1. Cálculo da tensão induzida por frequência de energia da bainha metálica do cabo de núcleo único
Quando o fio do núcleo do cabo monopolar passa corrente, sob a ação do campo elétrico alternado, a camada de blindagem metálica deve induzir uma certa força eletromotriz. Quando o cabo tripolar tem uma carga balanceada, o vetor de corrente trifásico e o potencial induzido na blindagem metálica zero são sobrepostos a zero, de modo que ambas as extremidades podem ser aterradas. Existe uma certa distância entre cada fase do cabo monopolar e o potencial induzido não pode ser cancelado. A magnitude da tensão induzida da camada de blindagem metálica é proporcional ao comprimento do cabo e à corrente de carga do núcleo, e também está relacionada à distância central do arranjo do cabo e ao diâmetro médio da camada de blindagem metálica.
1. Quando os cabos estão dispostos em um triângulo equilátero, a tensão induzida por unidade de comprimento da blindagem metálica pode ser calculada de acordo com a seguinte fórmula:
Fórmula 1 I---Corrente de carga, S---Distância do centro do cabo, D---Diâmetro médio da camada de blindagem de metal do cabo
Tomando como exemplo o cabo YJSY-8.7/15kV-1×300mm, 2 single-core, o diâmetro médio da camada de blindagem do cabo é de 40mm e a espessura da bainha de PVC é de 3,6mm. Quando os cabos estão dispostos em forma de “pino” e a corrente de carga é de 200A, o cabo é calculado como um cabo. A tensão induzida da bainha é de 10,7 volts por quilômetro. 2. Quando os cabos trifásicos são dispostos horizontalmente, a distância entre os cabos é igual, e a tensão induzida por unidade de comprimento da blindagem metálica pode ser calculada da seguinte forma:
Fórmulas 2, 3 e 4 Quando os cabos trifásicos estão dispostos horizontalmente e as outras condições são iguais a 1, a tensão induzida da fase lateral é de 16,9 volts por quilômetro e a tensão induzida da fase intermediária é de 10,7 volts por quilômetro. quilômetro; quando o espaçamento dos cabos é de 200 mm, calcula-se que a tensão induzida da fase lateral é de 36,1 volts por quilômetro, e a tensão induzida da fase intermediária é de 31 volts por quilômetro. A tensão induzida na fase lateral é maior do que a tensão induzida na fase média.
Pelo cálculo acima pode-se ver que:
(1) Quando o comprimento do cabo e a corrente de trabalho são grandes, a tensão induzida pode atingir um valor alto.
(2) Quando os cabos estão dispostos em um triângulo próximo, a tensão induzida é a menor. Quando a distância entre os cabos aumenta e a posição relativa muda, a tensão induzida mudará de acordo. Além disso, a colocação de cabos multicircuitos no mesmo caminho também afetará a tensão induzida.
2. Medição e análise da corrente circulante da camada de blindagem
Quando ambas as extremidades são aterradas diretamente, uma corrente circulante será gerada na camada de blindagem devido à tensão de indução eletromagnética. O tamanho da corrente circulante está relacionado principalmente à impedância de auto-indutância e impedância de indutância mútua da camada de blindagem. Ou seja, está relacionado com a resistência da camada de blindagem, o diâmetro, o espaçamento dos cabos, etc.
Atualmente, o comprimento único do cabo de núcleo único de 300 mm2 usado em Dalian é de mais de 200 quilômetros. O método de colocação de cabos é principalmente enterro direto e protegido por ranhuras de concreto. Todas as camadas de blindagem de metal são aterradas em ambas as extremidades. A linha medida abaixo é a linha principal do cabo colocado ao longo da Jiefang Road. O cabo trifásico é amarrado em forma de "pino" com uma braçadeira de cabo a cada 3-3,5 metros, e alguns dos núcleos entre os dois pontos de ligação são espalhados e colocados horizontalmente. Dois cabos são colocados lado a lado em cada tanque de concreto. Medimos a corrente circulante da camada de blindagem do cabo da Jiefang Road. Os valores de corrente circulante medidos são mostrados na tabela abaixo.
Formulário 1T
1. Tabela 1 Nome da linha Linha Vitória Linha Honggang Linha Taoyuan Linha Lingqian
Corrente de carga (A) 160 50 100 140
Comprimento do cabo (m) 125 125 298 1059 valor de corrente circulante (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Pode ser visto a partir do valor medido que a corrente circulante atinge 10-20 por cento da corrente de carga. A existência de corrente circulante da camada de blindagem faz com que a camada de blindagem aqueça e perca potência, o que reduz a capacidade de transmissão do cabo. Portanto, é necessário tomar medidas para reduzir ou eliminar essa corrente circulante.
O valor medido também reflete que o valor da corrente circulante não aumenta absolutamente com o aumento do comprimento do cabo e da corrente de carga. Isso mostra que a influência do arranjo tripolar do cabo na tensão induzida não pode ser ignorada.
3. Seleção do método de aterramento de blindagem metálica
1. Use o método de aterramento direto em ambas as extremidades
Quando as duas extremidades da bainha metálica de um cabo monopolar de 10kV são aterradas, a corrente circulante não é muito grande porque a impedância da bainha não é tão pequena quanto a dos cabos acima de 35kV. De acordo com informações relevantes, quando ambas as extremidades de um cabo de alta tensão acima de 35kV são aterradas, a corrente circulante da bainha pode atingir 50 por cento -90 por cento da corrente do núcleo, o que fará com que a bainha aqueça e gravemente reduzir a capacidade de transporte de corrente do cabo. Há mais experiência de construção na maneira de aterrar ambas as extremidades da bainha de metal do cabo de núcleo único de 10kV. Existem muitos loops de cabos de 10kV, e o aterramento direto reduz a configuração e manutenção de equipamentos auxiliares, além de ser mais seguro para os operadores. Portanto, o uso de aterramento em ambas as extremidades tem certas vantagens. Continue usando o método de aterramento direto em ambas as extremidades, e a tensão induzida da bainha deve ser reduzida o máximo possível para que a perda de linha atinja um nível aceitável para operação. A maneira mais eficaz é manter os núcleos trifásicos próximos ao arranjo do triângulo equilátero. Após a colocação dos cabos, amarre-os com braçadeiras não ferromagnéticas a cada 1 metro.
2. Método de aterramento de uma extremidade O aterramento de uma extremidade significa que a blindagem metálica de uma extremidade da linha do cabo é aterrada diretamente e a blindagem metálica da outra extremidade está aberta ao terra e não interconectada. Geralmente, ele deve ser aterrado em uma extremidade da extremidade de conexão da linha aérea para reduzir a sobretensão quando a linha for atingida por um raio. Depois que uma extremidade é aterrada, a corrente circulante da bainha pode ser eliminada e a perda de linha pode ser reduzida. No entanto, as extremidades abertas têm tensões induzidas durante a operação normal. Durante relâmpagos e operações, altas sobretensões de impulso podem ocorrer nas extremidades abertas das blindagens metálicas. Quando ocorre um acidente de curto-circuito no sistema e a corrente de curto-circuito flui através do fio do núcleo, uma tensão induzida de alta frequência também pode aparecer na extremidade não aterrada da blindagem de metal. Quando a bainha externa do cabo não puder suportar essa sobretensão e estiver danificada, isso causará aterramento multiponto da bainha de metal. Portanto, este método deve ser usado quando a distância da linha for curta e a tensão induzida normal em qualquer local não aterrado na bainha de metal for pequena.
3. Uma extremidade é aterrada e a outra extremidade é aterrada por um protetor de bainha. Para evitar que a sobretensão na extremidade aberta da blindagem metálica penetre na bainha externa quando uma extremidade da blindagem metálica estiver aterrada, a instalação de um protetor de bainha na extremidade aberta é uma medida eficaz para limitar a sobretensão da bainha. Os protetores apresentam maior resistência em condições normais de operação. Quando há uma sobretensão de impulso na bainha, o protetor apresenta uma pequena resistência. Neste momento, a tensão que atua na bainha metálica é a tensão residual do protetor.
4. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
1. Em grandes cidades e cidades economicamente desenvolvidas, onde a densidade de carga é alta e o cabo isolado de 10KV de três núcleos 240mm2XLPE não pode atender aos requisitos de capacidade de fornecimento de energia, cabos de núcleo único de 300, 400, 500mm2 e acima devem ser usados para aumentar a capacidade de alimentação. A camada de blindagem metálica do cabo unipolar deve adotar uma estrutura de fio de cobre escassamente enrolado, e sua seção transversal deve ser determinada de acordo com o valor da corrente de curto-circuito bifásico em diferentes pontos do sistema de instalação. Dalian é um condutor de cobre de 35 mm2. O uso de cabos monofásicos pode reduzir bastante o número de juntas na linha e transformar as juntas trifásicas em juntas monofásicas, tornando a vedação das juntas mais simples e confiável.
2. Considerando a redução da tensão induzida da blindagem metálica ou a redução da corrente circulante, o cabo unipolar deve ser disposto em um triângulo equilátero com a bainha externa próxima uma da outra, e o cabo isolado XLPE com seção transversal do condutor de 240 mm2 - 300 mm2 devem ser fixados com fitas não magnéticas em intervalos de 1M. Para seções de 400 mm2 e acima, o intervalo de aperto pode ser aumentado adequadamente, mas a espessura ou largura da braçadeira deve ser reforçada. Perto do arranjo triangular equilátero, é mais adequado para dispor cabos em valas de cabos ou suportes de túneis.
3. A partir da consideração de eliminar a perda de corrente circulante e não reduzir a capacidade de transporte de corrente do cabo, o método de aterramento de uma extremidade da camada de blindagem metálica do cabo deve ser defendido.
4. Uma extremidade da camada de blindagem metálica é aterrada, e a tensão induzida calculada e medida da extremidade não aterrada não deve exceder 50V; se for superior a 50V, deve ser instalado um protetor de bainha.
5. Para enterramento direto, especialmente onde o nível do lençol freático é alto, deve-se usar bainha externa de PE ou outra mistura de bainha de elastômero (neopreno, polietileno clorossulfonado ou à base de polímero similar), código (SE) ).
