Выбор и применение кабелей
Для понимания проблем, связанных с кабельными системами, важно знать конструкцию кабеля, характеристики и оценки. Однако, чтобы правильно выбрать кабельную систему и обеспечить ее удовлетворительную работу, необходимы дополнительные знания. Эти знания могут состоять из условий обслуживания, типа загруженной нагрузки, режима работы и обслуживания и т. П.
5 ключевых факторов для правильного выбора и применения кабеля (фото кредит: testguy.net)
Ключом к успешной работе кабельной системы является выбор наиболее подходящего кабеля для приложения, правильная установка и выполнение необходимого технического обслуживания.
В этой технической статье обсуждение основано на правильном выборе кабеля и применении для распределения и использования электроэнергии.
Выбор кабеля может основываться на следующих пяти ключевых факторах:
- Кабельная установка
- Кабельная конструкция
- Работа кабеля (напряжение и ток)
- Размер кабеля
- Требования к экранированию
1. Кабельная установка
Кабели могут использоваться для наружной или внутренней установки в зависимости от системы распределения и загруженной нагрузки.
Хорошее понимание местных условий, монтажных бригад и обслуживающего персонала имеет важное значение для обеспечения того, чтобы выбранная кабельная система работала удовлетворительно ! Во многих случаях изоляция кабеля повреждена или ослаблена во время установки, применяя неправильные натяжения.
Конструкции систем кабелепроводов не только должны минимизировать количество изгибов трубопровода и расстояний между люками, но также должны указывать тяговые напряжения.
Инспекционный персонал должен обеспечить, чтобы монтажные бригады не превышали эти значения во время установки. Также важно сохранить правильный радиус изгиба, чтобы избежать ненужных точек напряжения. После правильной установки, регулярная проверка, тестирование и техническое обслуживание должны проводиться на регулярной основе, чтобы наметить постепенное ухудшение и поддержание кабельной системы.
Кабельные системы являются артериями системы распределения электроэнергии и несут энергию, необходимую для успешной работы установки. Ниже приведено краткое обсуждение установки и обслуживания кабелей.
Существует несколько типов кабельных систем для транспортировки электрической энергии в данной распределительной системе. На выбор конкретной системы могут влиять местные условия, существующая политика компании или прошлый опыт.
Для выбора конкретной системы не могут быть установлены установленные стандарты или установленные руководящие принципы.
Вернуться к Факторам, влияющим на выбор кабеля ↑
2. Конструкция кабеля
Выбор и применение кабеля предполагает тип конструкции кабеля, необходимый для конкретной установки. Конструкция кабеля включает в себя проводники, кабельные устройства, изоляцию и покрытие.
2.1 Проводники
Материалы проводника, такие как медь и алюминий, должны учитываться в отношении качества изготовления, условий окружающей среды и технического обслуживания. Требования к алюминиевым проводникам в отношении этих факторов более критичны, чем для медных проводников.
Кабельные проводники должны выбираться на основе класса скрутки, требуемого для конкретной установки.
2.2. Кабель
Проводники могут быть расположены так, чтобы образовывать одножильный или трехпроводный кабель. Существуют определенные преимущества и недостатки обоих типов устройств. Одиночные проводники проще в установке, легче сращиваются и позволяют создавать многоканальные схемы.
С другой стороны, они имеют более высокое реактивное сопротивление, чем трехпроводный кабель. Экранированные одиночные проводники несут высокие токи экрана, и следует учитывать необходимость предотвращения перегрева кабеля.
Однопроводные кабели подвергаются значительным движениям из-за механических напряжений, создаваемых токами короткого замыкания или высокими пусковыми токами. Трехпроводный кабель с общей рубашкой имеет самое низкое реактивное сопротивление, а распределение напряжения напряжения сбалансировано из-за эквивалентного расстояния между проводниками.
Важное значение имеет наличие заземляющего провода в трехпроводном кабеле или отдельном заземляющем проводе с одножильным кабелем. Поскольку заземляющий проводник в трехпроводной кабельной конструкции обеспечивает самый низкий импедансный путь, он обеспечивает хорошее заземление системы.
Аналогичным образом, отдельное заземление в том же трубопроводе, что и силовые проводники, обеспечивает лучший путь возврата земли, чем путь заземления через оборудование или строительную сталь.
Выбор и применение кабельной системы должны основываться на правильном выборе типа кабельной системы, необходимой для этой цели.
2.3 Изоляция и отделочное покрытие
Выбор изоляции кабелей и отделочного покрытия обычно определяется типом установки, рабочей температурой окружающей среды, условиями эксплуатации, типом загруженной нагрузки и другими критериями, если это применимо. Во многих установках могут существовать необычные условия, такие как коррозионная атмосфера, высокая температура окружающей среды, опасность для насекомых и грызунов, наличие масла и растворителей, наличие озона и сильный холод.
В некоторых применениях могут присутствовать два или более из этих необычных условий, и в этом случае выбор подходящих кабелей становится намного сложнее.
Вернуться к Факторам, влияющим на выбор кабеля ↑
3. Работа кабеля
Изоляция кабеля должна выдерживать напряжения, возникающие при нормальных и ненормальных условиях эксплуатации. Поэтому выбор изоляции кабеля должен производиться на основе соответствующего межфазного напряжения и общей категории системы, которые классифицируются как уровни изоляции 100%, 133% или 173%.
Эти уровни изоляции обсуждаются следующим образом:
Уровень 100%:
Кабели в этой категории могут применяться, когда система снабжена релейной защитой, которая обычно очищает замыкания на землю в течение 1 минуты. Эта категория обычно называется заземленными системами.
Уровень 133%:
Кабели в этой категории могут применяться, когда система снабжена релейной защитой, которая обычно очищает замыкания на землю в течение 1 часа. Эта категория обычно называется заземленными или незаземленными системами с низким сопротивлением.
Уровень 173%:
Кабели в этой категории могут применяться, когда время, необходимое для обесточивания замыкания на землю, является неопределенным. Этот уровень рекомендуется для необоснованных и для резонансных заземленных систем.
Текущая мощность, которую должен переносить кабель, определяется нагрузкой, которую она обслуживает.
NEC очень специфичен в отношении размеров проводов для систем, работающих ниже 600 В. Текущая несущая способность кабеля основана на рабочей температуре окружающей среды. Когда кабели установлены в нескольких банках каналов, необходимо уменьшить мощность тока кабеля, чтобы не превышать его тепловой характеристики.
В случаях, когда кабели могут подвергаться нагрузке, текущая пропускная способность может быть рассчитана по следующей формуле:
где:
- I eq - эквивалентная пропускная способность тока
- I - постоянный ток в течение определенного периода времени
- t - период времени постоянного тока
- T - общее время рабочего цикла
- E - напряжение кабеля
Эквивалентную пропускную способность тока следует использовать для выбора размера проводника для термостойкости.
Вернуться к Факторам, влияющим на выбор кабеля ↑
4. Размер кабеля
Выбор размера кабеля зависит от следующих факторов:
- Грузоподъемность
- Регулирование напряжения
- Короткое замыкание
Эти факторы должны быть оценены перед выбором размера кабеля! Во многих случаях игнорируются регуляторы напряжения и коэффициенты короткого замыкания. Этот надзор может привести к опасности для имущества и персонала, а также к разрушению самого кабеля.
4.1 Грузоподъемность
Текущая пропускная способность кабеля основана на его тепловом нагреве. NEC публикует таблицы с указанием текущей емкости для кабелей различного размера. ICEA публикует текущие оценки для различных типов изоляции и условий установки.
Если требуется переносить мощность более 500 MCM, обычная практика параллельна двум меньшим проводникам.
Текущий рейтинг кабеля основан на определенном расстоянии, чтобы обеспечить тепловое рассеивание. Если это расстояние меньше, где должен быть установлен кабель, необходимо понизить номинал кабеля.
4.2 Регулировка напряжения
В правильно спроектированных системах электропитания регулирование напряжения обычно не является проблемой. Необходимо проверить падение напряжения для чрезмерно длительных прогонов при низком напряжении, чтобы обеспечить правильное напряжение нагрузки. Во вращающихся нагрузках проверки должны выполняться как при установившемся регулировании напряжения, так и во время запуска.
NEC определяет 5% -ный предел падения напряжения для систем распределения электроэнергии.
4.3. Короткое замыкание
Выбранный размер кабеля должен быть проверен на возможность выдерживания короткого замыкания, который должен основываться на времени открытия схемы для короткого замыкания. Другими словами, кабель должен удерживаться без каких-либо тепловых повреждений до тех пор, пока неисправность не будет устранена переключающим устройством, например, автоматическим выключателем или предохранителем.
Вернуться к Факторам, влияющим на выбор кабеля ↑
5. Экранирование
При выборе и применении кабелей при среднем напряжении основное соображение заключается в том, должен ли кабель быть экранирован или не экранирован. Условия, при которых экранированный кабель следует выбирать и применять, объясняются в следующем обсуждении.
Применение экранированного кабеля включает в себя следующие соображения:
- Тип системы изоляции
- Независимо от того, заземлена ли система нейтраль или не заземлен
- Требования безопасности и надежности системы
В энергетических системах, где нет щита или металлического покрытия, электрическое поле частично находится в воздухе и частично в системе изоляции ! Если электрическое поле интенсивно, например, в случае высокого и среднего напряжения, будут происходить поверхностные разряды и вызвать ионизацию частиц воздуха. Ионизация воздуха вызывает образование озона, что может привести к ухудшению некоторых покрытий и отделочных покрытий.
При применении неэкранированного кабеля на незаземленных системах повреждение изоляции или оболочек может быть вызвано током утечки, если поверхность кабеля влажная или покрыта сажей, жиром, грязью или другой проводящей пленкой.
В установках с канальным типом, где используется неэкранированный неметаллический кабель, внешнее электрическое поле может быть достаточно высоким, чтобы представлять угрозу безопасности для персонала, работающего на одном кабеле, в многоконтурных установках.
В тех случаях, когда используются переносные кабели, кабельные сборки или открытые кабельные системы, которые могут обрабатываться персоналом, могут возникнуть серьезные опасности для безопасности при использовании неэкранированного кабеля !
Существует пять основных составляющих, которые создают кабель: проводник, изоляция, щит, наполнитель и прочный элемент (фото: plastics1.com)
Экранирование следует учитывать для неметаллического кабеля, работающего более 2 кВ, при наличии любого из следующих условий:
- Влажные каналы
- Подключение к антенным проводам
- Переход от проводки к непроводящей среде (например, от влажной до сухой земли)
- Сухая почва
- Грязная среда, содержащая сажу, соль и другие загрязняющие вещества
- В тех случаях, когда требуется безопасность персонала
- Где ожидается радиопомехи
ICEA установила пределы напряжения, выше которых требуется изоляция изоляции для резины и кабелей с термопластичной изоляцией. Эти значения показаны в таблице 1.
Изоляционный экран должен быть заземлен, по меньшей мере, на одном конце и предпочтительно в двух или более точках. Экран кабеля должен быть заземлен также на всех концах, сращиваниях и кранах с конусами напряжения. Экран должен работать при потенциале земли.
Многократное заземление обеспечит безопасность и надежность кабельных контуров. Путь заземления от экрана должен быть низкого сопротивления, чтобы удерживать экран вблизи потенциала земли.
ТАБЛИЦА 1 // Требования к экранированию изоляции для кабелей с резиновой и термопластичной изоляцией
| Одноместный проводник | Три проводника | ||||
| Нет. | Тип кабеля |
заземленный (КВ) |
заземленный (КВ) |
заземленный (КВ) |
заземленный (КВ) |
| 1 | Оболочка кабеля | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 2 | Кабель с блокировкой | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 3 | Волокнистый покрытый кабель | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 4 | Безноустойчивые | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 5 | Озоностойкость | ||||
| В металлических каналах | 5 | 3 | 5 | 5 | |
| Незаземленные трубопроводы | 3 | 3 | 5 | 5 | |
| Аэрофотосъемка | 3 | 3 | 5 | 5 | |
| Аэрометрически с металлическим связующим | 5 | 5 | 5 | 5 | |
| Прямой похоронен | 3 | 3 | 5 | 5 | |
Вернуться к Факторам, влияющим на выбор кабеля ↑
Ссылка // Обслуживание и тестирование электрооборудования Пола Гилла (покупка печатной копии с Amazon)