تحجيم كابلات الجهد المتوسط: السعة، وانخفاض الجهد، وفحوصات الدائرة القصيرة

لنفترض أن لديك محول تغذية بقدرة 13.8 كيلو فولت مع تيار أولي محسوب يبلغ 84 أمبير. قد يشير جدول السعة السريعة إلى موصل نحاسي رقم 3 AWG. ومع ذلك، غالبًا ما ينتهي التثبيت النموذجي في الميدان بكابل 2/0 AWG. والسبب هو أن حجم كابل الجهد المتوسط ​​لا يمكن أن يتوقف عند سعة التيار.

يجب أن يتجاوز الحجم الصحيح أيضًا حدود انخفاض الجهد، ويتحمل تيار الدائرة القصيرة المتاح، ويحترم الحد الأدنى العملي لأحجام الموصلات، ويأخذ في الاعتبار ظروف التثبيت الحقيقية مثل درجة حرارة التربة، وبنوك مجاري الهواء، والدوائر المتوازية. تعامل معها كحلقة تحقق، وليست خطوة بحث واحدة.

ماذا يعني "التحجيم" للكابلات ذات الجهد المتوسط

يعني كابل الجهد المتوسط عمومًا الكابلات ذات الجهد الأعلى من 1 كيلو فولت وحتى 35 كيلو فولت. تشمل فئات الجهد المشترك 3.6/6 كيلو فولت، 6/10 كيلو فولت، 8.7/15 كيلو فولت، 12/20 كيلو فولت، و18/30 كيلو فولت. إن تحديد حجم كابل MV يعني اختيار المقطع العرضي للموصل ومستوى العزل وبناء الشاشة التي تسمح للكابل بالعمل بأمان طوال فترة الخدمة الكاملة في ظل ظروف الحمل والخطأ الثابتة.

تكون الفحوصات الرئيسية متجاورة: القدرة على حمل التيار المستمر، وانخفاض الجهد، والتحمل الحراري لدائرة القصر، وخفض السرعة حسب ظروف التثبيت. في العديد من المشاريع الصناعية، يتم تحديد الحجم النهائي من خلال فحص الدائرة القصيرة أو انخفاض الجهد بدلاً من فحص السعة، خاصة عندما تكون وحدة التغذية طويلة أو يكون مستوى الخطأ مرتفعًا.

الخطوة 1 - تحديد مدخلات النظام والكابل

قبل البدء في أي عملية حسابية، قم بجمع بيانات النظام. أنت بحاجة إلى الجهد الاسمي من الطور إلى الطور، والحد الأقصى لتيار الحمل المستمر، والحد الأقصى لتيار الدائرة القصيرة في موقع الكابل، ووقت مسح الحماية. تفاصيل التثبيت مهمة أيضًا: طول المسار، ودرجة الحرارة المحيطة، والمقاومة الحرارية للتربة، وعمق الدفن، وما إذا كان الكابل يعمل في بنك مجرى الهواء، أو علبة الكابلات، أو الدفن المباشر.

تؤدي أخطاء الإدخال الصغيرة إلى حدوث أخطاء كبيرة في الحجم. إذا افترضت أن درجة حرارة التربة تبلغ 20 درجة مئوية ولكن الموقع الفعلي يعمل عند درجة حرارة 30 درجة مئوية، فسوف يعمل الكابل الهامشي أعلى من درجة الحرارة التصميمية الخاصة به. إذا نسيت تضمين تسخين وحدة التغذية المتوازية، فسيتم خفض مستوى الكابل نفسه في التثبيت الحقيقي. إن الوقت الإضافي الذي يتم قضاؤه في التحقق من بيانات الإدخال أمر يستحق العناء دائمًا.

بالنسبة لمعظم تطبيقات التوزيع، يعد الكابل المعزول بـ XLPE المزود بموصلات نحاسية هو الخيار الافتراضي. يوفر العزل قوة كهربائية عالية، وفقدان عازل منخفض، وأداء حراري جيد. المرجع العملي لتوزيع الجهد المتوسط هو سلسلة كابلات الطاقة المعزولة بـ XLPE تم تصنيفها من 3.6/6 كيلو فولت إلى 26/35 كيلو فولت .

كابل الطاقة المعزول XLPE للجهد المقدر 3.6 / 6 كيلو فولت -26 / 35 كيلو فولت الموردين والشركة دونغفنغ الصين بالجملة كابل الطاقة المعزول XLPE للجهد المقدر 3.6 / 6 كيلو فولت -26 / 35 كيلو فولت الموردين وكابل الطاقة المعزول XLPE للجهد المقنن ... عرض المنتج →

الخطوة 2 – حساب السعة مع الظروف الحقيقية

Ampacity هي أقصى تيار مستمر يمكن أن يحمله الكابل دون تجاوز معدل درجة حرارة العزل الخاص به. بالنسبة لعزل XLPE، تكون درجة الحرارة القصوى للموصل المستمر عادةً 90 درجة مئوية، بينما يمكن أن تصل درجة حرارة الطوارئ للدائرة القصيرة إلى 250 درجة مئوية للموصلات النحاسية. يجب أن يمكّن المقطع العرضي للكابل الحرارة المتولدة داخليًا من الانتقال إلى الخارج دون ارتفاع درجة حرارة العزل.

ابدأ من جدول سعة القاعدة، ثم اضربه في عوامل التصحيح لدرجة الحرارة المحيطة، والمقاومة الحرارية للتربة، والعمق، وتباعد الكابلات، والتجميع. يمكن أن يصبح حجم الموصل الذي يعمل في حساب سطح المكتب ساخنًا عند تثبيته بالتوازي مع الكابلات المحملة الأخرى. يوضح الجدول أدناه عوامل التخفيض التمثيلية لتركيبات الجهد المتوسط الشائعة:

بعد تطبيق جميع عوامل التصحيح، قارن القدرة المصححة مع تيار الحمل الكامل. إذا كانت القيمة بين حجمين قياسيين للموصل، فاختر الحجم الأكبر التالي ما لم يفرض فحص لاحق موصلًا أكبر.

الخطوة 3 – التحقق من انخفاض الجهد على المغذيات الطويلة

يصبح انخفاض الجهد هو المعيار الحاكم عندما يكون طول وحدة التغذية ذات الجهد المتوسط عدة كيلومترات أو عندما يكون الحمل مرتفعًا بالنسبة لمقاومة الكابل. يمكن تقريب انخفاض الجهد ثلاثي الطور على النحو Vdrop = sqrt(3) * I * (R * cos(phi) X * sin(phi)) * L، حيث R وX هما مقاومة التيار المتردد الفعالة والمفاعلة لكل وحدة طول، وL هو طول المسار.

بالنسبة لدوائر الجهد المتوسط، يجب أن يظل إجمالي انخفاض الجهد بشكل عام أقل من 5% من المصدر إلى الحمل. تطبق العديد من المرافق حدًا أكثر صرامة يبلغ 3٪ لوحدة التغذية وحدها لتترك هامشًا للمحولات والموصلات الثانوية. بالنسبة لمغذي 33 كيلو فولت، 10 كم يحمل 250 أمبير، قد يكون لدى الكابل النحاسي 95 مم² انخفاض في الجهد يصل إلى 3.5% تقريبًا، في حين أن الكابل 120 مم² يجعله أقل من 3%. في مثل هذه الحالات، يتم اختيار الكابل الأكبر حجمًا ليس من خلال السعة ولكن من خلال حد انخفاض الجهد.

في مغذي 33 كيلو فولت، غالبًا ما يهيمن الحث على المقاومة، لذا فإن إضافة المقطع العرضي للموصل يوفر تحسينًا محدودًا فقط. في هذه الحالة، قد يكون مستوى الجهد العالي أو الكابل الذي يتم توجيهه بشكل مختلف أكثر فعالية.

الخطوة 4 - تأكيد تحمل الدائرة القصيرة

يجب أن يتحمل الكابل في نظام الجهد المتوسط أسوأ حالة لتيار الدائرة القصيرة لفترة كافية حتى يتمكن جهاز الحماية من إزالة العطل. أثناء العطل، ترتفع درجة حرارة الموصل بشكل حاد لأن الحرارة لا يمكن أن تفلت بسرعة. بالنسبة للكابلات المعزولة بـ XLPE، تكون درجة حرارة موصل الدائرة القصيرة المسموح بها غالبًا 250 درجة مئوية للنحاس و200 درجة مئوية للألمنيوم، ولكن يجب استخدام القيم من بيانات اختبار الشركة المصنعة.

يمكن تقدير الحد الأدنى للمقطع العرضي للموصل للتحمل الحراري كـ s = I * sqrt(t) / k، حيث I هو تيار خطأ rms، t هو وقت التطهير بالثواني، وk هو ثابت يعتمد على مادة الموصل ودرجات الحرارة الأولية والنهائية المفترضة. يمكن لنظام 13.8 كيلو فولت مع خطأ 20 كيلو أمبير تم إزالته خلال 0.2 ثانية أن يتطلب بسهولة موصلًا أكبر من فحص السعة. هذا هو السبب في أن فحص الدائرة القصيرة ليس اختياريًا.

ويجب أيضًا التحقق من تنسيق التتابع الأولي. إذا كان وقت مسح المرحل أطول من الحد الحراري للكابل، فسيتعرض الكابل للتلف قبل فتح القاطع.

الخطوة 5 – احترام متطلبات الحد الأدنى للحجم والحد الأدنى

بالإضافة إلى الحسابات الفنية، غالبًا ما تفرض المتطلبات البرمجية والميكانيكية حدًا أدنى لحجم الموصل. تستخدم العديد من مغذيات الجهد المتوسط ​​موصلًا نحاسيًا رقم 2 AWG كحد أدنى عملي، حتى عندما يسمح حساب السعة بحجم أصغر. تصبح العروات الكبيرة ومجموعات الإنهاء وقوى السحب جميعها غير عملية مع كابلات MV الرفيعة جدًا.

يمكن أن تؤدي عوامل تخفيض الكابلات المجمعة والتركيبات المدفونة إلى خفض سعة القاعدة بنسبة 20% أو أكثر. السعة الحقيقية هي القيمة الأساسية مضروبة في جميع العوامل المطبقة. إذا كانت القيمة النهائية لا تزال أعلى من تيار الحمل، يكون الكابل مقبولًا للتحميل المستمر. ولكن يجب على المهندس أيضًا التأكد من إمكانية توصيل الكابل بشكل صحيح بمحطات المفاتيح الكهربائية أو الحافلة أو المحولات.

الخطوة 6 - موازنة التكلفة والتوافر والنمو المستقبلي

وبعد استيفاء جميع الفحوصات الفنية، يبقى السؤال الاقتصادي قائما. يقلل الموصل الأكبر من خسائر I^2*R ويترك مجالًا لنمو الحمل في المستقبل، ولكنه يرفع التكلفة الأولى وقد يؤدي إلى تعقيد التثبيت في القنوات الضيقة. وفي حالة وحدة التغذية الطويلة، فإن صافي القيمة الحالية لتوفير الطاقة يمكن أن يبرر التكلفة الإضافية. في وحدة التغذية القصيرة، قد يكون الكابل الأكبر غير ضروري.

يؤدي اختيار مقطع عرضي يتم تصنيعه على نطاق واسع إلى تقليل المهلة الزمنية وتجنب عمليات الإنهاء غير القياسية. تتضمن أحجام الجهد المتوسط ​​الشائعة في الأنظمة المترية 70، 95، 120، 150، 185، و240 ملم². عند مراجعة خيارات المنتج، نطاق كابل الطاقة XLPE 6-35 كيلو فولت يعطي لمحة عامة جيدة عن الفولتية المقدرة وتفاصيل البناء لدوائر التوزيع النموذجية.

مصنعي كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط XLPE باعتبارها الشركات المصنعة لكابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط XLPE في الصين، فإن مصنع كابلات الطاقة ذات الجهد المتوسط، تقدم شركة Dongfeng Cable كابلات طاقة متوسطة الجهد 6-35 كيلو فولت مخصصة... عرض المنتج →

جمع عملية التحجيم معًا

يعد تحديد حجم كبل الجهد المتوسط عملية منهجية: تحديد معلمات النظام، والتحقق من السعة، والتحقق من انخفاض الجهد، والتأكد من تحمل الدائرة القصيرة، وتطبيق قواعد تخفيض السرعة بالإضافة إلى الحد الأدنى للحجم. فقط بعد اجتياز هذه الاختبارات، يحين الوقت لتقييم التكلفة والتوافر.

إذا كنت تقوم بتحديد حجم وحدة تغذية طويلة أو نظام توزيع صناعي عالي المستوى من الأخطاء، فاحرص على إيلاء اهتمام خاص لعوامل التدهور وحساب تيار العطل. قد يتعطل الكابل الذي يعمل للوهلة الأولى أثناء حدوث خطأ أو في نهاية يوم صيفي حار. لمزيد من المعلومات حول تقييمات درجة حرارة العزل وكيفية تأثيرها على السعة، مقارنة بين سعة الكابلات MV90 وMV105 وتكلفة العزل هي نقطة بداية مفيدة.