Трансформаторный кабель 20кВ
Ниже приведены типовые расчеты для подающего кабеля трансформатора 20 кВ. После правильной классификации напряжения на кабеле применяются следующие соображения:
Размер кабеля для трансформатора 20 / 3.3 кВ, 12, 5 МВА (фото кредит: cabletecservices.co.uk)
- Грузоподъемность
- Короткое замыкание
- Падение напряжения
- Сопротивление контура заземления
Рассмотрим трансформатор 20 / 3.3 кВ, 12, 5 МВА, который должен быть подан с помощью прямого захоронения, трехжильного XLPE, SWA, PVC, медного проводника.
1. Грузоподъемность кабеля
Ток полной нагрузки трансформатора рассчитывается по:
I полная нагрузка = 12, 5 × 10 6 / 1, 73 × 20 × 10 3 = 361 A
Не забывайте ухудшать факторы
,
Производители предоставляют листы данных для кабелей, включая соответствующие коэффициенты снижения номинальной мощности, основанные на МЭК 60287 (Таблица 1). Для температуры грунта на глубине укладки 20 ° C коэффициент деградации составляет 0, 97.
Коэффициент деградации группы, основанный на 3 кабелях, проложенных в траншее в 0, 45 м центрах, составляет 0, 84. Тепловое удельное сопротивление грунта принимается за нормаль 1.2 ° Cm / Вт для установки в Великобритании и номинальным фактором 1, 00. Глубина установки кабеля должна составлять 0, 8 м и номинальный коэффициент 1, 00.
Поэтому последующий номинальный ток кабеля должен быть 361 / 0, 97 × 0, 84 = 443 A
От производителей таблицы выбранный размер кабеля составляет 240 мм 2.
Вернуться к содержанию ↑
2. Короткое замыкание
Максимальный уровень сбоев системы в этом приложении составляет 8, 41 кА. От стандарта IEC 60364-5-54 (Электрические установки в зданиях - Заземляющие устройства, защитные проводники и защитные соединительные проводники):
I sc = K × A / √t
Где:
- K - постоянная, 143 для кабеля XLPE
- A - поперечное сечение кабеля, 240 мм 2 на основе токовой несущей способности
- t - длительность короткого замыкания, для кабелей MV - 1 секунда
I sc = 240 × 143 / √1 = 34, 4 кА
Из таблиц изготовителей и / или рисунков 1 (a-c) для рабочих напряжений до и с изолированным кабелем на основе изоляционного материала на основе XLPE и 19000/33000 выбранный кабель 240 мм 2 способен выдерживать только 1 секунду.
Таблицы заметок являются консервативными и предполагают полностью загруженный кабель. При инициировании неисправности проводник температуры составляет 90 ° C, а в конце неисправности проводник составляет 250 ° C.
Рисунок 1 - (a) Бумага, (b) ПВХ- и (c) Обозначения короткого замыкания кабеля медного проводника с изоляцией из сшитого полиэтилена
Вернуться к содержанию ↑
3. Падение напряжения (Vd)
Рассмотрим длину кабеля длиной 100 м с сопротивлением, R = 0, 0922 Ом / км и индуктивное сопротивление, X L = 0, 097 Ом / км. При токе полной нагрузки I fl = 361 A при коэффициенте мощности 0.85 падение напряжения кабеля на длину кабеля 100 м, V d = I fl × X L × sinφ + I fl × R × cosφ вольт
V d = (361 × 0.097 × 0.53 + 361 × 0.0982 × 0.85) × 100/1000
V d = (18, 56 + 30, 13) × 100/1000
V d = 4, 87 В
V d = 0, 042%
Важные заметки //
- При 20 кВ падение напряжения незначительно по такой короткой длине кабеля.
- Правила электропроводки IEE требуют падения напряжения для любого конкретного прогона кабеля таким образом, чтобы общее падение напряжения в цепи, из которой состоит элемент кабеля, не превышало 2½% от номинального напряжения питания, то есть 10, 4 вольт для трехфазного питания 415 В и 6 вольт для однофазного питания 240 В.
- Пользователи промышленных установок могут использовать разные спецификации и наносить 5% (или даже 10%) без нагрузки в условиях полной нагрузки и, возможно, на 20% на клеммах двигателя в условиях запуска двигателя.
- Данные изготовителей для установок строительных услуг часто выражаются в виде падения напряжения (вольт) для тока 1 ампер для 1-метрового прогона определенного размера кабеля.
Вернуться к содержанию ↑
4. Импеданс контура заземления
Для работы с сервисными службами важно с небольшим поперечным сечением и низким уровнем отказов, чтобы обеспечить достаточный ток замыкания на землю для отключения защиты MCB или предохранителя. Для распределительных силовых сетей с более сложной защитой проверка по-прежнему необходима и позволяет рассчитать вероятные контактные напряжения, возникающие в результате замыкания на землю.
Это, в свою очередь, можно проверить на допустимую продолжительность отказа, чтобы избежать опасности. См. Эту статью для рассмотрения критериев проектирования, связанных с сенсорными и ступенчатыми потенциалами.
Критерии № 1 - Учитывайте сопротивление заземления на исходной подстанции 0, 5.
Критерии №2 - нейтральная нейтраль источника 20 кВ находится примерно в 10 км от рассматриваемого кабеля длиной 100 м. Кроме того, используется параллельный кабель заземления с медным жилом, который дополняет и улучшает значения сопротивления брони силового кабеля от оборудования до нейтрали первичной подстанции.
Для этого примера предположим, что мощность и дополнительные заземляющие медные кабели и доспехи на расстоянии 10 км имеют комбинированное эффективное сопротивление 0, 143.
Критерии № 3 - Сопротивление 100-метровой, 240 мм 2, кабельной брони (0, 028 Ом / 100 м) и параллельно 2 × 95 мм 2 медных дополнительных заземляющих кабеля (0, 00965 Ом / 100 м) = 7, 18 × 10 -3 Ω.
Критерии № 4 - Учитывайте сопротивление заземления при ошибке кабеля 0, 5.
Критерии № 5 - эффективная схема заземления показана на рисунке 2. Эффективное сопротивление нейтральной цепи первичной подстанции 0, 15.
Рисунок 2 - Пример расчета - импеданс контура заземления
Критерии №6 - Необходимо определить максимальный ток замыкания на землю при 20 кВ. Иногда это ограничивается нейтральным заземляющим резистором, и максимальный ток может быть использован для расчета. Максимальный ток замыкания на землю для этого расчета составляет 1000 A.
Для неисправности заземления на конце кабеля длиной 100 м, в 10 км от первичной мощности подается ток повреждения, I f = (1000 × 0, 15) / (1 + 0, 15) = 131 А
Поэтому прикоснитесь к напряжению на землю при неисправности кабеля 131 × 0, 5 = 65, 3 В
Вернуться к содержанию ↑
ПРИЛОЖЕНИЕ - Факторы, снижающие износ, основанные на МЭК 60287
Факторы снижения износа, основанные на МЭК 60287
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Передача и распределение Электротехника Dr CR Bayliss CEng FIET и BJ Hardy ACGI CEng FIET