Kaabli elektriline võimsus

Alalispinge sisse- ja väljalülitamisel kaabelvõrgus või vahelduvpinge mõjul tekib alati mahtuvuslik vool. Pikaajaline mahtuvuslik vool eksisteerib ainult vahelduvpinge mõjul olevate kaablite isolatsioonis. Konstantne voolujuhtimine on alati olemas ja kaabli isolatsioonile rakendatakse pidevat voolu. Üksikasjalikumalt kaabli võimsuse, selle omaduse füüsilise tähenduse kohta ja seda arutatakse selles artiklis.

Füüsika seisukohalt on tahke ümmargune kaabel sisuliselt silindriline kondensaator. Ja kui võtame sisemise silindrilise plaadi laengu väärtuseks Q, siis selle pinnaühiku kohta on elektrienergia kogus, mida saab arvutada valemiga:

Siin e on kaabli isolatsiooni dielektriline konstant.

Põhilise elektrostaatika kohaselt on elektrivälja tugevus E raadiuse r juures võrdne:

Ja kui arvestada kaabli sisemist silindrilist pinda selle keskpunktist mõnel kaugusel ja see on potentsiaaliühtluspind, siis on selle pinna elektrivälja tugevus võrdne:

Kaabli isolatsiooni dielektriline konstant varieerub suuresti sõltuvalt töötingimustest ja kasutatud isolatsiooni tüübist. Seega on vulkaniseeritud kummi dielektriline konstant 4–7,5 ja immutatud kaablipaberi dielektriline konstant on 3–4,5. Allpool on näidatud, kuidas dielektriline konstant ja seega ka mahtuvus on seotud temperatuuriga.

Pöördume Kelvini peegelmeetodi poole. Katseandmed annavad ainult valemeid kaabli mahtuvuse väärtuste ligikaudseks arvutamiseks ja need valemid saadakse peegeldumismeetodi põhjal. Meetod põhineb positsioonil, et lõpmata pikka õhukest traati L ümbritsev silindriline metallkest, mis on laetud väärtuseni Q, mõjutab seda traati samamoodi kui vastupidiselt laetud traati L1, kuid tingimusel, et:

Otsesed mahtuvuse mõõtmised annavad erinevate mõõtmismeetoditega erinevaid tulemusi. Sel põhjusel võib kaabli võimsuse jämedalt jagada järgmisteks osadeks:

• Cst — staatiline mahtuvus, mis saadakse pideva voolumõõtmise teel koos järgneva võrdlusega;

• Seff on efektiivne mahtuvus, mis arvutatakse voltmeetri ja ampermeetri andmete põhjal vahelduvvooluga katsetamisel valemiga: Сeff = Ieff /(ωUeff)

• C on tegelik mahtuvus, mis saadakse ostsillogrammi analüüsist maksimaalse laengu ja maksimaalse pinge suhtena katse ajal.

Tegelikult selgus, et kaabli tegeliku mahtuvuse C väärtus on praktiliselt konstantne, välja arvatud isolatsiooni purunemise korral, mistõttu pinge muutus ei mõjuta kaabli isolatsiooni dielektrilist konstanti.

Temperatuuri mõju dielektrilisele konstandile aga realiseerub ja temperatuuri tõustes väheneb see 5%-ni ning vastavalt väheneb ka kaabli tegelik mahtuvus C. Sel juhul puudub tegelik võimsuse sõltuvus voolu sagedusest ja kujust.

Kaabli staatiline kandevõime Cst temperatuuril alla 40 ° C on kooskõlas selle tegeliku võimsuse C väärtusega ja see on tingitud immutamise lahjenemisest; kõrgematel temperatuuridel suureneb staatiline läbilaskevõime Cst Kasvu iseloom on näidatud graafikul, sellel olev kõver 3 näitab kaabli staatilise kandevõime muutumist temperatuuri muutumisega.

Efektiivne mahtuvus Ceff sõltub tugevalt voolu kujust. Puhas sinusoidne vool põhjustab efektiivse ja tegeliku mahtuvuse kokkulangevuse. Terav vooluvorm suurendab efektiivset võimsust poolteist korda, nüri vooluvorm vähendab efektiivset võimsust.

Efektiivne võimsus Ceff on praktilise tähtsusega, kuna see määrab elektrivõrgu olulised omadused. Ionisatsiooniga kaablis suureneb efektiivne mahtuvus.

Alloleval graafikul:

1 — kaabli isolatsioonitakistuse sõltuvus temperatuurist;

2 — kaabli isolatsioonitakistuse logaritm sõltuvalt temperatuurist;

3 — kaabli staatilise võimsuse Cst väärtuse sõltuvus temperatuurist.

Kaabli isolatsiooni tootmiskvaliteedi kontrollimisel ei ole võimsus praktiliselt määrav, välja arvatud kuivatuskatlas vaakumimmutamise protsessis. Madalpingevõrkude puhul pole mahtuvus samuti väga oluline, kuid see mõjutab võimsustegurit induktiivsete koormuste korral.

Ja kõrgepingevõrkudes töötades on kaabli läbilaskevõime äärmiselt oluline ja võib paigaldise kui terviku töö käigus probleeme tekitada. Näiteks saate võrrelda seadmeid, mille tööpinge on 20 000 volti ja 50 000 volti.

Oletame, et 15,5 km ja 35,6 km kaugusel peate edastama 10 MVA koosinusega phi, mis on võrdne 0,9-ga. Esimesel juhul valime traadi ristlõike, võttes arvesse lubatud kütmist, 185 ruutmeetrit, teise jaoks - 70 ruutmeetrit. USA esimesel õliga täidetud kaabliga 132 kV tööstuspaigaldisel olid järgmised parameetrid: laadimisvool 11,3 A / km annab laadimisvõimsuseks 1490 kVA / km, mis on 25 korda suurem kui õhuliini analoogsed parameetrid. sarnase pingega ülekandeliinid.

Võimsuse poolest osutus Chicago maa-alune installatsioon esimeses etapis sarnaseks paralleelühendusega 14 MVA elektrikondensaatoriga ning New Yorgis ulatus mahtuvuslik vooluvõimsus 28 MVA-ni ja seda edastusvõimsusega 98 MVA. Kaabli töövõime on ligikaudu 0,27 Faradi kilomeetri kohta.

Väikese koormuse korral tekivad tühikäigukadud just mahtuvuslikust voolust, mis tekitab džauli soojust ning täiskoormus aitab kaasa elektrijaamade tõhusamale tööle. Koormamata võrgus alandab selline reaktiivvool generaatorite pinget, mistõttu on nende konstruktsioonidele kehtestatud erinõuded.Mahtuvusliku voolu vähendamiseks suurendatakse kõrgepingevoolu sagedust näiteks kaablitestimise ajal, kuid seda on raske teostada ja mõnikord kasutatakse kaablite laadimist induktiivreaktoritega.

Seega on kaablil alati mahtuvus ja maandustakistus, mis määravad mahtuvusliku voolu. Kaabli R isolatsioonitakistus 380 V toitepingel peab olema vähemalt 0,4 MΩ. Kaabli C läbilaskevõime sõltub kaabli pikkusest, paigaldusviisist jne.

Kolmefaasilise vinüülisolatsiooniga kaabli, pingega kuni 600 V ja võrgusagedusega 50 Hz, on mahtuvusliku voolu sõltuvus voolu juhtivate juhtmete ristlõikepinnast ja selle pikkusest näidatud joonisel. Mahtuvusvoolu arvutamiseks tuleks kasutada kaabli tootja spetsifikatsioonide andmeid.

Kui mahtuvuslik vool on 1 mA või vähem, ei mõjuta see ajamite tööd.

Kaablite läbilaskevõime maandatud võrkudes mängib olulist rolli. Maandusvoolud on peaaegu otseselt võrdelised mahtuvuslike vooludega ja vastavalt kaabli enda mahtuvusega. Seetõttu ulatuvad suurtes suurlinnapiirkondades tohutute linnavõrkude maapealsed voolud tohutute väärtusteni.

Loodame, et see lühike materjal on aidanud teil saada üldise ettekujutuse kaabli läbilaskevõimest, kuidas see mõjutab elektrivõrkude ja -paigaldiste tööd ning miks on vaja sellele kaabli parameetrile piisavalt tähelepanu pöörata.