Közepes feszültségű kábel méretezése: amper, feszültségesés és rövidzárlat ellenőrzése

Tegyük fel, hogy van egy 13,8 kV-os transzformátoradagolója, amelynek számított primer árama 84 A. Egy gyors teljesítménytáblázat javasolhat egy #3 AWG rézvezetőt. Egy tipikus terepen történő telepítés azonban gyakran 2/0 AWG kábellel végződik. Ennek az az oka, hogy a középfeszültségű kábel méretezése nem állhat meg az ampernél.

A megfelelő méretnek át kell lépnie a feszültségesési határokat, túl kell élnie a rendelkezésre álló rövidzárlati áramot, be kell tartania a gyakorlati minimális vezetékméreteket, és figyelembe kell vennie a valós telepítési feltételeket, például a talajhőmérsékletet, a csővezetékeket és a párhuzamos áramköröket. Kezelje ellenőrzési ciklusként, ne egyetlen keresési lépésként.

Mit jelent a „méretezés” az MV-kábeleknél?

A középfeszültségű kábel általában 1 kV feletti és 35 kV-ig terjedő névleges kábeleket jelent. Az általános feszültségosztályok a 3,6/6 kV, 6/10 kV, 8,7/15 kV, 12/20 kV és 18/30 kV. Az MV kábel méretezése azt jelenti, hogy meg kell választani a vezeték keresztmetszetét, szigetelési szintjét és árnyékolási konstrukcióját, amely lehetővé teszi a kábel biztonságos működését teljes élettartama alatt mind állandó terhelés, mind hiba esetén.

A főbb ellenőrzések egybefüggőek: folyamatos áramfelvétel, feszültségesés, rövidzárlati hőállóság és a beépítési feltételek szerinti leértékelés. Sok ipari projektben a végső méretet a rövidzárlat- vagy feszültségesés-ellenőrzés dönti el, nem pedig az amperacitás-ellenőrzés, különösen, ha az adagoló hosszú vagy a hibaszint magas.

1. lépés – Határozza meg a rendszer- és kábelbemeneteket

A számítás megkezdése előtt gyűjtse össze a rendszeradatokat. Szüksége van a névleges fázis-fázisfeszültségre, a maximális folyamatos terhelési áramra, a maximális rövidzárlati áramra a kábel helyén és a védelem törlési idejére. A telepítés részletei is számítanak: az útvonal hossza, a környezeti hőmérséklet, a talaj hőellenállása, a betemetési mélység, valamint az, hogy a kábel csatornaban, kábeltálcában vagy közvetlen betemetésben fut-e.

A kis beviteli hibák nagy méretezési hibákat eredményeznek. Ha 20°C-os talajhőmérsékletet feltételez, de a tényleges helyszín 30°C-on működik, akkor a határkábel a tervezett hőmérséklete felett fog működni. Ha elfelejtette beépíteni a párhuzamos adagolós fűtést, ugyanaz a kábel lesz csökkentve a valós telepítés során. A bemeneti adatok ellenőrzésére fordított többletidő mindig megéri.

A legtöbb elosztási alkalmazáshoz az XLPE szigetelésű, rézvezetős kábel az alapértelmezett választás. A szigetelés nagy elektromos szilárdságot, alacsony dielektromos veszteséget és jó hőteljesítményt biztosít. A középfeszültség-elosztás gyakorlati referenciája a XLPE szigetelésű tápkábel sorozat 3,6/6 kV-tól 26/35 kV-ig .

XLPEI-szigetelt tápkábel 3,6/6kV -26/35kV névleges feszültségű beszállítókhoz, vállalat Dongfeng Kína nagykereskedelmi XLPEI-szigetelt tápkábel névleges feszültséghez 3,6/6kV -26/35kV beszállítók és XLPEI-szigetelt tápkábel névleges V... Termék megtekintése →

2. lépés – Számítsa ki a kapacitást valós körülmények között

Az ampaitás az a maximális folyamatos áram, amelyet a kábel képes továbbítani anélkül, hogy túllépné a szigetelésének hőmérsékleti besorolását. XLPE szigetelés esetén a vezeték maximális folyamatos hőmérséklete jellemzően 90°C, míg a rövidzárlati vészhőmérséklet rézvezetőknél 250°C lehet. A kábel keresztmetszetének lehetővé kell tennie a belsőleg termelt hő kifelé áramlását a szigetelés túlmelegedése nélkül.

Kezdje az alaptűrőképességi táblázatból, majd szorozza meg a környezeti hőmérséklet, a talaj hő-ellenállása, a mélység, a kábeltávolság és a csoportosítás korrekciós tényezőivel. Az asztali számításokban működő vezetékméret felforrósodhat, ha más terhelt kábelekkel párhuzamosan telepítik. Az alábbi táblázat reprezentatív leértékelési tényezőket ad a gyakori középfeszültségű berendezésekhez:

Az összes korrekciós tényező alkalmazása után hasonlítsa össze a korrigált ampert a teljes terhelési árammal. Ha az érték két szabványos vezetékméret között van, válassza a következő nagyobb méretet, hacsak egy későbbi ellenőrzés nem kényszerít még nagyobb vezetéket.

3. lépés – Ellenőrizze a feszültségesést a hosszú adagolókon

A feszültségesés lesz az irányadó kritérium, ha a MV betápláló több kilométer hosszú, vagy ha a terhelés nagy a kábel impedanciájához képest. A háromfázisú feszültségesés a következőképpen közelíthető meg: Vdrop = sqrt(3) * I * (R * cos(phi) X * sin(phi)) * L, ahol R és X az effektív AC ellenállás és reaktancia egységnyi hosszonként, L pedig az útvonal hossza.

Középfeszültségű áramkörök esetén a teljes feszültségesésnek általában 5% alatt kell maradnia a forrástól a terhelésig. Sok létesítmény szigorúbb, 3%-os korlátot alkalmaz egyedül az adagolóra, hogy hagyjon mozgásteret a transzformátorok és a szekunder vezetékek számára. Egy 33 kV-os, 10 km-es, 250 A-t szállító betápláló esetében a 95 mm²-es rézkábel feszültségesése közel 3,5%, míg a 120 mm²-es kábel 3% alá csökkenti. Ilyen esetekben a nagyobb kábelt nem akapacitás, hanem feszültségesési határ alapján választják ki.

A 33 kV-os betáplálásnál az induktivitás gyakran dominál az ellenállás felett, így a vezeték keresztmetszetének hozzáadása csak korlátozott javulást eredményez. Ebben az esetben a magasabb feszültségszint vagy a másként elvezetett kábel hatékonyabb lehet.

4. lépés – Erősítse meg a rövidzárlat-tűrést

A középfeszültségű rendszerben lévő kábelnek elég sokáig kell túlélnie a legrosszabb rövidzárlati áramot ahhoz, hogy a védőberendezés elhárítsa a hibát. A hiba során a vezető hőmérséklete meredeken megemelkedik, mert a hő nem tud gyorsan távozni. XLPE szigetelésű kábeleknél a megengedett rövidzárlati vezeték hőmérséklet gyakran 250°C réznél és 200°C alumíniumnál, de a gyártó vizsgálati adataiból származó értékeket kell használni.

A hőállóság minimális vezetékkeresztmetszete a következőképpen becsülhető meg: s = I * sqrt(t) / k, ahol I az effektív hibaáram, t a törlési idő másodpercben, és k egy állandó, amely a vezető anyagától, valamint a feltételezett kezdeti és végső hőmérséklettől függ. Egy 13,8 kV-os rendszerben, amelynek 20 kA-es hibája 0,2 s alatt megszűnt, könnyen nagyobb vezetéket igényelhet, mint az ampaitásellenőrzés. Ezért a rövidzárlat ellenőrzése nem kötelező.

Az upstream relé koordinációt is ellenőrizni kell. Ha a relé törlési ideje hosszabb, mint a kábel hőkorlátja, a kábel megsérül, mielőtt a megszakító kinyílik.

5. lépés – Tartsa be a leértékelési és a minimális méretre vonatkozó követelményeket

A műszaki számítások mellett a kód- és mechanikai követelmények gyakran megkövetelik a minimális vezetékméretet. Sok középfeszültségű adagoló a #2 AWG rézvezetőt használja gyakorlati minimumként, még akkor is, ha az amperasitás számítása kisebb méretet tesz lehetővé. A nagy fülek, a lezáró készletek és a behúzó erők mind nem használhatók a nagyon vékony MV kábelekkel.

A csoportosított kábelek és a földbe fektetett telepítések csökkentő tényezői 20%-kal vagy még nagyobb mértékben csökkenthetik az alap amperát. A valódi ampacity az alapérték szorozva az összes alkalmazható tényezővel. Ha a végső érték még mindig a terhelési áram felett van, a kábel elfogadható folyamatos terhelésre. De a mérnöknek azt is meg kell erősítenie, hogy a kábel megfelelően csatlakozik-e a kapcsolóberendezéshez, a buszhoz vagy a transzformátor kivezetéséhez.

6. lépés – Egyensúlyozza a költségeket, a rendelkezésre állást és a jövőbeli növekedést

Miután minden műszaki ellenőrzés megtörtént, a gazdasági kérdés továbbra is fennáll. A nagyobb vezeték csökkenti az I^2*R veszteségeket, és teret hagy a jövőbeni terhelésnövekedésnek, de megnöveli az első költséget, és megnehezítheti a beszerelést szűk csatornákban. Hosszú adagolón az energiamegtakarítás nettó jelenértéke indokolhatja a többletköltséget. Rövid adagolónál szükségtelen lehet a nagyobb kábel.

A széles körben gyártott keresztmetszet kiválasztása csökkenti az átfutási időt és elkerüli a nem szabványos lezárásokat. A metrikus rendszerekben a 70, 95, 120, 150, 185 és 240 mm²-es általános középfeszültségű méretek. A terméklehetőségek áttekintése során a 6-35 kV XLPE tápkábel tartomány jó áttekintést ad a tipikus elosztóáramkörök névleges feszültségeiről és felépítéséről.

Középfeszültségű XLPE tápkábelek gyártói, gyári Mivel a kínai középfeszültségű XLPE tápkábel-gyártók, a közepes feszültségű tápkábelek gyárai, a Dongfeng kábel egyedi 6-35 kV-os közepes V... Termék megtekintése →

A méretezési folyamat összefogása

A középfeszültségű kábelek méretezése szisztematikus folyamat: határozza meg a rendszer paramétereit, ellenőrizze az ampaitást, ellenőrizze a feszültségesést, ellenőrizze a rövidzárlat-tűrést, és alkalmazza a leértékelés plusz minimális méretre vonatkozó szabályokat. Csak miután ezek az ellenőrzések átmentek, itt az ideje mérlegelni a költségeket és a rendelkezésre állást.

Ha hosszú adagolót vagy nagy hibaszintű ipari elosztórendszert méretez, fordítson különös figyelmet a leértékelési tényezőkre és a hibaáram-számításra. Az első pillantásra működő kábel meghibásodhat egy hiba vagy egy forró nyári nap végén. Ha további információra van szüksége a szigetelés hőmérsékleti besorolásairól és arról, hogy ezek hogyan befolyásolják az amperálást, a MV90 vs MV105 kábel áteresztőképesség és szigetelési költségek összehasonlítása hasznos kiindulópont.