Virtakaapeleiden mitoitus katkaisijaohjattuja syöttölaitteita varten (osa 3)

Katkaisijaohjattujen syöttölaitteiden tehokaapeleiden mitoitus (tekninen artikkeli Asif Eqbal)

Jatkuu artikkelista Katkaisijaohjattujen syöttölaitteiden tehokaapeleiden mitoitus (osa 2)

3. Kriteerit Käynnistys- ja käyttöjännite putoaa kaapelissa

Tätä kriteeriä sovelletaan niin, että ristikaapelin poikkipinta-ala riittää pitämään jännitteen alenemisen (kaapelijohtimen impedanssin takia) määritellyssä raja-arvossa siten, että laitteella, joka syötetään virran kautta tämän kaapelin kautta, on vähintään minimijännite virtalähteen tuloliittimessä aikana molemmat käynnistys- ja juoksutila.

Kaapelit on mitoitettava siten, että suurin jännite onsyöttölähteen ja kuorman välinen lasku suunnitellun virran kuljettamisen aikana ei ylitä sitä, joka takaa siihen liittyvän laitteen turvallisen ja tehokkaan toiminnan. Vaatimus on, että laitteiston jännite on suurempi kuin pienin käyttöjännite, joka laitteelle on määritelty asianomaisen laitteen standardissa.

Joten ennen jännitteen laskemistalaske ensin analysoimaan, mikä on sallittu jännitehäviö asiaankuuluvien standardien ja ohjeiden mukaisesti ja mikä on mahdollinen logiikka näiden arvojen valinnassa sallituina arvoina.

Intialainen standardi 1255 - KÄYTTÖKOODI VIRTAKAPELIEN ASENNUSTA JA HUOLTAMISEKSI YHTEYDESSÄ 33 KV ARVIOINTI kohdassa 4.2.3.4 mainitsee sallitun arvon eri poikkileikkauskokoille alumiinijohtimessa volttia / kM / Ampereä varten kaapeleille, joiden jännite on 1,1kV - 33kV. Koska laskemme jännitehäviön lähdejännitteen prosenttiosuutena, tätä lauseketta ei käytetä kovin laajalti sekä perus- että yksityiskohtaisissa insinööriharjuksissa.

Sen monimutkainen yksikkö vaatii kerrottavan kaapelin pituudella ja ampacityllä. Voit kuitenkin varmasti tarkistaa kaapelin koon ja pituuden, mikä arvo saadaan prosentteina?

IEEE-standardi 525 - opas kaapelijärjestelmien suunnitteluun ja asentamiseen ala-asemissa sen liitteen C kohdassa C3 mainitaan seJännitehäviö ilmaistaan ​​yleisesti prosentteina lähdejännitteestä. Hyväksyttävä jännitehäviö määritetään järjestelmän yleisen tietämyksen perusteella. Tyypilliset raja-arvot ovat 3% lähteestä kuormakeskukseen, 3% kuorman keskuksesta kuormitettavaksi ja 5% kokonaislähdöstä latauksesta. Nämä arvot on esitetty kaaviomaisesti alla.

6,6 kV: n sähköasema

Tähän mennessä olemme ymmärtäneet:

1. Mitä ovat ensisijaiset ja toissijaiset syöttölaitteet?
2. Mitkä ovat sallitut arvot jännitehäviöille eri tyyppisille syöttölaitteille?
3. Mitkä ovat sallitun jännitehäviön arvot?

Vastaus tähän on siinä, että sielläon nyrkkisääntö, että 2 prosenttia jännitteestä katoaa päätteissä ja muissa kohdissa, kuten kaapeliliitännöissä virtalähteen ja kuorman välisessä piirissä. Tällaista jännitehäviötä ei ole merkitty kaapelin liimauslaskennassa. Kaapelien mitoitus laskee vain kaapelinjohtimen jännitteen alenemisen lähteestä kuormitukseen. On järkevää varmistaa, että suunniteltu jännitehäviö ei ylitä 5%, jotta vältät ongelmat asennuksen jälkeen.

Poistaminen ja korvaaminen on paljon kalliimpaaolemassa oleva kaapeli tai laite, joka on mitoitettu, verrattuna laitteiden ja kaapeleiden kustannuksiin, jotka on suunniteltu ylimääräisen koon ja välttää ongelmat, jotka johtuvat kuormituksen riittämättömästä jännitteestä.

NEC suosittelee tai vaatii enimmäisjännitehäviötä 5%, mutta reaalisesti liitäntäimpedansseja, terminaalien heikkenemistä lämmön ja iän vuoksi jne .; lisää resistenssiä kokonaispiiriin.

Jännitteen pudotuksen ja jännitteen dipin välinen ero?

Jännitekorkeus on syöttöjännitteen suuruuden pieneneminen joidenkin jaksojen kesto on sekunteja. Jännitekorkeus on tehon laadun ongelma, joka johtuu seuraavista syistä:

Äkillinen kuorman muutos, kuten suuren induktiivisen kuorman äkillinen kytkeminen tai järjestelmän käyttöpuolen väliaikainen vika ja lähdön impedanssi (Transformer)

Jännitteen dip on eräänlainen ohimenevä negatiivinen puoliväyläjännitteen vaihtelu, jota kaikki muut tähän väylään liittyvät kuormat kokevat, mutta se aiheutuu suurta suurta yksittäistä yksittäistä kuormaa painettaessa. Se on pääasiassa kokenut väylän jännitteen vähenemisen suuren moottorin käynnistämisen vuoksi. Koska väyläjännite pienenee, muut tähän väylään liittyvät kuormat aiheuttavat jännitteen vaihtelua. Olemme usein törmänneet tähän ilmiöön kotonamme myös silloin, kun jääkaapin tai ilmastointijärjestelmän äkillinen kytkentä johtuu siitä, että jännite vaihtelee.

Jopa hyödyllisyyden tapauksessa suuren lisäyksen lisääminenkuormitus ajoitetaan yleensä apuohjelman avulla, jotta he voivat suunnitella kellonajan, jolloin kuorma, kuten toimisto tai teollisuuslaitos, on kytketty päälle. Vaikka jännitehäviö on syöttöjännitteen lasku ennen kuin se saavuttaa kuorman. Se johtuu täysin liitäntäkaapelin impedanssista. Tästä syystä johtamme muuntajan MVA-kapasiteetin ja sen prosentuaalisen impedanssin soveltuvuuden tarkistamiseksi, että muuntajan mitoituksen jälkeen suoritetaan jännitekorkeuden laskenta. Sama voidaan tehdä myös moottorikäynnistystutkimuksilla.

Palaan nyt takaisin alkuperäiseen aiheeseenon jännitehäviö ja sen laskenta. Kuten jo tiedämme jännitehäviön sallituista arvoista, niin lasketaan ja johdetaan sama ilmaisu kaapelin, kaapelin pituuden ja lähdejännitteen impedanssin suhteen.

Tarkastellaan vertailufaasia V. V-suunta X-akselina ja kohtisuorassa V: hen Y-akselina. Lähentäminen OC = OF, joka on lähes yhtä suuri kuin OE, koska EF voidaan jättää huomiotta, koska EF << OF

X-komponentti jännitehäviössä:
= Vdx = AE = AD + DE = AD + BG
= IRCosф + IX Sinle (Yhtälö 1)

Y Jännitehäviön osa:
= Vdy = CE = CG-EG
= CG-BD
= IXCosф - IRSinф (Yhtälö-2)

VS: n X-komponentti:
VSx = OE = √ (OC2 –CE2)

VSx = √ VS2 - Vdy2 (Yhtälö-3)

V = OE –E = VSx - Vdx (Yhtälö-4)

Nyt Voltage drop Vd on:
Vd = VS - V = VS - (VSx –Vdx) (V-arvon asettaminen yhtälöstä-4)
Vd = VS + Vdx - VSx
Vd = VS + Vdx - VS2 - Vdy2 Yhtälö -5 (VSx-arvon asettaminen yhtälöstä -3)

Korvaa nyt Vdy- ja Vdx-arvot yhtälöstä -2 ja yhtälöstä-1:

Vd = VS + (IRCosф + IX Sinф) - √ (VS2 - (IXCosф - IRSinф) 2 (Yhtälö -6)

Yhtälö-6 on viimeinen lauseke jännitehäviölle, jossa:

VS = syöttöjännite
minä = kuormitusvirta
R = kaapelinjohtimen vastus ohmissa / kM
X = kaapelinjohtimen reaktanssi Ohms / kM

Yllä oleva yhtälö jännitehäviölle onsuositellaan tarkkaan laskentaan IEEE-241: n mukaisesti, suositeltu käytäntö sähköjärjestelmiin kaupallisissa rakennuksissa, lausekkeen numero 3.6.1 ja IEEE-141, suositeltu käytäntö sähkövoimaloiden jakeluun teollisuuslaitoksille, lausekkeen numero 3.11.1

Monet konsultit suosittelevat edellä mainittujen käyttöäkaava voimalaitoksille tarkoitettujen kaapeleiden jännitehäviön tarkkaa laskemista varten. Kuitenkin IEEE-525: ssä, oppaassa kaapelijärjestelmien suunnittelusta ja asentamisesta osa-alueilla, liitteen C yhtälön numero C.2b suosittelee seuraavan kaavan käyttöä:

Vd = IRCosф + IXSinle (Yhtälön 7)

Koska kaapelin pituus ilmaistaan ​​tavallisesti metreinä, niin ennen kuin edellä mainitussa lausekkeessa korvataan oikea yksikkömuunnos.

Joskus käytetään useita kaapelikantoja, joten käyntien lukumäärän tulisi olla jakautumistekijänä edellä esitetyssä vastaavassa vastuksessa. Kolmivaiheiselle järjestelmälle on otettava kerroin √3.

Kaapelinjohtimen vastus

Kaapelijohtimen vastus lasketaanjohdinmateriaalin vastusarvo 20 ° C: ssa, joka on kaikkien kaapelivalmistajien hyväksymä standardilämpötila. Vastus on yhteensovitettu resistenssiksi seuraavalla kaavalla:

Rdc = ρ X L / A

Missä:
ρ = Resistanssi 20 ° C: ssa
L= 1 kM pituus
A = Johtimen poikkipinta-ala.

Tämä vastus on DC-vastus 20 ° C: ssa. Se muunnetaan tasajännitteeksi 90 ° C: ssa seuraavalla muunnoskaavalla:

Rt = R₂₀ (1 + αT)

Missä:
R₂₀ = Resistanssi 20 ° C: ssa
α = Alumiinin laajennuskerroin
T = Lämpötila, jolla vastus lasketaan

AC-järjestelmän kaapeleiden mitoitusta varten vastusvalittavan johtimen tulee olla AC-vastus 90 ° C: ssa eikä DC-resistanssissa. DC-vastus valitaan DC-järjestelmän, kuten akun, akkulaturin jne. Kaapeleiden mitoitukseen.

Johtimella on suurempi vastus virtauksellevaihtovirrasta kuin virran suuntaan. Kun käytetään termiä "johtimen AC-vastus", se tarkoittaa kyseisen johdon tasajännitettä sekä lisäystä, joka heijastaa johtimen lisääntynyttä näkyvyyttä. Tämä lisäys johtuu pääasiassa:

Ihon vaikutus

Tämä johtaa virrantiheyden pienenemiseenkohti johtimen keskiosaa. Johdon pituussuuntainen elementti lähellä keskustaa ympäröi enemmän magneettisia voimajohtoja kuin se, joka on lähellä reunaa.

Täten vasta-emf on suurempi keskelläelementti. Tällöin keskielementin verkko-ajo-emf pienenee siten, että virrantiheys pienenee. Yksinkertaisesti sanottuna virta pyrkii yleistymään kohti ulkopintaa.

Läheisyysvaikutus

Tiiviisti sijoitetuissa AC-johtimissa on ataipumus virran siirtymiseen johtimen osaan, joka on poissa kaapelin muista johtimista. Tätä kutsutaan läheisyysvaikutukseksi. Läpäisevässä johtimessa oleva virta vääristää johtimen virtaa yhteen johtimeen, mikä puolestaan ​​aiheuttaa poikkileikkausvirran jakautumisen vääristymisen.

Edellä mainitut kaksi tekijää ovat lisääntyneetvastus ilmaistaan ​​yleensä AC / DC-vastussuhteena. On myös muita magneettisia vaikutuksia, jotka voivat myös lisätä AC / DC-vastussuhdetta. Emme kuitenkaan käsittele niitä tässä artikkelissa. AC / dc-suhde määräytyy ihon vaikutuskertoimen ja läheisyystekijän mukaan.

Rac = (AC / DC) -suhde x Rdc

Taajuuksilla, jotka ovat korkeampia kuin 60 hertsiä, sovelletaan resistenssin arvojen korjauskerrointa seuraavasti:

x = 0,027678 √ f / Rdc

Missä:
f = taajuus hertzissä
RDC = johdin tasavirta vastus käyttölämpötilassa, ohmissa 1000 jalkaa kohti. Monijohdokaapelin induktanssi riippuu pääasiassa johtimen paksuuden paksuudesta.

Kaapelinjohtimen induktiivinen reaktanssi

Sähköpiirin induktiivinen reaktanssiperustuu Faradayn lakiin. Kyseisessä laissa säädetään, että piirissä esiintyvä indusoitu jännite on verrannollinen siihen kytkeytyvän magneettivuon muutosnopeuteen. Rinnakkaisten johtimien, kuten yksivaiheisen samankeskisen neutraalin kaapelin, sähköisen piirin induktanssi voidaan laskea seuraavasta yhtälöstä:

XL = 2π f (0,1404 log S / r + 0,153) x 10^-3

Missä:
XL = Ohmia 1000 jalkaa kohti
Tilu = Etäisyys kaapelinjohtimen keskeltä neutraalin keskelle
R = Keskijohdon säde
Tilu ja r on ilmaistava samassa yksikössä, kuten tuumina.

Nyt teknisissä artikkeleissa osa 2 ja osa 1 meoli harkinnut DOL-moottorin syöttökaapelin mitoitusta, jonka nimellisarvo oli 160 kW ja jonka toimittama 415V. Pienin vaadittu pinta-ala laskettiin 3CX240 Sq mm Al, XLPE, mutta jatkuvan virtausvaatimuksen vuoksi vaadittu kaapelin poikkileikkaus laskettiin 3CX300 Sq mm.

Tarkastakaamme nyt käynnissä olevan ja käynnistysjännitteen laskua samalla tarkkuudella yhtälö-6 sekä lähennetty yhtälö-7.

• 3CX300 mm Sq Al, XLPE -kaapelin johtimen vastus = 0,128 ohmia / kM (valmistajien luettelosta)
• 3CX300 mm Sq Al, XLPE -kaapelin johtimen reaktiivisuus = 0,071 ohmia / kM (valmistajien luettelosta)
• Kaapelin pituus = 150Mtr (oletettu tähän laskentaan)
• Moottorin juokseva tehokerroin = 0,85
• Moottorin käynnistystehokerroin = 0,3
• Moottorin käynnistysvirta = 6 kertaa nimellisvirta

Olettaen, että inertin syöttölaitteen kaapelissa on 1,5%: n pudotus, joka on (lähde) - kuorman keskipisteeseen (PCC), jota emme ole laskeneet tässä yksinkertaisuuden ja tilan rajoituksen vuoksi.

muokkaaminen yhtälö-6 oikeat yksiköt:

L = kaapelin pituus = 150 Mtr
N = Kaapelien rinnakkaiskäyntien lukumäärä = 1

Arvojen korvaaminen kaikki edellä esitetyn yhtälön arvot:

Nyt voimme tarkistaa yllä saadun tuloksen likimääräisellä kaavalla, jotta voimme analysoida kyseisen kaavan käyttämiseen liittyvän likiarvon määrän.

Yhtälön -7 muokkaaminen oikeat yksiköt:

L = kaapelin pituus = 150 Mtr
N = Kaapelien rinnakkaiskäyntien lukumäärä = 1

Korvaamalla arvot kaikki edellä olevan yhtälön arvot

Näin ollen voimme nähdä, että jopa likimääräinenkaava ei anna tarkkuutta yhden desimaalin kohdalle ja sitä voidaan käyttää. Voimme tehdä pienen tapaustutkimuksen muuttamalla kaapelin pituus 50 Mtr: stä 150 Mtr: iin 15 Mtrs: n vaiheissa ja analysoimalla jännitehäviön ero käyttämällä kahta kaavaa.

Näin ollen voimme tarkkailla, että vain jännitehäviökun yksi desimaalin paikka on saatu tarkalla kaavalla on pienemmällä puolella, jossa likimääräisenä kaavana, kunnes 100 Mtr: n reitin pituus antaa jännitehäviön korkeammalle puolelle. Reittipituuden ollessa yli 100 Mtrs molemmat kaavat lähestyvät melkein, jotta saadaan sama arvo juoksevaa jännitettä.

Siksi on suositeltavaa mennä tarkalle kaavalle niin pitkälle kuin mahdollista, mutta likimääräinen kaava antaa myös melko tarkan tuloksen.

Kolmannen ja lopullisen kriteerin täyttyessäjännitehäviön päätyttyä saadaan päätökseen 415 V: n syöttöjännitteellä varustettujen katkaisijaohjattujen moottorien syöttölaitteiden voimakaapeleiden mitoitus. Tämän menetelmän avulla lukijat voivat kehittää muotoiltu excel-arkki katkaisijaohjattujen syöttölaitteiden tehokaapeleiden mitoitukseen.