Suurjännitevirtakaapelit: eristyksen ja jännitteen valitseminen

26/35 kV XLPE-kaapeli ei korvaa 0,6/1 kV PVC-kaapelia. Kun projektispesifikaatio vaatii keskijännitesyöttöä, väärä eristys tai johtimen koko voi aiheuttaa jatkuvaa ylikuumenemista, ennenaikaista rikkoutumista ja suunnittelematonta kaapelin vaihtoa. Harkitse 20 MVA:n kuormaa 35 kV:n jännitteellä: linjavirta on noin 330 A. XLPE-eristeellä varustettu 150 mm² kuparijohdin voi kuljettaa tämän virran ilmassa, mutta sama alumiinijohdin tarvitsee suuremman poikkileikkauksen, jotta se täyttäisi saman ampeerin. Ensimmäinen kysymys ei ole "mikä merkki" vaan "mikä rakenne" todelliselle käyttöjännitteelle, ympäristökuormitukselle ja asennustavalle. Tämä opas keskittyy korkeajännitekaapeleihin keskijännitealueella (35 kV asti) ja tarjoaa käytännön valintakriteerejä, joita insinöörit ja hankintapäälliköt voivat käyttää.

Mitä "korkea jännite" tarkoittaa virtakaapeleissa?

Kansainvälisissä standardeissa matalajännite kattaa yleensä 1 kV:iin asti, keskijännite 1 kV:sta 35 kV:iin ja korkea jännite alkaa yli 35 kV. Sähkö- ja teollisuuskäytännössä termiä "suurjännitekaapeli" käytetään kuitenkin usein kaikista yli 1 kV:n kaapelista, joka palvelee jakelu- tai siirtopiirejä. Tässä artikkelissa keskitymme 1,8/3 kV - 26/35 kV alueeseen, joka kattaa useimmat teollisuus- ja yleishyödylliset keskijänniteverkot. Korkeajännitejärjestelmät (66 kV ja enemmän) perustuvat erilaisiin kaapelirakenteisiin, mutta perusvalintalogiikka pysyy samana. Jänniteluokan ymmärtäminen on välttämätöntä, koska se määrittää eristeen paksuuden, suojan rakenteen ja testausmenetelmän. 26/35 kV kaapelin ulkohalkaisija on noin kaksinkertainen saman johdinkoon 8,7/15 kV kaapelin ulkohalkaisijaan verrattuna, mikä vaikuttaa taivutussäteeseen ja ojan leveyteen.

Tärkeimmät tarkastettavat rakennustiedot

Korkeajännitevirtakaapeli koostuu neljästä erillisestä kerroksesta: johtimesta, johdinsuojasta, eristyksestä ja eristyssuojasta, joita seuraa metallisuojus ja ulkovaippa. Jokaisella kerroksella on määritelty toiminto. Johtimen resistanssin tulee olla IEC 60228 luokan 1 tai luokan 2 mukainen. Johdinsuoja ja eristyssuoja tasoittavat sähkökenttää ja estävät osittaisen purkauksen. Metallinen suojus toimii sekä vikavirtojen paluureittinä että sähkömagneettisena suojana. Ulkovaippa voi olla PVC:tä, PE:tä tai palonestoainetta asennusolosuhteista riippuen. Kiinnitä huomiota johtimen materiaaliin: kupari tarjoaa pienemmän tasavirtaresistanssin samalla poikkileikkauksella, kun taas alumiini vähentää painoa ja kustannuksia. 26/35 kV kaapelissa poikkileikkaukset 50 mm² - 300 mm² ovat yleisiä, ja vähennyskertoimia on käytettävä, kun kaapeleita niputetaan, upotetaan tai asennetaan kuumaan ympäristöön. Puolijohtavat suojukset tulee puristaa ja liimata tiukasti eristeeseen, muuten syntyy aukkoja ja osittainen purkaus syövyttää eristystä.

XLPE vs PVC eristys keski- ja korkeajännitteille

Eristysmateriaali määrää, kuinka paljon lämpö- ja sähkörasitusta kaapeli kestää. XLPE (crosslinked polyethylene) on oletusvalinta keski- ja korkeajännitteisille tehokaapeleille, koska se kestää jatkuvan 90 °C:n johtimen lämpötilan ja 130 °C:n hätälämpötilan. PVC sen sijaan on yleensä rajoitettu 70 °C jatkuvaan lämpötilaan. 0,6/1 kV piireissä PVC on edelleen taloudellinen, mutta 26/35 kV piireissä XLPE on lähes vakio. Taulukossa 1 verrataan keskeisiä ominaisuuksia. Alalla näiden materiaalien välillä valinta on usein ensimmäinen päätös, joka vaikuttaa XLPE- ja PVC-eristeen vertailu .

Nimellisjännitteen valinta: 8,7/15 kV ja 26/35 kV

Jännitearvot on kirjoitettu U ₀ /U, missä U ₀ on vaiheen välinen jännite ja U on vaiheen välinen jännite. 26/35 kV kaapelille U ₀ on 26 kV ja U on 35 kV. Käytännössä 35 kV sähköasemien sähkönjakelussa käytetään 26/35 kV XLPE kaapelia, teollisuuden sisäsyöttöjä palvelevat 8,7/15 kV kaapelit ja kaupunkien jakeluverkoissa 12/20 kV kaapelit. Järjestelmän nimellisjännitettä korkeamman nimellisjännitteen valitseminen ei välttämättä paranna luotettavuutta; se voi lisätä kustannuksia ja vähentää joustavuutta. Oikea arvo on se, joka vastaa järjestelmän suurinta käyttöjännitettä ja nollamaadoituskokoonpanoa. Esimerkiksi järjestelmää, jossa on 35 kV nimellisjännite ja tehokkaasti maadoitettu nolla, voidaan palvella 26/35 kV kaapelilla, kun taas maadoittamaton tai eristetty nollajärjestelmä voi vaatia korkeamman eristystason. Tarkista siksi eristystaso aina suunnittelijalta.

Oikean johtimen poikkileikkauksen valinta

Johtimen poikkileikkauksen valinta on tasapainon ampaiteetti, jännitehäviö ja oikosulkukapasiteetti. Virtauskykyä rajoittaa johtimen maksimilämpötila, joka on 90 °C XLPE:lle. Ilmassa olevan 150 mm²:n kuparijohtimen virranvoimakkuus on noin 360 A 90 °C:ssa, mutta kun se haudataan maaperään 25 °C:n lämpöresistiivisesti 1,2 K·m/W, impaktiteetti voi pudota alle 300 A:n. Jännitehäviö on tarkistettava pitkiä ajoja varten; 1 % jännitehäviö 35 kV:lla sallii yleensä pidemmän kaapelin pituuden kuin 0,6/1 kV:lla. Oikosulkujen tapauksessa johdin ei saa ylittää suurinta sallittua lämpötilaa vianpoistoaikana. Vakioohjeessa todetaan, että kuparijohtimet kestävät noin 100 A/mm² oikosulkuvirrantiheyden 1 sekunnin ajan XLPE-eristyksen alla. Nämä laskelmat määrittelevät vähimmäispoikkileikkauksen, eikä hankinnan tulisi koskaan hyväksyä ohuempaa johtimia ilman dokumentoitua lämpölaskelmaa.

Missä käytetään korkeajännitteisiä virtakaapeleita

Korkeajännitteisiä sähkökaapeleita löytyy kaikkialta, missä sähköenergian täytyy liikkua etäisyyden yli. Sähköverkoissa käytetään 26/35 kV XLPE-kaapeleita sähköasemien ja muuntajien liittämiseen.

XLPE-eristetty virtajohto keski- ja suurjännitteen jakeluun Tämä silloitettu polyeteenikaapeli sopii kaupunkien verkkoihin, teollisuuslaitoksiin ja infrastruktuuriin. Sen edistyksellinen eristys parantaa ikääntymisen ja ympäristön kestävyyttä, joten se on luotettava valinta luotettavaan voimansiirtoon etäisyyksillä. Näytä tuote →

Teollisuuslaitokset asentavat 8,7/15 kV kaapeleita suurten moottoreiden ja sähkönjakelupaneelien syöttämiseen. Rautatieliikennejärjestelmät käyttävät erityisiä virtakaapeleita ajoasemien syöttämiseen.

Vähäsavuinen halogeeniton virtajohto kaupunkijunaliikenteeseen Tämä metro- ja kevytraidejärjestelmiin suunniteltu 35 kV:n kaapeli tarjoaa palonsuojan ja suojaa termiiteiltä ja jyrsijöiltä. Se täyttää tiukat turvallisuusvaatimukset maanalaisille ja rataympäristöille ja tukee luotettavaa vetovoimaa. Näytä tuote →

Uusiutuvan energian hankkeet ovat myös riippuvaisia näistä kaapeleista: aurinkovoimala voi käyttää aurinkosähkökaapeleita kerätäkseen tasavirtaa ryhmistä ja syöttääkseen keskusinvertterin.

Aurinkosähkökaapeli aurinkoenergian tasavirtasiirtoon Tämä aurinkokennoille suunniteltu kaapeli kestää UV-säteilyä, säätä ja otsonia. Sen tinattu kuparijohdin ja LSZH-eristys takaavat vakaan suorituskyvyn ulko-olosuhteissa, mikä edistää uusiutuvan energian järjestelmien pitkän aikavälin tehokkuutta. Näytä tuote →

Laatu- ja testausnäkökohdat

Luotettava suurjännitevirtakaapeli on testattava ennen tehtaalta lähtöä. Rutiinitestit sisältävät johtimen resistanssin mittauksen, osittaisen purkaustestin ilmoitetulla jännitteellä, eristysresistanssitestin ja tehotaajuuden jännitteenkestotestin. 26/35 kV kaapeleiden osapurkauskoe ei saa osoittaa paikallista purkausta yli määritellyn rajan. Lisäksi näytetesteillä tarkistetaan mitat, eristeen paksuus ja mekaaniset ominaisuudet. Työpaikan hyväksyntätestit sisältävät tyypillisesti suurjännitteisen tasavirtatestin tai resonanssin vaihtovirtatestin kaapelijärjestelmästä riippuen. Vaadi testiraporttien vastaanottamista jokaisesta kelasta. Varmista myös, että tehtaalla on vaaditut sertifikaatit, kuten ISO 9001 ja tuotesertifioinnit tarkoitetuille markkinoille.

Käytännön ostonäkökohtia

Kun ostat suurjännitevirtakaapeleita , inventoi seuraavat muuttujat: kaapelin pituus, toimituspiippujen koko, vaadittu taivutussäde, asennussyvyys ja ympäristön lämpötila. Käytä suoraan hautaamiseen kaapeleita, joissa on kaksinkertainen teräsnauhapanssari tai lankapanssarikerros. Kaapelihyllyissä tai tunneleissa tarvitaan paloa hidastava vaippa palon leviämisen vähentämiseksi. Taivutussäde on usein määritetty 12-15 kertaa kaapelin ulkohalkaisijaksi XLPE:lle. Lika, kosteus ja mekaaniset vauriot ovat kolme yleisintä keskijännitekaapeleiden ennenaikaisen vian aiheuttajaa. Vertaa myös eri reittien lämpövaikutuskertoimia. Asennusolosuhteiden muutos ilmasta maaperään voi vähentää tiiviyttä 20-30 %. Muista, että kokonaiskustannukset sisältävät kaapelin, asennuksen ja vian aiheuttamat kustannukset, joten valitse toimittaja, joka voi tarjota tasalaatuisen ja luotettavan testidokumentaation.

Korkeajännitekaapelin valinta on tekninen päätös, joka perustuu järjestelmän jännitteeseen, eristysmateriaaliin, johtimen kokoon ja asennusympäristöön. Aloita spesifikaatiosta ja vahvista sitten toimittajan testauskyky ja saavutukset. Luotettava kaapelivalmistaja, jolla on ISO 9001- ja TÜV-sertifikaatti, voi tarjota tarvittavan dokumentaation ja johdonmukaisuuden sähkö-, teollisuus- ja uusiutuvan energian projekteihin. Tiimimme on valmistanut keski- ja korkeajännitteisiä tehokaapeleita vuodesta 1998, ja otamme mielellämme vastaan ​​tekniset kysymyksesi. Lue lisää meistä valmistustausta .