Dimenzioniranje kabela srednjeg napona: Provjera struje, pada napona i kratkog spoja

Pretpostavimo da imate dovod transformatora od 13,8 kV s izračunatom primarnom strujom od 84 A. Kratka tablica jačine struje može predložiti #3 AWG bakreni vodič. Ipak, tipična instalacija na terenu često završi s 2/0 AWG kabelom. Razlog je taj što se dimenzioniranje srednjenaponskog kabela ne može zaustaviti na jakosti struje.

Ispravna veličina također mora proći granice pada napona, izdržati dostupnu struju kratkog spoja, poštivati ​​praktične minimalne veličine vodiča i uzeti u obzir stvarne uvjete instalacije kao što su temperatura tla, nizovi kanala i paralelni krugovi. Tretirajte to kao verifikacijsku petlju, a ne kao jedan korak pretraživanja.

Što "dimenzioniranje" znači za SN kabele

Srednjonaponski kabel općenito znači kabele nazivnog napona iznad 1 kV do 35 kV. Uobičajene klase napona uključuju 3,6/6 kV, 6/10 kV, 8,7/15 kV, 12/20 kV i 18/30 kV. Dimenzioniranje SN kabela znači odabir poprečnog presjeka vodiča, razine izolacije i konstrukcije zaslona koji omogućuju siguran rad kabela tijekom njegovog punog životnog vijeka i pod stalnim opterećenjem i u uvjetima kvara.

Glavne provjere su stalne: kontinuirana nosivost struje, pad napona, toplinska otpornost na kratki spoj i smanjenje vrijednosti prema uvjetima instalacije. U mnogim industrijskim projektima, konačna veličina se odlučuje provjerom kratkog spoja ili pada napona, a ne provjerom akumulacije, posebno kada je dovod dugačak ili je razina kvara visoka.

Korak 1 – Definirajte ulaze sustava i kabela

Prije početka bilo kakvog izračuna prikupite podatke o sustavu. Trebate nazivni međufazni napon, maksimalnu trajnu struju opterećenja, maksimalnu struju kratkog spoja na mjestu kabela i vrijeme uklanjanja zaštite. Važni su i detalji instalacije: duljina rute, temperatura okoline, toplinska otpornost tla, dubina ukopavanja i ide li kabel u niz kanala, kabelsku policu ili izravno ukopavanje.

Male pogreške pri unosu stvaraju velike pogreške veličine. Ako pretpostavite temperaturu tla od 20°C, ali stvarna lokacija radi na 30°C, marginalni kabel će raditi iznad svoje projektirane temperature. Ako zaboravite uključiti grijanje paralelnog dovoda, snaga istog kabela bit će smanjena u stvarnoj instalaciji. Dodatno vrijeme potrošeno na provjeru ulaznih podataka uvijek se isplati.

Za većinu distribucijskih aplikacija, XLPE izolirani kabel s bakrenim vodičima je zadani izbor. Izolacija osigurava visoku električnu čvrstoću, niske dielektrične gubitke i dobru toplinsku učinkovitost. Praktična referenca za distribuciju srednjeg napona je Serije energetskih kabela s izolacijom XLPE od 3,6/6 kV do 26/35 kV .

XLPEIzolirani energetski kabel za nazivni napon 3,6/6kV -26/35kV Dobavljači, tvrtka Dongfeng Kina veleprodaja XLPEIizolirani kabel za napajanje za nazivni napon 3,6/6kV -26/35kV dobavljači i XLPEIizolirani kabel za napajanje za nazivni napon... Pogledajte proizvod →

Korak 2 – Izračunajte snagu struje prema stvarnim uvjetima

Ampaktnost je najveća trajna struja koju kabel može nositi bez prekoračenja nazivne temperature svoje izolacije. Za XLPE izolaciju, maksimalna trajna temperatura vodiča je obično 90°C, dok temperatura kratkog spoja u nuždi može biti 250°C za bakrene vodiče. Presjek kabela mora omogućiti iznutra stvorenu toplinu prijenos prema van bez pregrijavanja izolacije.

Počnite od osnovne tablice jačine struje, zatim pomnožite s korekcijskim faktorima za temperaturu okoline, toplinski otpor tla, dubinu, razmak kabela i grupiranje. Veličina vodiča koja funkcionira u proračunu za stolno računalo može se pregrijati kada se instalira paralelno s drugim opterećenim kabelima. Donja tablica daje reprezentativne faktore smanjenja za uobičajene SN instalacije:

Nakon primjene svih faktora korekcije, usporedite korigiranu struju sa strujom punog opterećenja. Ako je vrijednost između dvije standardne veličine vodiča, odaberite sljedeću veću veličinu osim ako kasnija provjera ne zahtijeva još veći vodič.

Korak 3 – Provjerite pad napona na dugim hranilicama

Pad napona postaje vodeći kriterij kada je SN dovod dugačak nekoliko kilometara ili kada je opterećenje veliko u odnosu na impedanciju kabela. Pad trofaznog napona može se aproksimirati kao Vdrop = sqrt(3) * I * (R * cos(phi) X * sin(phi)) * L, gdje su R i X efektivni AC otpor i reaktancija po jedinici duljine, a L je duljina rute.

Za krugove srednjeg napona, ukupni pad napona općenito bi trebao ostati ispod 5% od izvora do opterećenja. Mnoga postrojenja primjenjuju strože ograničenje od 3% samo za dovod kako bi ostavila rezervu za transformatore i sekundarne vodiče. Za dovod od 33 kV, 10 km koji nosi 250 A, bakreni kabel od 95 mm² može imati pad napona od blizu 3,5%, dok kabel od 120 mm² pada ispod 3%. U takvim se slučajevima veći kabel odabire ne prema jakosti struje, već prema granici pada napona.

Na dovodu od 33 kV, induktivitet često dominira nad otporom, tako da dodavanje presjeka vodiča daje samo ograničeno poboljšanje. U tom slučaju, viša razina napona ili drugačije usmjeren kabel mogu biti učinkovitiji.

Korak 4 – Potvrdite otpornost na kratki spoj

Kabel u srednjenaponskom sustavu mora izdržati struju kratkog spoja u najgorem slučaju dovoljno dugo da zaštitni uređaj otkloni grešku. Tijekom kvara temperatura vodiča naglo raste jer toplina ne može brzo izaći. Za kabele s izolacijom od XLPE dopuštena temperatura vodiča kratkog spoja često je 250°C za bakar i 200°C za aluminij, ali treba koristiti vrijednosti iz podataka o ispitivanju proizvođača.

Minimalni poprečni presjek vodiča za toplinsku otpornost može se procijeniti kao s = I * sqrt(t) / k, gdje je I efektivna struja kvara, t je vrijeme čišćenja u sekundama, a k je konstanta koja ovisi o materijalu vodiča i pretpostavljenim početnim i konačnim temperaturama. Sustav od 13,8 kV s kvarom od 20 kA otklonjen za 0,2 s može lako zahtijevati veći vodič od provjere struje. Zbog toga provjera kratkog spoja nije opcionalna.

Koordinacija uzvodnog releja također se mora provjeriti. Ako je vrijeme aktiviranja releja dulje od toplinske granice kabela, kabel će se oštetiti prije nego što se prekidač otvori.

Korak 5 – Poštujte zahtjeve za smanjenje vrijednosti i minimalnu veličinu

Osim tehničkih proračuna, kodeks i mehanički zahtjevi često nameću minimalnu veličinu vodiča. Mnogi srednjenaponski vodovi koriste #2 AWG bakreni vodič kao praktičan minimum, čak i kada bi proračun struje dopuštao manju veličinu. Velike ušice, završeci i sile uvlačenja postaju nepraktični s vrlo tankim SN kabelima.

Faktori smanjenja za grupirane kabele i ukopane instalacije mogu smanjiti osnovnu struju za 20% ili više. Prava ampozicija je osnovna vrijednost pomnožena sa svim primjenjivim faktorima. Ako je konačna vrijednost još uvijek iznad struje opterećenja, kabel je prihvatljiv za kontinuirano opterećenje. Ali inženjer također treba potvrditi da se kabel može pravilno spojiti na razvodni uređaj, sabirnicu ili terminale transformatora.

Korak 6 – Uravnotežite troškove, dostupnost i budući rast

Nakon što su zadovoljene sve tehničke provjere, ostaje ekonomsko pitanje. Veći vodič smanjuje I^2*R gubitke i ostavlja prostora za buduće povećanje opterećenja, ali povećava prve troškove i može zakomplicirati instalaciju u tijesnim kanalima. Na dugom dovodu, neto sadašnja vrijednost uštede energije može opravdati dodatni trošak. Na kratkom dovodu, veći kabel može biti nepotreban.

Odabir široko proizvedenog presjeka smanjuje vrijeme isporuke i izbjegava nestandardne završetke. Uobičajene veličine MV u metričkim sustavima uključuju 70, 95, 120, 150, 185 i 240 mm². Prilikom pregledavanja opcija proizvoda, Raspon energetskih kabela od 6-35 kV XLPE daje dobar pregled nazivnih napona i detalja konstrukcije za tipične distribucijske krugove.

Proizvođači srednjenaponskih XLPE energetskih kabela, tvornica Kao kineski proizvođači srednjenaponskih XLPE energetskih kabela, tvornica srednjenaponskih energetskih kabela, Dongfeng Cable nudi prilagođene 6-35kV srednje V... Pogledajte proizvod →

Objedinjavanje procesa određivanja veličine

Dimenzioniranje srednjenaponskog kabela sustavan je proces: definirajte parametre sustava, provjerite struju, provjerite pad napona, potvrdite otpornost na kratki spoj i primijenite pravila smanjenja snage i minimalne veličine. Tek nakon što te provjere prođu, vrijeme je za odvaganje cijene i dostupnosti.

Ako dimenzionirate dugi dovod ili industrijski distribucijski sustav s visokom razinom kvara, obratite posebnu pozornost na faktore smanjenja snage i izračun struje kvara. Kabel koji na prvi pogled radi može otkazati tijekom kvara ili na kraju vrućeg ljetnog dana. Za više informacija o ocjenama temperature izolacije i kako one utječu na snagu struje, MV90 i MV105 usporedba struje i troškova izolacije kabela je korisna polazna točka.