Medium Voltage Cable Sizing: Ampacity, Voltage Drop, at Short-Circuit Checks

Ipagpalagay na mayroon kang 13.8 kV transformer feeder na may kinakalkula na pangunahing kasalukuyang 84 A. Maaaring magmungkahi ang isang mabilisang ampacity table ng #3 AWG copper conductor. Ngunit ang isang tipikal na pag-install sa field ay madalas na nagtatapos sa 2/0 AWG cable. Ang dahilan ay ang medium voltage cable sizing ay hindi maaaring tumigil sa ampacity.

Ang tamang sukat ay dapat ding pumasa sa mga limitasyon ng pagbaba ng boltahe, makaligtas sa magagamit na short-circuit na kasalukuyang, igalang ang praktikal na pinakamababang laki ng konduktor, at isaalang-alang ang mga tunay na kondisyon ng pag-install tulad ng temperatura ng lupa, mga duct bank, at parallel circuit. Tratuhin ito bilang isang loop ng pag-verify, hindi isang solong hakbang sa paghahanap.

Ano ang Kahulugan ng "Sizing" para sa MV Cable

Ang katamtamang boltahe na cable ay karaniwang nangangahulugan ng mga kable na may rating na higit sa 1 kV at hanggang 35 kV. Kasama sa mga karaniwang klase ng boltahe ang 3.6/6 kV, 6/10 kV, 8.7/15 kV, 12/20 kV, at 18/30 kV. Ang pagpapalaki ng MV cable ay nangangahulugan ng pagpili sa conductor cross section, insulation level, at screen construction na nagpapahintulot sa cable na gumana nang ligtas para sa buong buhay ng serbisyo nito sa ilalim ng parehong steady load at fault na kondisyon.

Ang mga pangunahing pagsusuri ay magkadikit: tuloy-tuloy na kapasidad na nagdadala ng kasalukuyang, pagbaba ng boltahe, short-circuit thermal withstand, at derating ayon sa mga kondisyon ng pag-install. Sa maraming proyektong pang-industriya, ang panghuling sukat ay napagpasyahan ng short-circuit o boltahe-drop check sa halip na sa pamamagitan ng ampacity check, lalo na kapag ang feeder ay mahaba o ang antas ng fault ay mataas.

Hakbang 1 – Tukuyin ang System at Cable Inputs

Bago simulan ang anumang pagkalkula, kolektahin ang data ng system. Kailangan mo ang nominal na phase-to-phase na boltahe, ang maximum na tuloy-tuloy na load current, ang maximum na short-circuit current sa lokasyon ng cable, at ang proteksyon ng clearing time. Mahalaga rin ang mga detalye ng pag-install: haba ng ruta, temperatura ng paligid, resistivity ng thermal ng lupa, lalim ng paglilibing, at kung ang cable ay tumatakbo sa isang duct bank, cable tray, o direktang paglilibing.

Ang mga maliliit na error sa pag-input ay lumilikha ng malalaking error sa laki. Kung ipagpalagay mo ang isang 20°C na temperatura ng lupa ngunit ang aktwal na site ay tumatakbo sa 30°C, ang isang marginal cable ay gagana nang mas mataas sa temperatura ng disenyo nito. Kung nakalimutan mong isama ang parallel feeder heating, ang parehong cable ay mababawasan sa isang tunay na pag-install. Ang dagdag na oras na ginugol sa pag-verify ng data ng input ay palaging sulit.

Para sa karamihan ng mga application sa pamamahagi, isang XLPE-insulated cable na may mga konduktor na tanso ang default na pagpipilian. Ang pagkakabukod ay nagbibigay ng mataas na lakas ng kuryente, mababang pagkalugi ng dielectric, at mahusay na pagganap ng thermal. Ang isang praktikal na sanggunian para sa pamamahagi ng medium boltahe ay ang XLPE-insulated power cable series na na-rate mula 3.6/6 kV hanggang 26/35 kV .

XLPEInsulated Power Cable Para sa Rated Voltage 3.6/6kV -26/35kV Supplier, Kumpanya Dongfeng China wholesale XLPEInsulated Power Cable Para sa Rated Voltage 3.6/6kV -26/35kV supplier at XLPEInsulated Power Cable Para sa Rated V... Tingnan ang Produkto →

Hakbang 2 – Kalkulahin ang Ampacity gamit ang Mga Tunay na Kundisyon

Ang ampacity ay ang pinakamataas na tuluy-tuloy na kasalukuyang maaaring dalhin ng cable nang hindi lalampas sa rating ng temperatura ng pagkakabukod nito. Para sa XLPE insulation, ang maximum na tuluy-tuloy na temperatura ng conductor ay karaniwang 90°C, habang ang short-circuit na emergency na temperatura ay maaaring 250°C para sa mga copper conductor. Ang cable cross section ay dapat paganahin ang panloob na nabuong init upang ilipat palabas nang hindi nag-overheat ang pagkakabukod.

Magsimula sa base ampacity table, pagkatapos ay i-multiply sa pamamagitan ng correction factor para sa ambient temperature, soil thermal resistivity, depth, cable spacing, at grouping. Ang laki ng konduktor na gumagana sa isang pagkalkula sa desktop ay maaaring tumakbo nang mainit kapag naka-install parallel sa iba pang mga naka-load na cable. Ang talahanayan sa ibaba ay nagbibigay ng mga kinatawan ng derating factor para sa mga karaniwang MV installation:

Pagkatapos ilapat ang lahat ng salik sa pagwawasto, ihambing ang naitama na ampacity sa full-load na kasalukuyang. Kung ang halaga ay nasa pagitan ng dalawang karaniwang sukat ng konduktor, piliin ang susunod na mas malaking sukat maliban kung ang isang pagsusuri sa ibang pagkakataon ay pumipilit sa isang mas malaking konduktor.

Hakbang 3 – Suriin ang Pagbaba ng Boltahe sa Mahabang Feeder

Ang pagbaba ng boltahe ay nagiging pamantayang namamahala kapag ang MV feeder ay ilang kilometro ang haba o kapag ang load ay mataas kaugnay sa cable impedance. Ang tatlong-phase na pagbaba ng boltahe ay maaaring tantiyahin bilang Vdrop = sqrt(3) * I * (R * cos(phi) X * sin(phi)) * L, kung saan ang R at X ay ang epektibong AC resistance at reactance bawat unit length, at L ang haba ng ruta.

Para sa mga katamtamang boltahe na circuit, ang kabuuang pagbaba ng boltahe sa pangkalahatan ay dapat manatili sa ibaba 5% mula sa pinagmulan hanggang sa pagkarga. Maraming pasilidad ang naglalapat ng mas mahigpit na limitasyon na 3% para sa feeder lamang na mag-iwan ng margin para sa mga transformer at pangalawang konduktor. Para sa isang 33 kV, 10 km feeder na may dalang 250 A, ang isang 95 mm² na tansong cable ay maaaring magkaroon ng pagbaba ng boltahe malapit sa 3.5%, habang ang isang 120 mm² na cable ay nagdadala nito sa ibaba ng 3%. Sa ganitong mga kaso ang mas malaking cable ay pinili hindi sa pamamagitan ng ampacity ngunit sa pamamagitan ng boltahe-drop na limitasyon.

Sa isang 33 kV feeder, ang inductance ay madalas na nangingibabaw sa resistensya, kaya ang pagdaragdag ng conductor cross section ay nagbibigay lamang ng limitadong pagpapabuti. Sa kasong iyon, ang isang mas mataas na antas ng boltahe o isang naiibang ruta na cable ay maaaring maging mas epektibo.

Hakbang 4 – Kumpirmahin ang Short-Circuit Withstand

Ang isang cable sa isang sistema ng katamtamang boltahe ay dapat na makaligtas sa pinakamasamang kaso ng short-circuit na kasalukuyang sapat na sapat para sa proteksyon na aparato upang maalis ang fault. Sa panahon ng kasalanan, ang temperatura ng konduktor ay tumataas nang husto dahil ang init ay hindi makatakas nang mabilis. Para sa XLPE-insulated cable, ang pinapahintulutang short-circuit conductor na temperatura ay kadalasang 250°C para sa tanso at 200°C para sa aluminum, ngunit ang mga halaga mula sa data ng pagsubok ng tagagawa ay dapat gamitin.

Ang minimum na conductor cross section para sa thermal withstand ay maaaring tantyahin bilang s = I * sqrt(t) / k, kung saan ang I ay ang rms fault current, t ay ang clearing time sa mga segundo, at ang k ay isang pare-pareho na nakasalalay sa materyal ng conductor at ang ipinapalagay na paunang at panghuling temperatura. Ang 13.8 kV system na may 20 kA fault na na-clear sa loob ng 0.2 s ay madaling nangangailangan ng mas malaking conductor kaysa sa ampacity check. Ito ang dahilan kung bakit hindi opsyonal ang short-circuit check.

Dapat ding ma-verify ang upstream relay coordination. Kung ang relay clearing time ay mas mahaba kaysa sa cable thermal limit, ang cable ay masisira bago magbukas ang breaker.

Hakbang 5 – Igalang ang Derating at Mga Kinakailangan sa Minimum na Sukat

Bilang karagdagan sa mga teknikal na kalkulasyon, ang mga kinakailangan sa code at mekanikal ay madalas na pinipilit ang isang minimum na laki ng konduktor. Maraming mga medium voltage feeder ang gumagamit ng #2 AWG copper conductor bilang praktikal na minimum, kahit na ang pagkalkula ng ampacity ay magbibigay-daan sa mas maliit na sukat. Ang malalaking lug, termination kit, at pull-in force ay nagiging hindi praktikal sa napakanipis na MV cable.

Ang mga derating factor para sa mga nakagrupong cable at nakabaon na installation ay maaaring magpababa sa base ampacity ng 20% ​​o higit pa. Ang tunay na ampacity ay ang base value na pinarami ng lahat ng naaangkop na salik. Kung ang huling halaga ay nasa itaas pa rin ng kasalukuyang load, ang cable ay katanggap-tanggap para sa tuluy-tuloy na paglo-load. Ngunit dapat ding kumpirmahin ng inhinyero na ang cable ay maaaring kumonekta nang maayos sa switchgear, bus, o mga terminal ng transformer.

Hakbang 6 – Balansehin ang Gastos, Availability, at Paglago sa Hinaharap

Matapos masiyahan ang lahat ng teknikal na pagsusuri, ang tanong sa ekonomiya ay nananatili. Ang isang mas malaking konduktor ay nagpapababa ng I^2*R na pagkalugi at nag-iiwan ng puwang para sa paglaki ng pagkarga sa hinaharap, ngunit ito ay nagpapataas ng unang gastos at maaaring makapagpalubha sa pag-install sa mga masikip na duct. Sa isang mahabang feeder, ang netong kasalukuyang halaga ng pagtitipid sa enerhiya ay maaaring bigyang-katwiran ang dagdag na gastos. Sa isang maikling feeder, ang mas malaking cable ay maaaring hindi kailangan.

Ang pagpili ng malawak na ginawang cross section ay nagpapababa ng lead time at iniiwasan ang mga hindi karaniwang pagwawakas. Kasama sa mga karaniwang laki ng MV sa mga metric system ang 70, 95, 120, 150, 185, at 240 mm². Kapag sinusuri ang mga opsyon sa produkto, ang 6-35 kV XLPE power cable range nagbibigay ng magandang pangkalahatang-ideya ng mga na-rate na boltahe at mga detalye ng konstruksiyon para sa mga tipikal na circuit ng pamamahagi.

Medium Voltage XLPE Power Cables Manufacturers, Factory Bilang China Medium Voltage XLPE Power Cables Manufacturers, Medium Voltage Power Cables Factory, Dongfeng Cable ay nag-aalok ng Custom na 6-35kV Medium V... Tingnan ang Produkto →

Pinagsasama-sama ang Proseso ng Pagsusukat

Ang katamtamang boltahe na pagpapalaki ng cable ay isang sistematikong proseso: tukuyin ang mga parameter ng system, suriin ang ampacity, i-verify ang pagbaba ng boltahe, kumpirmahin ang short-circuit na makatiis, at ilapat ang derating plus minimum na mga panuntunan sa laki. Pagkatapos lamang na pumasa ang mga tseke na iyon ay oras na upang timbangin ang gastos at availability.

Kung sinusukat mo ang isang mahabang feeder o isang high-fault-level na sistema ng pamamahagi ng industriya, bigyang-pansin ang mga derating factor at ang pagkalkula ng fault-current. Ang isang cable na gumagana sa unang tingin ay maaaring mabigo sa panahon ng isang fault o sa pagtatapos ng isang mainit na araw ng tag-araw. Para sa higit pang impormasyon tungkol sa mga rating ng temperatura ng pagkakabukod at kung paano nakakaapekto ang mga ito sa ampacity, ang MV90 vs MV105 cable ampacity at paghahambing ng gastos sa pagkakabukod ay isang kapaki-pakinabang na panimulang punto.