1. Calcolo della tensione indotta dalla frequenza di rete della guaina metallica del cavo unipolare
Quando il filo conduttore del cavo unipolare passa corrente, sotto l'azione del campo elettrico alternato, lo strato metallico schermante deve indurre una certa forza elettromotrice. Quando il cavo tripolare ha un carico bilanciato, il vettore di corrente trifase e il potenziale indotto sulla schermatura metallica zero sono sovrapposti a zero, quindi entrambe le estremità possono essere collegate a terra. C'è una certa distanza tra ciascuna fase del cavo unipolare e il potenziale indotto non può essere annullato. L'entità della tensione indotta dello strato schermante metallico è proporzionale alla lunghezza del cavo e alla corrente di carico del nucleo, ed è anche correlata all'interasse della disposizione del cavo e al diametro medio dello strato schermante metallico.
1. Quando i cavi sono disposti a triangolo equilatero, la tensione indotta per unità di lunghezza della schermatura metallica può essere calcolata secondo la seguente formula:
Formula 1 I---Corrente di carico, S---Interasse del cavo, D---Diametro medio dello strato di schermatura metallica del cavo
Prendendo come esempio un cavo unipolare YJSY-8.7/15kV-1×300 mm, 2, il diametro medio dello strato di schermatura del cavo è 40 mm e lo spessore della guaina in PVC è 3,6 mm. Quando i cavi sono disposti a forma di "pin" e la corrente di carico è 200A, il cavo viene calcolato come un cavo. La tensione indotta della guaina è di 10,7 volt per chilometro. 2. Quando i cavi trifase sono disposti orizzontalmente, la distanza tra i cavi è uguale e la tensione indotta per unità di lunghezza della schermatura metallica può essere calcolata come segue:
Formule 2, 3 e 4 Quando i cavi trifase sono disposti orizzontalmente e le altre condizioni sono uguali a 1, la tensione indotta della fase laterale è di 16,9 volt per chilometro e la tensione indotta della fase centrale è di 10,7 volt per chilometro; quando la distanza tra i cavi è di 200 mm, si calcola che la tensione indotta della fase laterale è di 36,1 volt per chilometro e la tensione indotta della fase centrale è di 31 volt per chilometro. La tensione indotta nella fase laterale è maggiore della tensione indotta nella fase intermedia.
Dal calcolo di cui sopra si evince che:
(1) Quando la lunghezza del cavo e la corrente di lavoro sono elevate, la tensione indotta può raggiungere un valore elevato.
(2) Quando i cavi sono disposti in un triangolo stretto, la tensione indotta è la più piccola. Quando la distanza tra i cavi aumenta e la posizione relativa cambia, la tensione indotta cambierà di conseguenza. Inoltre, la posa di cavi multicircuito nello stesso percorso influirà anche sulla tensione indotta.
2. Misura e analisi della corrente circolante dello strato schermante
Quando entrambe le estremità sono direttamente collegate a terra, viene generata una corrente circolante nello strato di schermatura a causa della tensione di induzione elettromagnetica. La dimensione della corrente circolante è principalmente correlata all'impedenza di autoinduttanza e all'impedenza di mutua induttanza dello strato schermante. Cioè, è correlato alla resistenza dello strato schermante, al diametro, alla spaziatura dei cavi, ecc.
Al momento, la lunghezza singola del cavo unipolare da 300 mm2 utilizzato a Dalian è stata di oltre 200 chilometri. Il metodo di posa dei cavi è principalmente l'interramento diretto e protetto da scanalature in calcestruzzo. Tutti gli strati di schermatura in metallo sono collegati a terra su entrambe le estremità. La linea misurata di seguito è la linea principale del cavo posato lungo Jiefang Road. Il cavo trifase è legato a forma di "pin" con una fascetta ogni 3-3,5 metri e alcuni dei nuclei tra i due punti di rilegatura sono distesi e posizionati orizzontalmente. Due cavi sono posati fianco a fianco in ogni vasca di cemento. Abbiamo misurato la corrente circolante dello strato di schermatura del cavo di Jiefang Road. I valori della corrente di circolazione misurata sono riportati nella tabella seguente.
Modulo 1 T
in grado 1. Tabella 1 Nome della linea Linea della Vittoria Linea Honggang Linea Taoyuan Linea Lingqian
Carica corrente (A) 160 50 100 140
Lunghezza cavo (m) 125 125 298 1059 valore corrente di circolazione (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Dal valore misurato si può vedere che la corrente circolante raggiunge il 10-20 percento della corrente di carico. L'esistenza della corrente circolante dello strato schermante fa sì che lo strato schermante si surriscaldi e perda potenza, riducendo la capacità di trasmissione del cavo. Pertanto, è necessario adottare misure per ridurre o eliminare questa corrente circolante.
Il valore misurato riflette anche che il valore della corrente circolante non aumenta assolutamente con l'aumento della lunghezza del cavo e della corrente di carico. Mostra che l'influenza della disposizione a tre fili del cavo sulla tensione indotta non può essere ignorata.
3. Selezione del metodo di messa a terra della schermatura metallica
1. Utilizzare il metodo di messa a terra diretta su entrambe le estremità
Quando le due estremità della guaina metallica di un cavo unipolare da 10 kV sono messe a terra, la corrente circolante non è eccessiva perché l'impedenza della guaina non è piccola come quella dei cavi superiori a 35 kV. Secondo le informazioni pertinenti, quando entrambe le estremità di un cavo ad alta tensione superiore a 35 kV sono messe a terra, la corrente di circolazione della guaina può raggiungere il 50 percento -90 percento della corrente del nucleo, provocando un riscaldamento grave della guaina ridurre la capacità di trasporto di corrente del cavo. C'è più esperienza di costruzione nel modo di mettere a terra entrambe le estremità della guaina metallica del cavo unipolare da 10 kV. Ci sono molti loop di cavi da 10 kV e la messa a terra diretta riduce la configurazione e la manutenzione delle apparecchiature ausiliarie ed è anche più sicura per gli operatori. Pertanto, l'uso della messa a terra su entrambe le estremità presenta alcuni vantaggi. Continuare a utilizzare il metodo della messa a terra diretta su entrambe le estremità e la tensione indotta della guaina deve essere ridotta il più possibile per fare in modo che la perdita di linea raggiunga un livello accettabile per il funzionamento. Il modo più efficace è mantenere i nuclei trifase vicini alla disposizione del triangolo equilatero. Dopo aver posato i cavi, legarli con fascette non ferromagnetiche ogni 1 metro.
2. Metodo di messa a terra di un'estremità La messa a terra di un'estremità significa che la schermatura metallica di un'estremità della linea del cavo è direttamente collegata a terra e la schermatura metallica dell'altra estremità è aperta a terra e non interconnessa. In genere, dovrebbe essere collegato a terra a un'estremità dell'estremità di connessione della linea aerea per ridurre la sovratensione quando la linea viene colpita da un fulmine. Dopo aver messo a terra un'estremità, la corrente circolante della guaina può essere eliminata e la perdita di linea può essere ridotta. Tuttavia, le estremità aperte hanno tensioni indotte durante il normale funzionamento. Durante i fulmini e le operazioni, possono verificarsi elevate sovratensioni impulsive alle estremità aperte degli schermi metallici. Quando si verifica un incidente di cortocircuito nel sistema e la corrente di cortocircuito scorre attraverso il filo conduttore, una tensione indotta ad alta frequenza può apparire anche all'estremità senza messa a terra dello schermo metallico. Quando la guaina esterna del cavo non è in grado di sopportare questa sovratensione ed è danneggiata, si verificherà una messa a terra multipunto della guaina metallica. Pertanto, questo metodo dovrebbe essere utilizzato quando la distanza della linea è breve e la normale tensione indotta in qualsiasi punto non collegato a terra sulla guaina metallica è piccola.
3. Un'estremità è collegata a terra e l'altra estremità è collegata a terra da un protettore della guaina. Per evitare che la sovratensione all'estremità aperta della schermatura metallica penetri nella guaina esterna quando un'estremità della schermatura metallica è collegata a terra, l'installazione di una protezione della guaina all'estremità aperta è una misura efficace per limitare la sovratensione della guaina. I protettori mostrano una maggiore resistenza in condizioni operative normali. Quando si verifica una sovratensione impulsiva sulla guaina, il protettore presenta una piccola resistenza. In questo momento, la tensione che agisce sulla guaina metallica è la tensione residua del protettore.
IV. CONCLUSIONI E RACCOMANDAZIONI
1. Nelle grandi città e nelle città economicamente sviluppate, dove la densità di carico è elevata e il cavo isolato da 10KV a tre conduttori da 240 mm2XLPE non può soddisfare i requisiti di capacità di alimentazione, per aumentare è necessario utilizzare cavi unipolari da 300, 400, 500 mm2 e oltre la capacità di alimentazione. Lo strato di schermatura metallica del cavo unipolare deve adottare una struttura di filo di rame a avvolgimento sparso e la sua sezione trasversale deve essere determinata in base al valore della corrente di cortocircuito bifase in diversi punti del sistema di installazione. Dalian è un conduttore in rame da 35 mm2. L'uso di cavi unipolari può ridurre notevolmente il numero di giunti nella linea e trasformare i giunti trifase in giunti monofase, rendendo la sigillatura del giunto più semplice e affidabile.
2. Considerando la riduzione della tensione indotta della schermatura metallica o la riduzione della corrente circolante, il cavo unipolare deve essere disposto a triangolo equilatero con la guaina esterna ravvicinata, ed il cavo isolato in XLPE con sezione del conduttore di 240 mm2 - 300 mm2 devono essere fissati con nastri non magnetici a intervalli di 1 M. Per sezioni di 400 mm2 e oltre, l'intervallo di serraggio può essere opportunamente ampliato, ma è necessario rafforzare lo spessore o la larghezza della fascetta. Vicino alla disposizione a triangolo equilatero, è più adatto per la disposizione dei cavi su trincee o supporti di tunnel.
3. Dalla considerazione di eliminare la perdita di corrente circolante e di non ridurre la capacità di trasporto di corrente del cavo, si dovrebbe sostenere il metodo di messa a terra di un'estremità dello strato di schermatura metallica del cavo.
4. Un'estremità dello strato di schermatura metallica è collegata a terra e la tensione indotta calcolata e misurata dell'estremità non collegata a terra non deve superare i 50 V; se è maggiore di 50V, è necessario installare una guaina di protezione.
5. Per l'interramento diretto, soprattutto dove il livello della falda freatica è elevato, utilizzare guaine esterne in PE o altre miscele di guaine elastomeriche (neoprene, polietilene clorosolfonato o simili polimeri), codice (SE) ).