اندازه گیری ولتاژ کابل برق فشار قوی با غلاف

اندازه گیری ولتاژ کابل برق فشار قوی :

جریان ولتاژ داخل کابل های برقی

حفاظت از کابل های برق در برابر فشارهای الکتریکی در هنگام حوادث طبیعی یکی از مهمترین جنبه ها برای حفظ یکپارچگی عملکرد کابل های فشار قوی است. این فرآیند توسط محدود کننده های ولتاژ غلاف (SVLs) به دست می یابد. هدف این مقاله بحث پاسخ به سوالات زیر است .

1. چرا باید غلاف فلزی کابل را از طریق محدود کننده ولتاژ (SVL) زمین گیر کنیم ، چرا غلاف کابل را مستقیماً به زمین وصل نمی کنم ؟

2. آیا می توانم از همان روش مدل سازی ، شبیه سازی و تجزیه و تحلیل برای اندازه SVL استفاده کنم روش اندازه گیری Surge Arrester چگونه است ؟

3. آیا بین SVL و Surge Arrester تفاوت عملکردی وجود دارد ؟

معرفی :

اغلب برای کابل های فشار قوی غلاف فلزی نصب می شود ، جریان اولیه برق از طریق رسانای اولیه بر روی غلاف ایجاد می شود. همچنین مستقیماً به زمین جریان انتقال پیدا می کند ، که 100٪ از دست دادن انرژی را نشان می دهد. در این فرایند همچنین می تواند دمای کابل را افزایش داد ، سپس به یک عامل محدود کننده در قابلیت اضافه بار سیستم تبدیل شود. یک روش معمول برای کاهش چنین تلفاتی ، تقسیم بندی غلاف کابل است. با این حال ، اگر از قطعه بندی برای قطع جریان غلاف القایی استفاده می شود ، باید تدابیری نیز برای محدود کردن ولتاژ ناشی از غلاف در هنگام رویدادهای غیر طبیعی هم اتخاذ شود. در غیر این صورت ، اختلاف ولتاژ بین غلاف و زمین می تواند از مقاومت زره کابل فراتر رود و منجر به سوراخ شدن شود. این می تواند به نقطه ای از نفوذ رطوبت تبدیل شود که می تواند منجر به مشکلات طولانی مدت دی الکتریک و خرابی شود. انواع مختلفی از پیکربندی ها برای کاهش آسیب دیدگی کابل کشی وجود دارد مانند اتصال متقاطع غلاف ها ، جابجایی رساناهای فاز و غیره ، اما تقسیم بندی همراه با حفاظت در برابر ضربه دیدن کابل بسیار موثر است.

SVL چیست ؟

کاهش کننده ولتاژ غلاف (SVL) در اصل یک برق گیر است ، این به عنوان یک گیرنده عمل می کند و در بیشتر موارد ، در واقع یک توزیع کننده برچسب مجدد است. از نظر طراحی دی الکتریک مسکن عایق ، دو نوع SVL موجود است. یکی با مخزن و دیگری بدون مخزن SVL های بدون مخزن ها فقط برای استفاده در محیط خشک جعبه پیوند و SVL های دارای مخزن برای استفاده در فضای باز در نظر گرفته شده است.

روش انتخاب و شیوه استفاده SVL :

هدف اصلی کاهنده ولتاژ غلاف بستن یا محدود کردن تنش ولتاژ روی آرمور زره کابل است. اگر غلاف کابل در دو طرف زمین باشد ، تنش ولتاژ روی زره در حالت پایدار بسیار کم است و همچنین در مواقع گذرا نسبتاً کم است. با این حال ، اگر کابل برق برای کاهش تلفات تقسیم بندی شده است یا جعبه های پیوندی در امتداد کابل در مکانهای انتقال یا اتصال متقاطع وجود دارد ، مهم است که SVL ها را در آنجا نصب کنید تا هرگونه خطر خرابی عایق زره کابلها یا جعبه های تقسیم را از بین ببرید. هیچ روش استانداردی توسط IEC یا IEEE برای انتخاب رتبه مطلوب برای محافظت از روکش/روکش کابل وجود ندارد. بنابراین روش زیر بر اساس مراجع تولید کنندگان کابل ، تامین کنندگان برق گیر و تجربه پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی زیر فرض می کند که تقسیم بندی غلاف در یک انتهای غلاف و در انتهای دیگر آن یک نقطه باز است.

مراحل انتخاب بهینه محدود کننده و کاهش ولتاژ غلاف کابل :

مرحله 1: ولتاژهایی را که بر روی غلاف در طول مسیر کابلکشی ظاهر می شود ، تعیین کنید.

مرحله 2: AC Rating و TOV Rating را انتخاب کنید.

مرحله 3: حاشیه حفاظت از رتبه انتخاب شده را بررسی کنید.

مرحله 4: بررسی کنید که رتبه انرژی SVL کافی است یا خیر ؟

مرحله 5: حالت نصب و خرابی را از نظر تناسب و عملکرد جریان برق بررسی کنید

اندازه SVL ولتاژ غلاف از منابع فرکانس برق و TOV ناشی از خطاهای میدان مغناطیسی :

از آنجا که غلاف کابل در نزدیکی رسانا قرار دارد ، ولتاژ ظاهر شده بر روی غلاف باز می تواند قابل توجه باشد و مستقیماً با جریان عبوری از هادی فاز ارتباط دارد. این رابطه در حالت پایدار و همچنین در هنگام خطاها اعمال می شود. رایج ترین دلیل در انتخاب یک گیرنده برای محافظت از غلاف ، انتخاب یک SVL با سطح روشنایی بالاتر از ولتاژ فرکانس توان ناشی از بدترین حالت است. این بدان معناست که SVL نیازی به هدر دادن انرژی در طول ولتاژ موقت (TOV) ناشی از گسل ها ندارد. در مورد جریانات های سربار ، این قاعده نیست و در این موارد ، اندازه گیرنده ها در جریان TOV جریان دارد اما به اندازه ای نیست که باعث خرابی آن شود. منطق اندازه سربار با استفاده از قابلیت TOV گیرنده برای انتخاب SVL استفاده نمی شود مگر اینکه برای دستیابی به حاشیه بهتر حفاظت لازم باشد.

گرادیان ولتاژ :

حالت پایدار ولتاژی است که در طول یک کیلومتر غلاف ظاهر می شود و 1000A به طور مداوم جریان دارد و تابعی از پیکربندی کابل در ترانشه و همچنین ابعاد آن است. اگر گرادیان ولتاژ توسط سازنده کابل برای پیکربندی مورد استفاده ارائه نشده است ، می توان آن را با استفاده از معادلات و روشهای مربوطه که از IEEE 575 "راهنمای اتصال غلافها و سپرهای کابلهای برق تک هادی با درجه 5 تا 500 کیلو ولت" محاسبه شده است محاسبه کرد . هنگامی که گرادیان ولتاژ برای 1 کیلومتر در 1000A شناخته شد ، ولتاژی که در انتهای باز یک قطعه در هنگام رخداد خطا ظاهر می شود نیز قابل محاسبه است. تعیین این سطح ولتاژ بسیار مهم است زیرا درجه ولتاژ SVL (Uc) باید دقیقاً بالاتر تنظیم شود تا گیرنده در طول یک رویداد خطا عمل نکند. اگر در این مورد مسیر کابلکشی رفتار کند ، به توانایی انتقال انرژی بسیار بالاتر از آنچه که معمولاً برای گیرنده های توزیع موجود است نیاز دارد. اگر بعداً در فرایند اندازه گیری مشخص شود که سطح Uc پایین تری نیاز است ، یک تحلیل گذرا UC مناسب و رتبه انرژی SVL را تعیین می کند.

دو پیکربندی اصلی ترانشه وجود دارد :

Trefoil ، شامل سه کابل است که در فاصله یکسانی از یکدیگر قرار گرفته اند به طوری که سطح مقطع آنها مثلث متساوی الاضلاع را تشکیل می دهد. و پیکربندی Flat که به موجب آن همه کابلها به گونه ای گذاشته شده اند که در یک صفحه و فاصله یکسان از یکدیگر قرار دارند.

با فرض اینکه حاشیه حفاظت مناسب باشد ، امتیاز Uc SVL بیشتر یا مساوی ولتاژ در نقطه باز (Eopen) خواهد بود ، محاسبه گردیان :

Uc ≥ Eopen = گرادیان ولتاژ x طول قطعه x حداکثر جریان خطای مورد انتظار که شیب ولتاژ V/km/1000A ، طول بر حسب کیلومتر و جریان خطا بر حسب kA بیان می شود. به عنوان مثال ، اگر یک گرادیان ولتاژ در یک سیستم خاص 200V/km/kA و خط 2 کیلومتر طول داشته باشد و حداکثر جریان خطا 17.5 کیلو آمپر باشد ، حداقل امتیاز Uc قابل قبول برای SVL 7000 ولت خواهد بود. اگر خط فقط 1 کیلومتر طول داشته باشد ، حداقل UC SVL نصف خط 2 کیلومتری و حداقل 3500 ولت خواهد بود. بنابراین ، هنگام تعیین رتبه بندی مناسب UC برای SVL ها ، نمی توان یک رتبه بندی برای همه جعبه های پیوند انتخاب کرد مگر اینکه طول همه بخش ها برابر باشد. علاوه بر این ، اگر SVL به درستی انتخاب شود ، نیازی به جذب سطح قابل توجهی از انرژی در هنگام خطای سیستم نخواهد بود.

2. ولتاژ غلاف کابل از Lightning Surge :

محافظت از زره در برابر افزایش رعد و برق هنگام برخورد صاعقه با خطوط هوایی قبل از قطب انتقال ، موج را با برق گیر که به طور استاندارد در این مکان نصب شده است محکم و بیشتر جریان موج را به زمین منحرف می کند. با این حال ، یک ولتاژ افزایش با شدت قابل توجه می تواند به کابل با سطح مقطع متوسط ​​جریان نیز برسد. محاسبه حاشیه حفاظت از رعد و برق بسیار شبیه به آنچه در مورد تغییر موجها انجام می شود ، است. در اینجا ، 10kA برای جریان هماهنگ کننده و BIL کامل برای مقاومت در برابر زره وعایق استفاده می شود.

3. ولتاژ غلاف از Switching Surge :

به طور کلی ضخامت زره و غلاف ضعیف ترین عایق در سیستم کابل برق HV است. جدول زیر میزان مقاومت آنها را بر اساس IEEE 575 نشان می دهد.

غلاف کابل

فرض بر این است که مقاومت ضربه ای جرقه زنی در وقفه و ژاکت مشابه سایر انواع عایق ها است و 83٪ از درجه مقاومت در برابر ضربه صاعقه (BIL) است. هنگامی که یک رویداد موج سوئیچینگ روی رسانای فازی یک کابل وجود دارد ، جریان از طریق آن باعث ایجاد ولتاژ بر روی غلاف می شود. همانطور که در حالت پایدار یا در هنگام وقوع خطا انجام می دهد ، حتی اگر شکل موج به طور قابل توجهی متفاوت باشد. از آنجا که ولتاژ و جریان روی رسانا در هنگام افزایش سوئیچینگ سینوسی یا حتی یک ضربه ساده نیست و نمی توان ولتاژ و جریان حاصله بر روی غلاف را به طور دقیق پیش بینی کرد. تنها راههای دقیق تعیین ولتاژ و جریان واقعی روی غلاف ، شبیه سازی ها یا آزمایشات میدانی واقعی است. از آنجا که آزمایش ها عملی نیستند ، شبیه سازی های تنها گزینه ممکن است.

برخی از قوانین مفید در اجرای چنین شبیه سازی ها بوجود آمده است :

1. اگر SVL برای سوار شدن در یک رویداد گسل با حداقل یا بدون هدایت جدی انتخاب شده باشد ، در این صورت قابلیت تحمل انرژی سوئیچینگ از مقاومت در برابر نوع توزیع 10 کیلو آمپر مناسب است. اگر SVL ابعادی برای عبور از خطا نداشته باشد ، ممکن است به گیرنده های کلاس ایستگاه نیاز باشد.

2. اگر ولتاژ باقیمانده سوئیچینگ 1000A در دسترس نباشد ، ولتاژ باقیمانده ضربه 1.5 تا 8 کیلو آمپر 8/20 می تواند برای محاسبه حاشیه حفاظت استفاده شود. برای محاسبه حاشیه حفاظت در هنگام ولتاژ سوئیچینگ ، توصیه می شود از ولتاژ باقی مانده ولتاژ سوئیچینگ 1000A استفاده شود. از آنجا که تغییر ولتاژ باقیمانده موج آزمایشی برای گیرنده های نوع توزیع نیست ، ممکن است ولتاژ باقی مانده 1000A در دسترس نباشد. در این مورد ، یک جایگزین مناسب برای ولتاژ ، ولتاژ سوئیچینگ ولتاژ باقی مانده 8 × 20 در 1.5 کیلو آمپر است.

www.tsbargh.ir