnetischen Induktionsspannung ein Kreisstrom in der Abschirmschicht erzeugt. Die Größe des Kreisstroms hängt hauptsächlich von der Selbstinduktivitätsimpedanz und der Gegeninduktivitätsimpedanz der Abschirmschicht ab. Das heißt, es hängt vom Widerstand der Abschirmschicht, dem Durchmesser, dem Abstand der Kabel usw. ab.
Derzeit beträgt die Einzellänge des in Dalian verwendeten 300-mm2-Einleiterkabels mehr als 200 Kilometer. Die Kabelverlegung erfolgt hauptsächlich direkt erdverlegt und durch Betonrillen geschützt. Alle metallischen Abschirmschichten sind an beiden Enden geerdet. Die unten gemessene Linie ist die Hauptlinie des Kabels, das entlang der Jiefang Road verlegt wurde. Das dreiphasige Kabel wird alle 3-3,5 Meter mit einem Kabelbinder in einer "Stift" -Form gebunden, und einige der Adern zwischen den beiden Bindungspunkten werden ausgebreitet und horizontal angeordnet. In jedem Betonbehälter werden zwei Kabel nebeneinander verlegt. Wir haben den Umlaufstrom der Kabelabschirmschicht der Jiefang Road gemessen. Die gemessenen Kreisstromwerte sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.
Formular 1 T
in der Lage 1. Tabelle 1 Linienname Victory Line Honggang Line Taoyuan Line Lingqian Line
Laststrom (A) 160 50 100 140
Kabellänge (m) 125 125 298 1059 Kreisstromwert (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Aus dem gemessenen Wert ist ersichtlich, dass der Kreisstrom 10-20 Prozent des Laststroms erreicht. Das Vorhandensein des Kreisstroms der Abschirmschicht bewirkt, dass sich die Abschirmschicht erwärmt und an Leistung verliert, was die Übertragungskapazität des Kabels verringert. Daher ist es notwendig, Maßnahmen zu ergreifen, um diesen Kreisstrom zu reduzieren oder zu eliminieren.
Der gemessene Wert spiegelt auch wider, dass der Kreisstromwert nicht unbedingt mit zunehmender Kabellänge und Laststrom ansteigt. Es zeigt sich, dass der Einfluss der dreiadrigen Anordnung des Kabels auf die induzierte Spannung nicht zu vernachlässigen ist.
3. Auswahl der Erdungsmethode für die Metallabschirmung
1. Verwenden Sie die Methode der direkten Erdung an beiden Enden
Wenn die beiden Enden des Metallmantels eines einadrigen 10-kV-Kabels geerdet sind, ist der Kreisstrom nicht zu groß, da die Impedanz des Mantels nicht so klein ist wie die von Kabeln über 35 kV. Wenn beide Enden eines Hochspannungskabels über 35 kV geerdet sind, kann der Umlaufstrom des Mantels 50 % -90 Prozent des Kernstroms erreichen, was zu einer ernsthaften Erwärmung des Mantels führt die Strombelastbarkeit des Kabels verringern. Es gibt mehr Konstruktionserfahrung in Bezug auf die Erdung beider Enden des Metallmantels eines einadrigen 10-kV-Kabels. Es gibt viele 10-kV-Kabelschleifen, und die direkte Erdung reduziert die Konfiguration und Wartung von Zusatzgeräten und ist auch sicherer für die Bediener. Daher hat die beidseitige Erdung gewisse Vorteile. Verwenden Sie weiterhin die Methode der direkten Erdung an beiden Enden, und die induzierte Spannung der Ummantelung muss so weit wie möglich reduziert werden, damit der Leitungsverlust ein für den Betrieb akzeptables Niveau erreicht. Der effektivere Weg besteht darin, die dreiphasigen Kerne nahe an der gleichseitigen Dreiecksanordnung zu halten. Binden Sie die Kabel nach dem Verlegen alle 1 Meter mit nicht ferromagnetischen Kabelbindern zusammen.
2. Erdungsmethode an einem Ende Erdung an einem Ende bedeutet, dass die Metallabschirmung an einem Ende der Kabelleitung direkt geerdet ist und die Metallabschirmung am anderen Ende zur Erde hin offen und nicht verbunden ist. Im Allgemeinen sollte es an einem Ende des Anschlussendes der Freileitung geerdet werden, um die Überspannung zu reduzieren, wenn die Leitung von einem Blitz getroffen wird. Nachdem ein Ende geerdet ist, kann der Umlaufstrom des Mantels eliminiert und der Leitungsverlust reduziert werden. Die offenen Enden haben jedoch während des normalen Betriebs induzierte Spannungen. Bei Blitzschlag und Betrieb können an den offenen Enden von Metallschirmen hohe Impulsüberspannungen auftreten. Wenn im System ein Kurzschluss auftritt und der Kurzschlussstrom durch den Kerndraht fließt, kann auch am nicht geerdeten Ende der Metallabschirmung eine induzierte Hochfrequenzspannung auftreten. Wenn der Außenmantel des Kabels dieser Überspannung nicht standhalten kann und beschädigt ist, führt dies zu einer Mehrpunkterdung des Metallmantels. Daher sollte diese Methode verwendet werden, wenn der Leitungsabstand kurz ist und die normale induzierte Spannung an einer nicht geerdeten Stelle des Metallmantels gering ist.
3. Ein Ende ist geerdet und das andere Ende ist durch einen Mantelschutz geerdet. Um zu verhindern, dass die Überspannung am offenen Ende des Metallschirms den Außenmantel durchdringt, wenn ein Ende des Metallschirms geerdet ist, ist die Installation eines Mantelschutzes am offenen Ende eine wirksame Maßnahme, um die Überspannung des Mantels zu begrenzen. Protektoren weisen unter normalen Betriebsbedingungen einen höheren Widerstand auf. Wenn am Mantel eine Impulsüberspannung anliegt, stellt der Protektor einen kleinen Widerstand dar. Zu diesem Zeitpunkt ist die auf die Metallhülle wirkende Spannung die Restspannung des Schutzes.
IV. SCHLUSSFOLGERUNGEN UND EMPFEHLUNGEN
1. In Großstädten und wirtschaftlich entwickelten Städten, in denen die Lastdichte hoch ist und das dreiadrige 240 mm2 XLPE-isolierte 10-kV-Kabel die Anforderungen an die Stromversorgungskapazität nicht erfüllen kann, sollten einadrige Kabel mit 300, 400, 500 mm2 und mehr verwendet werden, um dies zu erhöhen die Stromversorgungskapazität. Die Metallabschirmungsschicht des einadrigen Kabels muss eine spärlich gewickelte Kupferdrahtstruktur annehmen, und ihr Querschnitt muss gemäß dem zweiphasigen Kurzschlussstromwert an verschiedenen Punkten des Installationssystems bestimmt werden. Dalian ist ein 35 mm2 Kupferleiter. Die Verwendung von einadrigen Kabeln kann die Anzahl der Verbindungen in der Leitung erheblich reduzieren und die Dreiphasenverbindungen in Einphasenverbindungen umwandeln, wodurch die Verbindungsabdichtung einfacher und zuverlässiger wird.
2. Um die induzierte Spannung der Metallabschirmung zu reduzieren oder den Kreisstrom zu reduzieren, sollte das einadrige Kabel in einem gleichseitigen Dreieck mit dem Außenmantel nahe beieinander angeordnet werden und das VPE-isolierte Kabel mit einem Leiterquerschnitt von 240 mm2 - 300 mm2 sollten mit nichtmagnetischen Bändern in Abständen von 1 m befestigt werden. Bei Querschnitten ab 400 mm2 kann das Anzugsintervall entsprechend vergrößert werden, jedoch sollte die Dicke oder Breite des Kabelbinders verstärkt werden. In der Nähe der gleichseitigen Dreiecksanordnung eignet es sich eher zum Anordnen von Kabeln auf Kabelgräben oder Tunnelstützen.
3. Aus der Überlegung heraus, den Kreisstromverlust zu eliminieren und die Strombelastbarkeit des Kabels nicht zu verringern, sollte die Erdungsmethode an einem Ende der metallischen Abschirmschicht des Kabels befürwortet werden.
4. Ein Ende der Metallabschirmschicht ist geerdet, und die berechnete und gemessene induzierte Spannung des nicht geerdeten Endes sollte 50 V nicht überschreiten. wenn sie größer als 50 V ist, sollte ein Mantelschutz installiert werden.
5. Bei direkter Erdverlegung, insbesondere bei hohem Grundwasserspiegel, sollte ein PE-Außenmantel oder eine andere Mantelmischung aus Elastomer (Neopren, chlorsulfoniertes Polyethylen oder ähnliche Polymere) verwendet werden, Code (SE) ).
