Dimensiunea cablului de medie tensiune: amperință, cădere de tensiune și verificări în scurtcircuit

Să presupunem că aveți un transformator de alimentare de 13,8 kV cu un curent primar calculat de 84 A. Un tabel rapid de intensitate ar putea sugera un conductor de cupru #3 AWG. Cu toate acestea, o instalare tipică pe teren se termină adesea cu un cablu 2/0 AWG. Motivul este că dimensionarea cablului de medie tensiune nu se poate opri la putere.

Dimensiunea corectă trebuie, de asemenea, să depășească limitele de cădere de tensiune, să supraviețuiască curentului de scurtcircuit disponibil, să respecte dimensiunile minime practice ale conductorului și să țină cont de condițiile reale de instalare, cum ar fi temperatura solului, băile de conducte și circuitele paralele. Tratează-l ca pe o buclă de verificare, nu ca pe un singur pas de căutare.

Ce înseamnă „Dimensiune” pentru cablurile MV

Cablu de medie tensiune înseamnă, în general, cabluri de peste 1 kV și până la 35 kV. Clasele de tensiune comune includ 3,6/6 kV, 6/10 kV, 8,7/15 kV, 12/20 kV și 18/30 kV. Dimensionarea unui cablu MT înseamnă selectarea secțiunii transversale a conductorului, a nivelului de izolație și a construcției ecranului, care să permită cablului să funcționeze în siguranță pentru durata de viață completă atât în ​​condiții de sarcină constantă, cât și în condiții de defecțiune.

Verificările majore sunt contigue: capacitatea de purtare continuă a curentului, căderea de tensiune, rezistența la scurtcircuit și deratingul în funcție de condițiile de instalare. În multe proiecte industriale, dimensiunea finală este decisă de verificarea scurtcircuitului sau a căderii de tensiune, mai degrabă decât de verificarea capacității, mai ales când alimentatorul este lung sau nivelul de defecțiune este ridicat.

Pasul 1 - Definiți intrările de sistem și cablu

Înainte de a începe orice calcul, colectați datele sistemului. Aveți nevoie de tensiunea nominală fază la fază, curentul maxim continuu de sarcină, curentul maxim de scurtcircuit la locația cablului și timpul de curățare a protecției. Detaliile de instalare contează și ele: lungimea traseului, temperatura mediului ambiant, rezistivitatea termică a solului, adâncimea de îngropare și dacă cablul trece într-un banc de conducte, suport de cabluri sau îngropare directă.

Erorile mici de introducere creează erori mari de dimensionare. Dacă presupuneți o temperatură a solului de 20°C, dar locul real rulează la 30°C, un cablu marginal va funcționa peste temperatura sa de proiectare. Dacă uitați să includeți încălzirea alimentatorului paralel, același cablu va fi declasat într-o instalație reală. Timpul suplimentar petrecut verificând datele de intrare este întotdeauna util.

Pentru majoritatea aplicațiilor de distribuție, un cablu izolat XLPE cu conductori de cupru este alegerea implicită. Izolația asigură rezistență electrică ridicată, pierderi dielectrice scăzute și performanță termică bună. O referință practică pentru distribuția de medie tensiune este Seria de cabluri de alimentare cu izolație XLPE, de la 3,6/6 kV la 26/35 kV .

Cablu de alimentare izolat XLPE pentru tensiune nominală 3,6/6kV -26/35kV Furnizori, companie Dongfeng China en-gros Cablu de alimentare XLPEizolat pentru furnizori de tensiune nominală 3,6/6kV -26/35kV și cablu de alimentare XLPEizolat pentru tensiune nominală... Vizualizare produs →

Pasul 2 – Calculați ampatitatea cu condiții reale

Ampacitatea este curentul continuu maxim pe care cablul îl poate transporta fără a depăși temperatura nominală a izolației sale. Pentru izolația XLPE, temperatura maximă a conductorului continuu este de obicei de 90 ° C, în timp ce temperatura de urgență a scurtcircuitului poate fi de 250 ° C pentru conductorii de cupru. Secțiunea transversală a cablului trebuie să permită transferului căldurii generate intern fără a supraîncălzi izolația.

Începeți de la un tabel de putere de bază, apoi înmulțiți cu factorii de corecție pentru temperatura ambiantă, rezistivitatea termică a solului, adâncimea, distanța dintre cabluri și gruparea. O dimensiune a conductorului care funcționează într-un calcul desktop poate fi fierbinte atunci când este instalată paralel cu alte cabluri încărcate. Tabelul de mai jos oferă factori de derating reprezentativi pentru instalațiile de MT obișnuite:

După aplicarea tuturor factorilor de corecție, comparați ampacitatea corectată cu curentul la sarcină maximă. Dacă valoarea este între două dimensiuni standard de conductor, alegeți următoarea dimensiune mai mare, cu excepția cazului în care o verificare ulterioară forțează un conductor și mai mare.

Pasul 3 – Verificați căderea de tensiune pe alimentatoarele lungi

Căderea de tensiune devine criteriul de guvernare atunci când alimentatorul MV are câțiva kilometri lungime sau când sarcina este mare în raport cu impedanța cablului. Căderea de tensiune trifazată poate fi aproximată ca Vdrop = sqrt(3) * I * (R * cos(phi) X * sin(phi)) * L, unde R și X sunt rezistența și reactanța CA efectivă pe unitate de lungime, iar L este lungimea traseului.

Pentru circuitele de medie tensiune, căderea totală de tensiune ar trebui, în general, să rămână sub 5% de la sursă la sarcină. Multe instalații aplică o limită mai strictă de 3% numai pentru alimentator, pentru a lăsa o marjă pentru transformatoare și conductoare secundare. Pentru un alimentator de 33 kV, 10 km care transportă 250 A, un cablu de cupru de 95 mm² poate avea o cădere de tensiune aproape de 3,5%, în timp ce un cablu de 120 mm² o aduce sub 3%. În astfel de cazuri, cablul mai mare este selectat nu în funcție de intensitate, ci de limita de cădere de tensiune.

Pe un alimentator de 33 kV, inductanța domină adesea asupra rezistenței, așa că adăugarea secțiunii transversale a conductorului oferă doar îmbunătățiri limitate. În acest caz, un nivel de tensiune mai mare sau un cablu direcționat diferit poate fi mai eficient.

Pasul 4 - Confirmați rezistența la scurtcircuit

Un cablu într-un sistem de medie tensiune trebuie să supraviețuiască curentului de scurtcircuit în cel mai rău caz suficient de mult pentru ca dispozitivul de protecție să elimine defecțiunea. În timpul defecțiunii, temperatura conductorului crește brusc, deoarece căldura nu poate scăpa rapid. Pentru cablurile izolate cu XLPE, temperatura permisă a conductorului de scurtcircuit este adesea de 250°C pentru cupru și 200°C pentru aluminiu, dar trebuie utilizate valorile din datele de testare ale producătorului.

Secțiunea transversală minimă a conductorului pentru rezistența termică poate fi estimată ca s = I * sqrt(t) / k, unde I este curentul rms de defect, t este timpul de curățare în secunde și k este o constantă care depinde de materialul conductorului și de temperaturile inițiale și finale presupuse. Un sistem de 13,8 kV cu o defecțiune de 20 kA eliminată în 0,2 s poate necesita cu ușurință un conductor mai mare decât verificarea ampității. Acesta este motivul pentru care verificarea scurtcircuitului nu este opțională.

Trebuie verificată și coordonarea releului din amonte. Dacă timpul de curățare a releului este mai mare decât limita termică a cablului, cablul va fi deteriorat înainte ca întrerupătorul să se deschidă.

Pasul 5 – Respectați cerințele de reducere și dimensiune minimă

Pe lângă calculele tehnice, codul și cerințele mecanice impun adesea o dimensiune minimă a conductorului. Multe alimentatoare de medie tensiune folosesc un conductor de cupru #2 AWG ca minim practic, chiar și atunci când calculul ampacității ar permite o dimensiune mai mică. Ugurile mari, kiturile de terminare și forțele de tragere devin toate impracticabile cu cablurile MT foarte subțiri.

Factorii de reducere a puterii pentru cablurile grupate și instalațiile îngropate pot reduce ampacitatea de bază cu 20% sau mai mult. Ampacitatea adevărată este valoarea de bază înmulțită cu toți factorii aplicabili. Dacă valoarea finală este încă peste curentul de sarcină, cablul este acceptabil pentru încărcare continuă. Dar inginerul ar trebui să confirme, de asemenea, că cablul se poate conecta corect la bornele aparatului de comutare, magistrală sau transformator.

Pasul 6 – Echilibrați costul, disponibilitatea și creșterea viitoare

După ce toate verificările tehnice sunt satisfăcute, rămâne problema economică. Un conductor mai mare reduce pierderile I^2*R și lasă loc pentru creșterea sarcinii viitoare, dar crește costul inițial și poate complica instalarea în conducte strânse. La un alimentator lung, valoarea actuală netă a economiilor de energie poate justifica costul suplimentar. Pe un alimentator scurt, cablul mai mare poate fi inutil.

Alegerea unei secțiuni transversale fabricate pe scară largă reduce timpul de livrare și evită terminațiile non-standard. Dimensiunile comune MV în sistemele metrice includ 70, 95, 120, 150, 185 și 240 mm². La examinarea opțiunilor de produs, Gama de cablu de alimentare XLPE 6-35 kV oferă o imagine de ansamblu bună asupra tensiunilor nominale și a detaliilor de construcție pentru circuitele de distribuție tipice.

Producători de cabluri de alimentare XLPE de medie tensiune, fabrică În calitate de producători din China de cabluri de alimentare de medie tensiune XLPE, fabrica de cabluri de alimentare de medie tensiune, cablul Dongfeng oferă personalizat 6-35kV V medie... Vizualizare produs →

Împreună procesul de dimensionare

Dimensionarea cablului de medie tensiune este un proces sistematic: definiți parametrii sistemului, verificați ampabilitatea, verificați căderea de tensiune, confirmați rezistența la scurtcircuit și aplicați regulile de derating plus dimensiunea minimă. Abia după trecerea acestor verificări este timpul să cântărim costul și disponibilitatea.

Dacă dimensionați un alimentator lung sau un sistem de distribuție industrial cu nivel înalt de defecțiune, acordați o atenție deosebită factorilor de derating și calculului curentului de defect. Un cablu care funcționează la prima vedere se poate defecta în timpul unei defecțiuni sau la sfârșitul unei zile fierbinți de vară. Pentru mai multe informații despre evaluările temperaturii de izolație și despre modul în care acestea afectează ampabilitatea, MV90 vs MV105 comparație între puterea cablului și costul izolației este un punct de plecare util.