1. محاسبه ولتاژ فرکانس قدرت ناشی از یک هسته فلزی کابلی
هنگامی که سیم هسته کابل تک هسته ای جریان عبور می کند، تحت عمل میدان الکتریکی متناوب، لایه محافظ فلزی باید نیروی الکتروموتری خاصی را القا کند. هنگامی که کابل سه هسته ای بار متعادلی داشته باشد، بردار جریان سه فاز و پتانسیل القایی روی سپر فلزی صفر به صفر ابرتسیم می شوند، بنابراین هر دو انتهای آن می توانند زمین دار شوند. فاصله مشخصی بین هر فاز از کابل تک هسته ای وجود دارد، و پتانسیل القایی را نمی توان لغو کرد. بزرگی ولتاژ القایی لایه محافظ فلزی متناسب با طول کابل و جریان بار هسته است، و همچنین مربوط به فاصله مرکز آرایش کابل و قطر متوسط لایه محافظ فلزی است.
۱- هنگامی که کابل ها در یک مثلث اضلاع چیده می شوند، ولتاژ القایی به ازای هر واحد طول سپر فلزی را می توان با توجه به فرمول زیر محاسبه کرد:
فرمول 1 جریان --- بار، فاصله مرکز S---Cable، قطر D---Average از کابل فلز لایه محافظ
با در نظر گرفتن YJSY-8.7/15kV-1×300mm, 2 کابل تک هسته ای به عنوان مثال, قطر متوسط لایه محافظ کابل 40mm, و ضخامت sheath پی وی سی 3.6mm. هنگامی که کابل ها به شکل «پین» مرتب می شوند و جریان بار ۲۰۰A است، کابل به صورت کابل محاسبه می شود. ولتاژ القایی شث ۱۰٫۷ ولت در هر کیلومتر است. ۲- هنگامی که کابل های سه فاز به صورت افقی مرتب می شوند، فاصله بین کابل ها برابر است، و ولتاژ القایی به ازای هر واحد طول سپر فلزی را می توان به صورت زیر محاسبه کرد:
فرمول های ۲، ۳، و ۴ هنگامی که کابل های سه فاز به صورت افقی مرتب می شوند و شرایط دیگر با ۱ یکسان هستند، ولتاژ القایی فاز جانبی ۱۶٫۹ ولت در هر کیلومتر است، و ولتاژ القایی فاز میانی ۱۰٫۷ ولت در هر کیلومتر است؛ هنگامی که فاصله کابل ۲۰۰ میلی متر باشد، محاسبه می شود که ولتاژ القایی فاز جانبی ۳۶٫۱ ولت در هر کیلومتر است، و ولتاژ القایی فاز میانی ۳۱ ولت در هر کیلومتر است. ولتاژ القایی فاز جانبی بالاتر از ولتاژ القایی فاز میانی است.
از محاسبه بالا می توان دید که:
(1) هنگامی که طول کابل و جریان کار بزرگ است، ولتاژ القایی ممکن است به مقدار زیادی برسد.
(2) هنگامی که کابل ها در یک مثلث نزدیک چیده می شوند، ولتاژ القایی کوچکترین است. هنگامی که فاصله بین کابل ها افزایش می یابد و موقعیت نسبی تغییر می کند، ولتاژ القایی بر این اساس تغییر خواهد کرد. علاوه بر این، تخم گذاری کابل های چند مداره در همان مسیر بر ولتاژ القایی نیز تأثیر خواهد داشت.
2. اندازه گیری و تجزیه و تحلیل جریان گردش لایه محافظ
هنگامی که هر دو پایان به طور مستقیم زمین دار شوند، یک جریان گردشی در لایه محافظ به دلیل ولتاژ القای الکترومغناطیسی تولید خواهد شد. اندازه جریان گردشی عمدتاً مربوط به اجعل خود القا و impedance استشهاد متقابل لایه محافظ است. است که به مقاومت لایه محافظ، قطر، فاصله کابل ها و غیره مربوط می شود.
در حال حاضر تک طول کابل تک هسته ای ۳۰۰ میلی متری۲ مورد استفاده در دالیان بیش از ۲۰۰ کیلومتر بوده است. روش کابل گذاری عمدتاً دفن مستقیم است و توسط شیارهای بتنی محافظت می شود. تمام لایه های محافظ فلزی در هر دو انتهای زمین دار می شوند. خط اندازه گیری شده در زیر خط اصلی کابل گذاشته شده در امتداد جاده Jiefang است. کابل سه فاز به شکل «پین» با کراوات کابلی هر ۳ تا ۳٫۵ متر محدود می شود و برخی از هسته های بین دو نقطه اتصال پخش می شوند و به صورت افقی قرار می گیرند. دو کابل در کنار هم در هر مخزن بتن گذاشته شده است. ما جریان گردش لایه محافظ کابل جاده جیفانگ را اندازه گیری کرده اند. مقادیر جریان گردش اندازه گیری شده در جدول زیر نشان داده شده است.
فرم 1 T
قادر به 1. جدول 1 خط نام پیروزی خط هنگگانگ خط Taoyuan خط Lingqian خط
جریان بار (A) 160 50 100 140
طول کابل (متر) 125 125 298 1059 در گردش ارزش فعلی (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
از مقدار اندازه گیری شده دیده می شود که جریان گردشی به ۱۰ تا ۲۰٪ جریان بار می رسد. وجود جریان گردشی لایه محافظ باعث گرم شدن و از دست دادن قدرت لایه محافظ می شود که این باعث کاهش ظرفیت انتقال کابل می شود. بنابراین لازم است اقداماتی برای کاهش یا از بین بردن این جریان در گردش انجام شود.
مقدار اندازه گیری شده نیز منعکس کننده این است که مقدار جریان در گردش با افزایش طول کابل و جریان بار به طور مطلق افزایش نمی یابد. نشان می دهد که تأثیر آرایش سه هسته ای کابل بر ولتاژ القایی را نمی توان نادیده گرفت.
3. انتخاب فلز محافظ روش زمین
1. استفاده از روش grounding مستقیم در هر دو پایان
هنگامی که دو انتهای sheath فلزی یک کابل تک هسته ای 10kV زمین دار می شوند، جریان در گردش خیلی بزرگ نیست زیرا مانع از این که این ضایح به اندازه کابل های بالای 35kV کوچک نیست. با توجه به اطلاعات مربوطه، هنگامی که هر دو انتهای یک کابل با ولتاژ بالا بالای ۳۵kV زمین گیر می شوند، جریان گردشی sheath می تواند به ۵۰٪-۹۰٪ جریان هسته برسد که این باعث گرم شدن و کاهش جدی ظرفیت حمل جریان کابل خواهد شد. تجربه ساخت و ساز بیشتری در راه زمین هر دو انتهای sheath فلزی کابل تک هسته ای 10kV وجود دارد. بسیاری از حلقه های کابل 10kV وجود دارد, و grounding مستقیم را کاهش می دهد پیکربندی و نگهداری از تجهیزات کمکی, و همچنین امن تر برای اپراتورها. بنابراین استفاده از زمین در هر دو پایان مزایای خاصی دارد. ادامه استفاده از روش زمین سازی مستقیم در هر دو پایان، و ولتاژ القایی از sheath باید تا آنجا که ممکن است کاهش می یابد تا از دست دادن خط به سطح قابل قبولی برای بهره برداری برسد. راه موثرتر این است که هسته های سه فاز را نزدیک آرایش مثلث هم ارزی نگه دارید. بعد از اینکه کابل ها گذاشته شدند، هر ۱ متر یک بار آن ها را با پیوندهای کابلی غیر فرمغناطی گره می زنند.
۲- یک روش زمینی سازی انتهایی One end grounding به این معنی است که سپر فلزی یک انتهای خط کابلی مستقیماً زمین دار است و سپر فلزی انتهای دیگر به زمین باز است و به هم پیوسته نیست. به طور کلی باید در یک انتهای انتهای اتصال خط سربار زمین زده شود تا زمانی که خط توسط رعد و برق زده می شود، شورش بیش از حد را کاهش دهد. پس از اینکه یک پایان زمین دار شد، جریان گردشی را می توان از بین برد و از دست دادن خط را می توان کاهش داد. با این حال، انتهای باز در طول عمل طبیعی ولتاژهای القایی دارند. در طول حملات رعد و برق و عملیات، بیش از حد تکانه بالا ممکن است در انتهای باز سپرهای فلزی رخ دهد. هنگامی که یک حادثه مدار کوتاه در سیستم رخ می دهد و جریان مدار کوتاه از طریق سیم هسته جریان می کند، ولتاژ ناشی از فرکانس با قدرت بالا نیز ممکن است در انتهای بدون زمین سپر فلزی ظاهر شود. هنگامی که پرده بیرون کابل نمی تواند در برابر این شورش بیش از حد مقاومت کند و آسیب می بیند، باعث زمین دار شدن چند نقطه ای از sheath فلزی خواهد شد. بنابراین این روش زمانی باید مورد استفاده قرار گیرد که فاصله خط کوتاه باشد و ولتاژ القایی طبیعی در هر مکان غیر زمینی روی شث فلزی کوچک باشد.
3. یک انتهای زمین، و انتهای دیگر توسط محافظ sheath زمین. به منظور جلوگیری از شورش بیش از حد در انتهای باز سپر فلزی از نفوذ به پرده بیرون زمانی که یک انتهای سپر فلزی زمین دار است، نصب یک محافظ پرده در انتهای باز یک اقدام موثر برای محدود کردن بیش از حد شورش از sheath است. محافظان تحت شرایط عملیاتی طبیعی مقاومت بالاتری از خود نشان می دهند. هنگامی که یک شورش بیش از حد تکانه بر روی پرده وجود دارد، محافظ مقاومت کوچکی را ارائه می دهد. در این زمان ولتاژی که بر روی شث فلزی عمل می کند، ولتاژ باقی مانده محافظ است.
چهارم. نتیجه گیری و توصیه ها
1. در شهرهای بزرگ و شهرهای توسعه یافته اقتصادی، که در آن تراکم بار بالا است و 10KV سه هسته ای 240mm2XLPE کابل عایق نمی تواند نیازهای ظرفیت منبع تغذیه را برآورده کند، کابل های تک هسته ای 300، 400، 500mm2 و بالاتر باید مورد استفاده قرار گیرد برای افزایش ظرفیت منبع تغذیه. لایه محافظ فلزی کابل تک هسته ای باید ساختار سیم مسی زخم اندک اتخاذ کند، و مقطع آن با توجه به مقدار جریان اتصال کوتاه دو فاز در نقاط مختلف سیستم نصب تعیین می شود. دالیان یک هادی مسی ۳۵ میلی متری است. استفاده از کابل های تک هسته ای می تواند تعداد مفاصل در خط را تا حد زیادی کاهش دهد، و مفاصل سه فاز را به مفاصل تک فاز تغییر دهد و آب بندی مشترک را ساده تر و قابل اعتمادتر کند.
۲. با توجه به کاهش ولتاژ القایی سپر فلزی و یا کاهش جریان گردشی، کابل تک هسته ای باید در یک مثلث همسان با شیث بیرون نزدیک به یکدیگر چیده شود و کابل عایق XLPE با مقطع هادی ۲۴۰ میلی متر ۲ - ۳۰۰ میلی متر۲ باید با نوارهای غیر مغناطیسی در فواصل ۱M بسته شود. برای بخش های ۴۰۰ میلی متر۲ به بالا می توان فاصله سفت کننده را به طور مناسب بزرگ کرد اما ضخامت یا عرض کراوات کابلی باید تقویت شود. نزدیک به آرایش مثلث هم ارزی، برای تنظیم کابل ها بر روی سنگرهای کابلی یا پشتیبانی تونل مناسب تر است.
3. از در نظر گرفتن از بین بردن از دست دادن جریان در گردش و کاهش ظرفیت حمل فعلی کابل، روش زمینه سازی از یک انتهای لایه محافظ فلزی از کابل باید حمایت شود.
4. یک انتهای لایه محافظ فلز زمین، و محاسبه و اندازه گیری ولتاژ القایی از انتهای غیر زمینی نباید بیش از 50V؛ اگر بزرگتر از 50 ولت باشد، باید یک محافظ شث نصب شود.
5. برای دفن مستقیم، به خصوص که در آن سطح آب زیرزمینی بالا است، PE از پوشش یا الاستومر دیگر (نئوپرن، پلی اتیلن کلروulfonated و یا مشابه پلیمر مبتنی بر) مخلوط شن باید مورد استفاده قرار گیرد، کد (SE) ).
