Orta Gerilim Kablo Boyutlandırması: Akım Kapasitesi, Gerilim Düşümü ve Kısa Devre Kontrolleri

Hesaplanan birincil akımı 84 A olan 13,8 kV'luk bir transformatör besleyiciniz olduğunu varsayalım. Hızlı bir kapasite tablosu #3 AWG bakır iletken önerebilir. Ancak sahadaki tipik bir kurulum genellikle 2/0 AWG kabloyla sonuçlanır. Bunun nedeni, orta gerilim kablo boyutunun kapasitede duramamasıdır.

Doğru boyut aynı zamanda voltaj düşüşü sınırlarını da geçmeli, mevcut kısa devre akımına dayanmalı, pratik minimum iletken boyutlarına uymalı ve toprak sıcaklığı, kanal sıraları ve paralel devreler gibi gerçek kurulum koşullarını hesaba katmalıdır. Bunu tek bir arama adımı olarak değil, bir doğrulama döngüsü olarak değerlendirin.

OG Kabloları İçin "Boyutlandırma" Ne Demektir?

Orta gerilim kablosu genellikle 1 kV'un üzerinde ve 35 kV'a kadar olan kablolar anlamına gelir. Ortak voltaj sınıfları arasında 3,6/6 kV, 6/10 kV, 8,7/15 kV, 12/20 kV ve 18/30 kV bulunur. Bir OG kablosunun boyutlandırılması, kablonun hem sabit yük hem de arıza koşullarında tüm hizmet ömrü boyunca güvenli bir şekilde çalışmasını sağlayan iletken kesitini, yalıtım seviyesini ve ekran yapısını seçmek anlamına gelir.

Başlıca kontroller bitişiktir: sürekli akım taşıma kapasitesi, voltaj düşüşü, kısa devre termal dayanımı ve kurulum koşullarına göre değer kaybı. Pek çok endüstriyel projede, özellikle fider uzunsa veya arıza seviyesi yüksekse, nihai boyuta, kapasite kontrolünden ziyade kısa devre veya voltaj düşüşü kontrolüyle karar verilir.

Adım 1 – Sistem ve Kablo Girişlerini Tanımlayın

Herhangi bir hesaplamaya başlamadan önce sistem verilerini toplayın. Nominal faz-faz voltajına, maksimum sürekli yük akımına, kablo konumundaki maksimum kısa devre akımına ve koruma temizleme süresine ihtiyacınız vardır. Kurulum ayrıntıları da önemlidir: güzergah uzunluğu, ortam sıcaklığı, toprağın termal direnci, gömme derinliği ve kablonun kanal kümesinden mi, kablo tepsisinden mi yoksa doğrudan gömmeden mi geçtiği.

Küçük giriş hataları büyük boyutlandırma hatalarına neden olur. Toprak sıcaklığının 20°C olduğunu varsayarsanız ancak gerçek saha 30°C'de çalışıyorsa, marjinal bir kablo tasarım sıcaklığının üzerinde çalışacaktır. Paralel besleyici ısıtmasını dahil etmeyi unutursanız, gerçek kurulumda aynı kablonun gücü düşecektir. Giriş verilerini doğrulamak için harcanan ekstra zaman her zaman değerlidir.

Çoğu dağıtım uygulaması için bakır iletkenli XLPE yalıtımlı kablo varsayılan seçimdir. Yalıtım yüksek elektrik gücü, düşük dielektrik kayıplar ve iyi termal performans sağlar. Orta gerilim dağıtımı için pratik bir referans 3,6/6 kV ila 26/35 kV arası XLPE yalıtımlı güç kablosu serisi .

Nominal Gerilim 3,6 / 6kV -26 / 35kV için XLPE Yalıtımlı Güç Kablosu Tedarikçiler, Şirket Dongfeng Çin toptan Anma Gerilimi için XLPE Yalıtımlı Güç Kablosu 3.6 / 6kV -26 / 35kV tedarikçiler ve Anma Gerilimi için XLPE Yalıtımlı Güç Kablosu ... Ürünü Görüntüle →

Adım 2 – Gerçek Koşullarla Hacmi Hesaplayın

Akım kapasitesi, kablonun yalıtımının sıcaklık değerini aşmadan taşıyabileceği maksimum sürekli akımdır. XLPE yalıtımı için maksimum sürekli iletken sıcaklığı tipik olarak 90°C iken, bakır iletkenler için kısa devre acil durum sıcaklığı 250°C olabilir. Kablo kesiti, dahili olarak üretilen ısının izolasyonu aşırı ısıtmadan dışarıya aktarılmasına olanak sağlamalıdır.

Temel hacim tablosundan başlayın, ardından ortam sıcaklığı, toprağın termal direnci, derinlik, kablo aralığı ve gruplandırma için düzeltme faktörleriyle çarpın. Masaüstü hesaplamasında işe yarayan bir iletken boyutu, diğer yüklü kablolara paralel olarak kurulduğunda ısınabilir. Aşağıdaki tablo, yaygın OG kurulumları için temsili değer kaybı faktörlerini vermektedir:

Tüm düzeltme faktörlerini uyguladıktan sonra düzeltilmiş şiddeti tam yük akımıyla karşılaştırın. Değer iki standart iletken boyutu arasındaysa, daha sonraki bir kontrolde daha da büyük bir iletken zorlanmadığı sürece bir sonraki daha büyük boyutu seçin.

Adım 3 – Uzun Besleyicilerdeki Gerilim Düşüşünü Kontrol Edin

OG fiderinin birkaç kilometre uzunluğunda olması veya yükün kablo empedansına göre yüksek olması durumunda gerilim düşüşü ana kriter haline gelir. Üç fazlı voltaj düşüşü, Vdrop = sqrt(3) * I * (R * cos(phi) X * sin(phi)) * L olarak tahmin edilebilir; burada R ve X, birim uzunluk başına etkin AC direnci ve reaktanstır ve L, yol uzunluğudur.

Orta gerilim devrelerinde kaynaktan yüke doğru toplam gerilim düşümü genellikle %5'in altında kalmalıdır. Birçok tesis, transformatörler ve ikincil iletkenler için marj bırakmak amacıyla yalnızca besleyiciye yönelik %3'lük daha katı bir sınır uygulamaktadır. 250 A taşıyan 33 kV, 10 km'lik bir fider için, 95 mm²'lik bir bakır kablo %3,5'e yakın bir voltaj düşüşüne sahip olabilirken, 120 mm²'lik bir kablo bu oranı %3'ün altına düşürebilir. Bu gibi durumlarda daha büyük olan kablo, akıma göre değil, gerilim düşümü sınırına göre seçilir.

33 kV'luk bir besleyicide endüktans çoğu zaman direncin üzerinde baskın gelir, dolayısıyla iletken kesitinin eklenmesi yalnızca sınırlı bir iyileşme sağlar. Bu durumda daha yüksek bir voltaj seviyesi veya farklı şekilde yönlendirilmiş bir kablo daha etkili olabilir.

Adım 4 – Kısa Devre Dayanımını Onaylayın

Orta gerilim sistemindeki bir kablo, koruyucu cihazın arızayı gidermesine yetecek kadar en kötü durumdaki kısa devre akımına dayanmalıdır. Arıza sırasında ısının hızlı bir şekilde kaçamaması nedeniyle iletken sıcaklığı keskin bir şekilde yükselir. XLPE yalıtımlı kablolar için izin verilen kısa devre iletken sıcaklığı genellikle bakır için 250°C ve alüminyum için 200°C'dir ancak üreticinin test verilerinden alınan değerler kullanılmalıdır.

Termal dayanım için minimum iletken kesiti s = I * sqrt(t) / k olarak tahmin edilebilir; burada I rms arıza akımıdır, t saniye cinsinden temizleme süresidir ve k iletken malzemesine ve varsayılan başlangıç ​​ve son sıcaklıklara bağlı bir sabittir. 0,2 saniyede temizlenen 20 kA arızalı 13,8 kV'luk bir sistem, kolaylıkla akım kontrolünden daha büyük bir iletken gerektirebilir. Bu nedenle kısa devre kontrolü isteğe bağlı değildir.

Yukarı akış röle koordinasyonu da doğrulanmalıdır. Rölenin temizleme süresi kablo termik limitinden uzun olursa kesici açılmadan kablo hasar görecektir.

Adım 5 – Değer Azaltma ve Minimum Boyut Gereksinimlerine Uyun

Teknik hesaplamalara ek olarak, kod ve mekanik gereksinimler sıklıkla minimum iletken boyutunu zorlar. Birçok orta gerilim besleyici, kapasite hesaplaması daha küçük bir boyuta izin verse bile, pratik minimum değer olarak #2 AWG bakır iletken kullanır. Büyük pabuçlar, sonlandırma kitleri ve çekme kuvvetleri, çok ince OG kablolarıyla kullanışsız hale gelir.

Gruplandırılmış kablolar ve gömülü kurulumlar için güç azaltma faktörleri, taban hacmini %20 veya daha fazla düşürebilir. Gerçek hacim, temel değerin tüm geçerli faktörlerle çarpımıdır. Nihai değer hala yük akımının üzerindeyse, kablo sürekli yükleme için kabul edilebilir. Ancak mühendis ayrıca kablonun şalt donanımına, veriyoluna veya transformatör terminallerine düzgün şekilde bağlanabildiğini de doğrulamalıdır.

Adım 6 – Maliyeti, Kullanılabilirliği ve Gelecekteki Büyümeyi Dengeleyin

Tüm teknik kontroller tamamlandıktan sonra ekonomik sorun devam ediyor. Daha büyük bir iletken, I^2*R kayıplarını azaltır ve gelecekteki yük artışları için yer bırakır, ancak ilk maliyeti artırır ve dar kanallara kurulumu zorlaştırabilir. Uzun bir besleyicide, enerji tasarrufunun net bugünkü değeri, ekstra maliyeti haklı çıkarabilir. Kısa bir besleyicide daha büyük kablo gereksiz olabilir.

Yaygın olarak üretilen bir kesitin seçilmesi teslim süresini azaltır ve standart dışı sonlandırmalardan kaçınır. Metrik sistemlerdeki yaygın MV boyutları 70, 95, 120, 150, 185 ve 240 mm²'dir. Ürün seçeneklerini incelerken, 6-35 kV XLPE güç kablosu aralığı tipik dağıtım devreleri için nominal gerilimler ve yapı ayrıntıları hakkında iyi bir genel bakış sağlar.

Orta Gerilim XLPE Güç Kabloları Üreticileri, Fabrika Çin Orta Gerilim XLPE Güç Kabloları Üreticileri, Orta Gerilim Güç Kabloları Fabrikası olarak Dongfeng Kablo, Özel 6-35kV Orta Gerilim... Ürünü Görüntüle →

Boyutlandırma Sürecini Bir Araya Getirmek

Orta gerilim kablo boyutlandırması sistematik bir süreçtir: sistem parametrelerini tanımlayın, akımı kontrol edin, voltaj düşüşünü doğrulayın, kısa devre dayanımını onaylayın ve değer kaybı artı minimum boyut kurallarını uygulayın. Ancak bu kontroller geçtikten sonra maliyet ve kullanılabilirliği tartma zamanı gelir.

Uzun bir besleyiciyi veya yüksek arıza seviyeli bir endüstriyel dağıtım sistemini boyutlandırıyorsanız, değer kaybı faktörlerine ve arıza akımı hesaplamasına özellikle dikkat edin. İlk bakışta çalışan bir kablo, bir arıza sırasında veya sıcak bir yaz gününün sonunda arızalanabilir. Yalıtım sıcaklığı değerleri ve bunların hacmi nasıl etkilediği hakkında daha fazla bilgi için, MV90 ve MV105 kablo kapasitesi ve yalıtım maliyeti karşılaştırması yararlı bir başlangıç noktasıdır.