Yleiset periaatteet
Kaapelin nimellisjännite on yhtä suuri tai suurempi kuin sen verkon nimellisjännite, jossa se sijaitsee, ja kaapelin suurin käyttöjännite ei saa ylittää 15 % sen nimellisjännitteestä. Kuparisydänkaapeleiden käytön lisäksi liikettä tai voimakasta tärinää vaativissa paikoissa käytetään yleisesti alumiinijohtimia. Kaapelirakenteisiin vedettävien kaapelien tulee olla paljaita panssaroituja kaapeleita tai alumiinipäällysteisiä paljaita muovivaippaisia kaapeleita. Suoraan maahan upotetuissa kaapeleissa käytetään vaipallisia panssaroituja kaapeleita tai alumiinipäällysteisiä paljaita muovivaippaisia kaapeleita. Liikkuvissa työkoneissa käytetään järeitä kumivaippaisia kaapeleita. Syövyttävässä maaperässä ei yleensä käytetä suoraa hautaamista, muuten tulee käyttää erityisiä korroosionestokaapeleita. Paikoissa, joissa on syövyttäviä aineita, on käytettävä vastaavaa kaapelin vaippaa. Kaapeleiden asennuksessa pystysuoraan tai paikkoihin, joissa korkeusero on suuri, tulee käyttää tippumattomia kaapeleita. Kumieristeisiä kaapeleita ei saa käyttää, kun ympäristön lämpötila on yli 40°C.
Osion vahvistus
(1) Valitse kaapelit jännitteen mukaan: Valitse ensimmäisen edellä mainituista yleisistä periaatteista.
(2) Valitse kaapeliosuus taloudellisen virrantiheyden mukaan: laskentatapa on sama kuin lankaosuuden.
(3) Tarkista kaapelin poikkipinta Iux≥Izmax johdon suurimman pitkäaikaisen kuormitusvirran mukaan
Missä: Kaapelin Iux-sallittu kuormitusvirta (A);
Izmax-pitkäaikainen maksimikuormitusvirta (A) kaapelissa.
Käytämme tätä valintatapaa pisimpään päivittäisessä työssämme. Yleensä löydämme ensin linjan käyttövirran, ja sitten linjan suurimman käyttövirran mukaan se ei saa olla suurempi kuin kaapelin sallittu virrankantokyky. Kaapelin sallittu pitkäaikainen käyttövirta on esitetty taulukossa 1.
Tähän tilanteeseen törmäämme usein työssämme. Kuorman lisääntymisen vuoksi kuormitusvirta kasvaa, alkuperäisen kaapelin virrankantokyky on riittämätön ja se ylittää virran. Kapasiteetin lisäämiseksi, ottaen huomioon alkuperäisen kaapelin normaali toiminta, kaapeli on vedettävä uudelleen. Rakentaminen on vaikeaa ja epätaloudellista, ja käytämme usein kaksois- tai jopa kolminkertaista yhdistämistä.
Yhdistelmäkaapeleiden valinnassa monet ajattelevat, että mitä pienempi kaapelin poikkipinta-ala on, sitä taloudellisempaa ja järkevämpää, kunhan virrankantokykyvaatimukset täyttyvät. Onko näin todella?
Tammikuun 3. päivänä 2006 pääkaapeli 1#-muuntajasta sähkönjakeluhuoneeseen räjähti. Kaksi alkuperäisistä 185 mm:n nelijohtimisista alumiinijohtimiskaapeleista räjähti. Virransyötön palauttamiseksi ajoissa työalueella säilytettiin toinen hyvä kaapeli ja yhdistettiin kaksi kaapelia. Virtalähteenä käytetään 120 mm:n nelijohtimista alumiinijohtimista kaapelia. 10 kuukauden käytön jälkeen pääkaapeli repesi uudelleen 15. marraskuuta 2006. Tarkastuksen jälkeen todettiin, että 185 mm:n kaapelin halkeama aiheutti onnettomuuden.
Miksi tämä onnettomuus tapahtui? Taulukon 1 mukaan saadaan, että kolmen käytetyn kaapelin turvallinen virrankantokyky on 668A ja maksimikuormavirta clamp-tyyppisellä ampeerimittarilla mitattuna on vain 500A asuinalueella. Iux≥Izmax-periaatteen mukaan tämän toiminnan pitäisi olla turvallinen ja luotettava. Jätämme kuitenkin huomioimatta sen, että kaapelissa on vastus, koska kun monirinnakkaiskaapeli on kytketty, kosketusresistanssi on erilainen liitännässä, ja tämä kosketusresistanssi on usein verrattavissa itse kaapelin resistanssiin. Tämän seurauksena usean rinnakkaiskaapelin nykyinen jakautuminen on epäjohdonmukaista. Tasapainotettujen, usean rinnakkaisen kaapelin virranjakauma liittyy kaapelin impedanssiin.
Kuparilangan rajapinnan karkea laskenta: S=IL/54.4U (S-johtimen poikkipinta-ala millimetreinä)
Alumiinilangan rajapinnan karkea laskenta: S=IL/34U
Resistanssin laskenta
Kaapelin tasavirtavastus voidaan laskea seuraavan kaavan mukaan:
R20=ρ20(1+K1)(1+K2)/∏/4×dn×10
Kaavassa: R20 - kaapelin haaravirran standardiresistanssi lämpötilassa 20°C (Ω/km)
ρ20 – langan resistanssi (20 ℃:ssa) (Ω*mm/km)
d - kunkin sydänlangan halkaisija (mm)
n - ytimien lukumäärä;
K1-ydinlangan kierrenopeus, noin 0,02-0,03;
K2-moniydinkaapeleiden kiertymisnopeus, noin 0,01-0,02.
Todellinen vaihtovirtavastus kaapelikilometriä kohden missä tahansa lämpötilassa on:
R1=R20(1+a1)(1+K3)
Kaavassa: a1-resistanssin lämpötilakerroin t ℃:ssa;
K3-kerroin ottaen huomioon ihovaikutuksen ja läheisyysvaikutuksen, 0,01, kun poikkipinta-ala on 250 mm tai vähemmän; 0,23-0,26 kun 1000 mm.
Kapasitanssin laskenta
C=0.056Nεs/G
Kaavassa: C-kaapelin kapasitanssi (uF/km)
εs-suhteellinen permittiivisyys (standardi on 3,5-3,7)
N - monisäikeisen kaapelin sydänten lukumäärä;
G - muototekijä.
Induktanssin laskenta
Sähkönjakelukaapeleissa, kun johtimen poikkileikkaus on pyöreä ja panssarin ja lyijypäällysteen menetys jätetään huomiotta, kunkin kaapelin induktanssin laskentamenetelmä on sama kuin johtimen.
L=0,4605㏒Dj/r+0,05u
LN=0,4605㏒DN/rN
Missä: L - kunkin vaihejohdon induktanssi (mH/km)
LN-nollajohtimen induktanssi (mH/km);
DN - vaihelinjan ja nollalinjan välinen geometrinen etäisyys (cm);
rN-neutraalin viivan säde (cm);
DAN, DBN, DCN-keskietäisyys (cm) kunkin vaihelinjan nollalinjan välillä.
