Yeraltı kabloları neden havai hatlardan daha yüksek oranda reaktif güç kompanzasyonu gerektirir?

Belirli bir şirketin dev transformatörleri için övünen bir levha okuyordum ve bu cümle ile karşılaştım:

Ayrıca, bazı bölgelerde, mevcut baş üstü hatların yerini, daha yüksek derecede reaktif güç dengelemesi gerektiren yeraltı kabloları almaktadır .

Bu neden?

Kısa cevap: Yeraltı (U / G) kablosu topraklama kablosu ile koaksiyel kullanır.

Bu nedenle, merkez çekirdeği ve bakır örgü toprak kılıfını ayırdığı ve faz-faz hatlarının yakınlığını değil (bunun bir miktar etkisi olmasına rağmen) yeraltı kapasitansını artıran beyaz PE (polietilen) malzemedir.

Aşağıda sadece tek aşamalı bir örnek verilmiştir.

Güç dağıtım kablolarının tasarımı onlarca yıldır gelişti ve şimdi en iyi neyin işe yaradığı konusunda tarihsel deneyime sahipler.

Yalıtım kaplamalı / kaplamasız koaksiyel olmayan iletken kaplı çelik çekirdek kullanırlar. Bu, güç hattı kapasitansını U / G için kullanılan koaksiyel kabloya kıyasla ihmal edilebilir hale getirir, çünkü toprağa yalıtım hattı koaksiyel kabloda daha yüksek büyüklük sıralarıdır.

Söz konusu ABB ünitesi, O / H ve XLPE koaksiyel U / G kablosu içerebilen çok çeşitli reaktif empedans güç faktörü düzeltmesini ele almak için üstün dinamik aralığa sahiptir.

• Şönt reaktörler, hafif yük altında hat şönt kapasitansını telafi etmek için kullanılır veya voltajı düzenlemek için yük yoktur.
• Seri kapasitörler genellikle daha fazla güç aktarmak ve ağ kararlılığını artırmak için hat endüktif reaktansını telafi etmek için kullanılır

Havai Kablo (üç eksenli) kılıfsız

• her 3 telli demet, ark ve rüzgar etkilerini azaltmak için aynı voltaj taşır.

Yeraltı (ve bazen baş üstü) kılıflı kablo (ekranlı XLPE kablo)

Çapraz Bağlantı korumalı yüksek gerilim kablosu her zaman yeraltı güç hatları için kullanılır.

Teknik arka plan

Tek fazlı bir iletim hattının kapasitansı, ayırma ve etkili yarıçap oranı ile verilir.

$C=\dfrac{2πε}{ln(\frac{D}{r})}$

O / H hatları, rüzgara karşı daha fazla mukavemet ve azaltılmış E alan ıraksama yarıçapından daha yüksek arıza etkileri için 2,3 veya 4 iletken aralığından uzak kalır. Bu, L'yi düşürür ve C'yi biraz yükseltir, ancak yine de çok düşük C değerleri / km, merkez iletkenin koaksiyel kılıfla arasındaki küçük boşluktan dolayı koaksiyel U / G kablosunun yüksek C / km'sini karşılaştırır.

Telegrapher'ın ethernet, kablo TV, telefon hatları ve AC veya DC güç hatları da dahil olmak üzere tüm iletim hatlarının modeli aşağıdadır . (şönt kaçağı hariç R burada ihmal edilir)

DC'deki direnç, aksaklıklardan kaynaklanan yansımaları ve dalgalanma voltajlarını etkileyen dağıtılmış empedans ile aynı değildir.

O / H hatları genellikle yukarıdaki gibi üç eksenlidir.

O / H kablosu genellikle 400 ohm'luk SIL karakteristik dalga empedansı olarak derecelendirilir ve U / G kabloları ampakite ve BIL derecesine bağlı olarak% 50 ohm = + / -% 25'tir.

Bu, U / G kabloları için siyah başlatma dalgalanma akımlarını daha yüksek yapar, bu nedenle şönt reaktansının ayarlanması gerekir.

Takip edilecek fotoğraflar.

Diğer

Havai, O / H kabloları satın almak ve kurmak için km başına çok daha ucuzdur, ancak yıldırım, kasırga ve ağaç maruziyeti nedeniyle onarım sıklığı daha yüksektir. Ancak daha sonra onarım için daha hızlı ve daha ucuzdurlar. Ancak Porto Riko'daki ve zayıf altyapıya sahip diğer yerlerdeki yıkıma bakıldığında, daha yüksek irtifak maliyetleri, kablo maliyeti ve onarım maliyetleri olmasına rağmen yeraltı U / G güç kablolarının yaşam döngüsü maliyet avantajları, ancak daha yüksek MTBF (düzgün yapılırsa) sonuçları düşük yaşam döngüsü maliyetlerinde. Çevresel stres her zaman bu kararı etkiler.

Yeraltı hatlarının iletkenleri, havai hatlardan daha yakın olarak paketlendiğinden, kapasitans daha yüksektir. Bu kapasitans oldukça önemli bir şarj akımı alabilir.

Bu arada, daha küçük bir döngü alanı içerdiklerinden endüktans daha düşüktür.

Soru: Yeraltı kabloları neden havai hatlardan daha yüksek oranda reaktif güç kompanzasyonu gerektirir?

Cevap:

Çünkü güç kabloları için yeraltı hat kapasitansı, havai hat kapasitansından çok daha yüksektir.

Bunun ana nedenleri:

• Teller birbirine daha yakın.

• Teller dünyaya daha yakındır (birkaç inç içinde).

Endüktans da daha düşüktür.

Ayrıca, (yukarıdaki özelliklerin bir sonucu olarak) yeraltı hatları, bir havai hattın sahip olduğu hat şarj akımının 20-75 katına sahiptir (hat voltajına bağlı olarak).

Kaynak:

https://www.puc.nh.gov/2008IceStorm/ST&E%20Presentations/NEI%20Underground%20Presentation%2006-09-09.pdf

Ayrıca, iletim hatlarının genel özelliklerine matematik yoluyla daha yakından bakmak isterseniz, bu belgeyi de kontrol edebilirsiniz (diğerleri de bunu yayınladı):

http://www.egr.unlv.edu/~eebag/TRANSMISSION%20LINES.pdf