Mellemspændingskabelstørrelse: Ampacity, spændingsfald og kortslutningskontrol

Antag, at du har en 13,8 kV transformerføder med en beregnet primærstrøm på 84 A. En hurtig ampacitetstabel kan foreslå en #3 AWG kobberleder. Alligevel ender en typisk installation i marken ofte med 2/0 AWG-kabel. Årsagen er, at mellemspændingskablets dimensionering ikke kan stoppe ved ampacitet.

Den korrekte størrelse skal også passere spændingsfaldsgrænser, overleve den tilgængelige kortslutningsstrøm, respektere praktiske minimumslederstørrelser og tage højde for reelle installationsforhold såsom jordtemperatur, kanalbanker og parallelle kredsløb. Behandl det som en verifikationsløkke, ikke et enkelt opslagstrin.

Hvad "størrelse" betyder for MV-kabler

Mellemspændingskabel betyder generelt kabler vurderet over 1 kV og op til 35 kV. Almindelige spændingsklasser omfatter 3,6/6 kV, 6/10 kV, 8,7/15 kV, 12/20 kV og 18/30 kV. Dimensionering af et MV-kabel betyder at vælge ledertværsnit, isolationsniveau og skærmkonstruktion, der gør det muligt for kablet at fungere sikkert i hele dets levetid under både konstant belastning og fejlforhold.

De vigtigste kontroller er sammenhængende: kontinuerlig strømbærende kapacitet, spændingsfald, termisk kortslutningsmodstand og nedsættelse efter installationsforhold. I mange industriprojekter bestemmes den endelige størrelse af kortslutnings- eller spændingsfaldskontrollen frem for af ampacitetskontrollen, især når føderen er lang, eller fejlniveauet er højt.

Trin 1 – Definer system- og kabelindgangene

Inden du starter en beregning, skal du indsamle systemdata. Du har brug for den nominelle fase-til-fase spænding, den maksimale kontinuerlige belastningsstrøm, den maksimale kortslutningsstrøm ved kabelplaceringen og beskyttelsesrydningstiden. Installationsdetaljer har også betydning: rutelængde, omgivelsestemperatur, jordens termiske resistivitet, nedgravningsdybde, og om kablet løber i en kanalbank, kabelbakke eller direkte nedgravning.

Små inputfejl skaber store størrelsesfejl. Hvis du antager en jordtemperatur på 20°C, men det faktiske sted kører ved 30°C, vil et marginalkabel fungere over dets designtemperatur. Hvis du glemmer at inkludere parallel feeder opvarmning, vil det samme kabel blive dereret i en rigtig installation. Den ekstra tid brugt på at verificere inputdata er altid umagen værd.

Til de fleste distributionsapplikationer er et XLPE-isoleret kabel med kobberledere standardvalget. Isoleringen giver høj elektrisk styrke, lave dielektriske tab og god termisk ydeevne. En praktisk reference for mellemspændingsfordeling er XLPE-isoleret strømkabelserie klassificeret fra 3,6/6 kV til 26/35 kV .

XLPE-isoleret strømkabel til mærkespænding 3,6/6 kV -26/35 kV leverandører, firma Dongfeng Kina engros XLPE-isoleret strømkabel til nominel spænding 3,6/6kV -26/35kV leverandører og XLPE-isoleret strømkabel til nominel V... Se produkt →

Trin 2 – Beregn Ampacity med reelle forhold

Ampacity er den maksimale kontinuerlige strøm, som kablet kan bære uden at overskride isoleringens temperaturklassificering. For XLPE-isolering er den maksimale kontinuerlige ledertemperatur typisk 90°C, mens kortslutningsnødtemperaturen kan være 250°C for kobberledere. Kabeltværsnittet skal muliggøre, at den internt genererede varme kan overføres udad uden at overophede isoleringen.

Start fra en basisampacitetstabel, multiplicer derefter med korrektionsfaktorer for omgivelsestemperatur, jordens termiske modstand, dybde, kabelafstand og gruppering. En lederstørrelse, der fungerer i en desktop-beregning, kan blive varm, når den installeres parallelt med andre belastede kabler. Tabellen nedenfor giver repræsentative nedsættelsesfaktorer for almindelige mellemspændingsinstallationer:

Når du har anvendt alle korrektionsfaktorer, skal du sammenligne den korrigerede ampacitet med fuldbelastningsstrømmen. Hvis værdien er mellem to standardlederstørrelser, skal du vælge den næste større størrelse, medmindre en senere kontrol tvinger en endnu større leder.

Trin 3 – Tjek spændingsfald på lange fødere

Spændingsfald bliver det styrende kriterium, når MV feederen er flere kilometer lang, eller når belastningen er høj i forhold til kabelimpedansen. Det trefasede spændingsfald kan tilnærmes som Vdrop = sqrt(3) * I * (R * cos(phi) X * sin(phi)) * L, hvor R og X er den effektive AC-modstand og reaktans pr. længdeenhed, og L er rutelængden.

For mellemspændingskredsløb bør det samlede spændingsfald generelt forblive under 5 % fra kilden til belastningen. Mange faciliteter anvender en strengere grænse på 3 % for føderen alene for at give margin til transformere og sekundære ledere. For en 33 kV, 10 km feeder, der bærer 250 A, kan et 95 mm² kobberkabel have et spændingsfald tæt på 3,5 %, mens et 120 mm² kabel bringer det under 3 %. I sådanne tilfælde vælges det større kabel ikke efter ampacitet, men efter spændingsfaldsgrænse.

På en 33 kV feeder dominerer induktansen ofte over modstanden, så tilføjelse af ledertværsnit giver kun begrænset forbedring. I så fald kan et højere spændingsniveau eller et andet ført kabel være mere effektivt.

Trin 4 – Bekræft kortslutningsmodstand

Et kabel i et mellemspændingssystem skal overleve den værste tilfælde kortslutningsstrøm længe nok til, at beskyttelsesanordningen kan afhjælpe fejlen. Under fejlen stiger ledertemperaturen kraftigt, fordi varmen ikke kan slippe hurtigt ud. For XLPE-isolerede kabler er den tilladte kortslutningsledertemperatur ofte 250°C for kobber og 200°C for aluminium, men værdier fra producentens testdata bør anvendes.

Det mindste ledertværsnit for termisk modstand kan estimeres som s = I * sqrt(t) / k, hvor I er rms fejlstrømmen, t er rydningstiden i sekunder, og k er en konstant, der afhænger af ledermaterialet og de antagne start- og sluttemperaturer. Et 13,8 kV-anlæg med en 20 kA-fejl udbedret på 0,2 s kan nemt kræve en større leder end ampacitetskontrollen. Derfor er kortslutningskontrollen ikke valgfri.

Opstrøms relækoordinering skal også verificeres. Hvis relærydningstiden er længere end den termiske kabelgrænse, vil kablet blive beskadiget, før afbryderen åbner.

Trin 5 – Respekter nedsættelses- og minimumsstørrelseskrav

Ud over de tekniske beregninger fremtvinger kodeks og mekaniske krav ofte en minimumslederstørrelse. Mange mellemspændingsfødere bruger en #2 AWG kobberleder som det praktiske minimum, selv når ampacitetsberegningen ville tillade en mindre størrelse. Store ører, termineringssæt og indtrækskræfter bliver alle upraktiske med meget tynde MV-kabler.

Reduktionsfaktorer for grupperede kabler og nedgravede installationer kan sænke basisampaciteten med 20 % eller mere. Den sande ampacitet er basisværdien ganget med alle relevante faktorer. Hvis slutværdien stadig er over belastningsstrømmen, er kablet acceptabelt til kontinuerlig belastning. Men ingeniøren bør også bekræfte, at kablet kan tilsluttes korrekt til koblingsudstyret, bussen eller transformerterminalerne.

Trin 6 – Balancer omkostninger, tilgængelighed og fremtidig vækst

Når alle tekniske kontroller er opfyldt, er det økonomiske spørgsmål tilbage. En større leder reducerer I^2*R-tab og giver plads til fremtidig belastningsvækst, men det øger de første omkostninger og kan komplicere installation i tætte kanaler. På en lang feeder kan nettonutidsværdien af ​​energibesparelser retfærdiggøre ekstraomkostningerne. På en kort feeder kan det større kabel være unødvendigt.

At vælge et bredt fremstillet tværsnit reducerer gennemløbstiden og undgår ikke-standardiserede opsigelser. Almindelige MV-størrelser i metriske systemer omfatter 70, 95, 120, 150, 185 og 240 mm². Ved gennemgang af produktmuligheder, 6-35 kV XLPE strømkabel rækkevidde giver et godt overblik over mærkespændinger og konstruktionsdetaljer for typiske distributionskredsløb.

Mellemspænding XLPE strømkabler fabrikanter, fabrik Som producenter af mellemspænding XLPE-strømkabler i Kina, fabrik for mellemspænding-strømkabler, Dongfeng-kabel tilbyder brugerdefinerede 6-35kV medium V... Se produkt →

Samling af dimensioneringsprocessen

Dimensionering af mellemspændingskabler er en systematisk proces: Definer systemparametrene, kontroller ampacitet, bekræft spændingsfald, bekræft kortslutningsmodstand og anvend regler for nedsættelse plus minimumsstørrelse. Først efter at disse kontroller er bestået, er det tid til at veje omkostninger og tilgængelighed.

Hvis du dimensionerer en lang feeder eller et industrielt distributionssystem med højt fejlniveau, skal du være særlig opmærksom på nedsættelsesfaktorerne og fejlstrømsberegningen. Et kabel, der virker ved første øjekast, kan svigte under en fejl eller i slutningen af ​​en varm sommerdag. For mere information om isoleringstemperaturklassificeringer og hvordan de påvirker ampaciteten, kan du se Sammenligning af MV90 vs MV105 kabelkapacitet og isoleringsomkostninger er et nyttigt udgangspunkt.