1. Cálculo del voltaje inducido por frecuencia industrial de la cubierta metálica del cable de un solo núcleo
Cuando el alambre central del cable de un solo núcleo pasa corriente, bajo la acción del campo eléctrico alterno, la capa de blindaje de metal debe inducir una cierta fuerza electromotriz. Cuando el cable de tres núcleos tiene una carga balanceada, el vector de corriente trifásico y el potencial inducido en el blindaje de metal cero se superponen a cero, por lo que ambos extremos pueden conectarse a tierra. Hay una cierta distancia entre cada fase del cable de un solo núcleo y el potencial inducido no se puede cancelar. La magnitud del voltaje inducido de la capa de blindaje de metal es proporcional a la longitud del cable y la corriente de carga del núcleo, y también está relacionada con la distancia entre centros de la disposición del cable y el diámetro promedio de la capa de blindaje de metal.
1. Cuando los cables están dispuestos en un triángulo equilátero, la tensión inducida por unidad de longitud de la pantalla metálica puede calcularse según la siguiente fórmula:
Fórmula 1 I---Corriente de carga, S---Distancia del centro del cable, D---Diámetro promedio de la capa de blindaje de metal del cable
Tomando como ejemplo el cable de un solo núcleo YJSY-8.7/15kV-1×300 mm, 2, el diámetro promedio de la capa de blindaje del cable es de 40 mm y el grosor de la cubierta de PVC es de 3,6 mm. Cuando los cables están dispuestos en forma de "pin" y la corriente de carga es de 200 A, el cable se calcula como un cable. El voltaje inducido de la vaina es de 10,7 voltios por kilómetro. 2. Cuando los cables trifásicos están dispuestos horizontalmente, la distancia entre los cables es igual y el voltaje inducido por unidad de longitud del blindaje metálico se puede calcular de la siguiente manera:
Fórmulas 2, 3 y 4 Cuando los cables trifásicos están dispuestos horizontalmente y las demás condiciones son las mismas que en 1, el voltaje inducido de la fase lateral es de 16,9 voltios por kilómetro y el voltaje inducido de la fase intermedia es de 10,7 voltios por kilómetro. kilómetro; cuando el espacio entre cables es de 200 mm, se calcula que el voltaje inducido de la fase lateral es de 36,1 voltios por kilómetro y el voltaje inducido de la fase intermedia es de 31 voltios por kilómetro. El voltaje inducido de fase lateral es más alto que el voltaje inducido de fase media.
Del cálculo anterior se puede ver que:
(1) Cuando la longitud del cable y la corriente de trabajo son grandes, el voltaje inducido puede alcanzar un valor alto.
(2) Cuando los cables están dispuestos en un triángulo cerrado, el voltaje inducido es el más pequeño. Cuando la distancia entre los cables aumenta y la posición relativa cambia, el voltaje inducido cambiará en consecuencia. Además, el tendido de cables multicircuito en el mismo trayecto también afectará a la tensión inducida.
2. Medición y análisis de la corriente circulante de la capa de blindaje.
Cuando ambos extremos están directamente conectados a tierra, se generará una corriente circulante en la capa de blindaje debido al voltaje de inducción electromagnética. El tamaño de la corriente circulante se relaciona principalmente con la impedancia de autoinducción y la impedancia de inductancia mutua de la capa de blindaje. Es decir, está relacionado con la resistencia de la capa de blindaje, el diámetro, el espaciamiento de los cables, etc.
En la actualidad, la longitud única del cable de un solo núcleo de 300 mm2 utilizado en Dalian ha sido de más de 200 kilómetros. El método de tendido de cables es principalmente enterrado directo y protegido por ranuras de hormigón. Todas las capas de blindaje de metal están conectadas a tierra en ambos extremos. La línea que se mide a continuación es la línea principal del cable tendido a lo largo de Jiefang Road. El cable trifásico se une en forma de "clavija" con una brida cada 3-3,5 metros, y algunos de los núcleos entre los dos puntos de unión se extienden y se colocan horizontalmente. Se colocan dos cables uno al lado del otro en cada tanque de hormigón. Hemos medido la corriente circulante de la capa de blindaje del cable de Jiefang Road. Los valores de corriente circulante medidos se muestran en la siguiente tabla.
Forma 1 T
1. Tabla 1 Nombre de la línea Línea de la Victoria Línea Honggang Línea Taoyuan Línea Lingqian
Corriente de carga (A) 160 50 100 140
Longitud del cable (m) 125 125 298 1059 valor de corriente circulante (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Se puede ver a partir del valor medido que la corriente circulante alcanza el 10-20 por ciento de la corriente de carga. La existencia de la corriente circulante de la capa de blindaje hace que la capa de blindaje se caliente y pierda potencia, lo que reduce la capacidad de transmisión del cable. Por lo tanto, es necesario tomar medidas para reducir o eliminar esta corriente circulante.
El valor medido también refleja que el valor de la corriente circulante no aumenta absolutamente con el aumento de la longitud del cable y la corriente de carga. Muestra que la influencia de la disposición de tres núcleos del cable en el voltaje inducido no puede ignorarse.
3. Selección del método de puesta a tierra del blindaje metálico
1. Utilice el método de puesta a tierra directa en ambos extremos
Cuando los dos extremos de la cubierta metálica de un cable de un solo núcleo de 10 kV están conectados a tierra, la corriente circulante no es demasiado grande porque la impedancia de la cubierta no es tan pequeña como la de los cables de más de 35 kV. De acuerdo con información relevante, cuando ambos extremos de un cable de alto voltaje por encima de 35kV están conectados a tierra, la corriente circulante de la vaina puede alcanzar el 50 por ciento -90 por ciento de la corriente del núcleo, lo que hará que la vaina se caliente y seriamente reducir la capacidad de conducción de corriente del cable. Hay más experiencia en la construcción en la forma de poner a tierra ambos extremos de la cubierta metálica del cable de un solo núcleo de 10 kV. Hay muchos bucles de cable de 10 kV y la puesta a tierra directa reduce la configuración y el mantenimiento de los equipos auxiliares y también es más segura para los operadores. Por lo tanto, el uso de puesta a tierra en ambos extremos tiene ciertas ventajas. Continúe usando el método de puesta a tierra directa en ambos extremos, y el voltaje inducido de la cubierta debe reducirse tanto como sea posible para que la pérdida de la línea alcance un nivel aceptable para la operación. La forma más efectiva es mantener los núcleos trifásicos cerca de la disposición del triángulo equilátero. Después de colocar los cables, átelos con bridas no ferromagnéticas cada 1 metro.
2. Método de conexión a tierra de un extremo La conexión a tierra de un extremo significa que la pantalla metálica de un extremo de la línea del cable está directamente conectada a tierra, y la pantalla metálica del otro extremo está abierta a tierra y no está interconectada. Por lo general, debe conectarse a tierra en un extremo del extremo de conexión de la línea aérea para reducir la sobretensión cuando cae un rayo sobre la línea. Después de conectar a tierra un extremo, se puede eliminar la corriente circulante de la cubierta y se puede reducir la pérdida de línea. Sin embargo, los extremos abiertos tienen voltajes inducidos durante la operación normal. Durante las caídas y operaciones de rayos, pueden ocurrir sobretensiones de alto impulso en los extremos abiertos de las pantallas metálicas. Cuando ocurre un accidente de cortocircuito en el sistema y la corriente de cortocircuito fluye a través del cable central, también puede aparecer un voltaje inducido de alta frecuencia en el extremo no conectado a tierra del blindaje metálico. Cuando la cubierta exterior del cable no puede soportar esta sobretensión y está dañada, provocará una conexión a tierra multipunto de la cubierta metálica. Por lo tanto, este método se debe usar cuando la distancia de la línea es corta y el voltaje inducido normal en cualquier lugar no conectado a tierra en la cubierta metálica es pequeño.
3. Un extremo está conectado a tierra y el otro extremo está conectado a tierra mediante un protector de vaina. Para evitar que la sobretensión en el extremo abierto de la pantalla metálica penetre en la cubierta exterior cuando un extremo de la pantalla metálica está conectado a tierra, la instalación de un protector de cubierta en el extremo abierto es una medida eficaz para limitar la sobretensión de la cubierta. Los protectores presentan una mayor resistencia en condiciones normales de funcionamiento. Cuando hay un impulso de sobretensión en la vaina, el protector presenta una pequeña resistencia. En este momento, el voltaje que actúa sobre la cubierta metálica es el voltaje residual del protector.
IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1. En ciudades grandes y ciudades económicamente desarrolladas, donde la densidad de carga es alta y el cable aislado XLPE de 240 mm2 de tres núcleos de 10 KV no puede cumplir con los requisitos de capacidad de la fuente de alimentación, se deben usar cables de un solo núcleo de 300, 400, 500 mm2 y superiores para aumentar la capacidad de la fuente de alimentación. La capa de blindaje de metal del cable de un solo núcleo adoptará una estructura de alambre de cobre escasamente enrollado, y su sección transversal se determinará de acuerdo con el valor de corriente de cortocircuito de dos fases en diferentes puntos del sistema de instalación. Dalian es un conductor de cobre de 35 mm2. El uso de cables de un solo núcleo puede reducir en gran medida la cantidad de uniones en la línea y cambiar las uniones trifásicas a uniones monofásicas, lo que hace que el sellado de las uniones sea más simple y confiable.
2. Considerando reducir el voltaje inducido del blindaje metálico o reducir la corriente circulante, el cable de un solo núcleo debe colocarse en un triángulo equilátero con la cubierta exterior cerca entre sí, y el cable aislado XLPE con una sección transversal del conductor de 240 mm2 - 300 mm2 deben sujetarse con cintas no magnéticas a intervalos de 1M. Para secciones de 400 mm2 y superiores, el intervalo de ajuste se puede ampliar adecuadamente, pero se debe reforzar el grosor o el ancho de la brida. Cercano a la disposición del triángulo equilátero, es más adecuado para colocar cables en zanjas de cables o soportes de túneles.
3. A partir de la consideración de eliminar la pérdida de corriente circulante y no reducir la capacidad de carga de corriente del cable, se debe recomendar el método de conexión a tierra de un extremo de la capa de protección metálica del cable.
4. Un extremo de la capa de blindaje de metal está conectado a tierra, y el voltaje inducido calculado y medido del extremo no conectado a tierra no debe exceder los 50 V; si es superior a 50V, se debe instalar un protector de vaina.
5. Para el enterramiento directo, especialmente donde el nivel freático es alto, se debe usar una cubierta exterior de PE u otra mezcla de cubierta de elastómero (neopreno, polietileno clorosulfonado o similar a base de polímero), código (SE) ).