1. Calcul de la tension induite par la fréquence industrielle de la gaine métallique du câble unipolaire
Lorsque le fil d'âme du câble unipolaire passe du courant, sous l'action du champ électrique alternatif, la couche métallique de blindage doit induire une certaine force électromotrice. Lorsque le câble à trois conducteurs a une charge équilibrée, le vecteur de courant triphasé et le potentiel induit sur le blindage métallique zéro sont superposés à zéro, de sorte que les deux extrémités peuvent être mises à la terre. Il y a une certaine distance entre chaque phase du câble unipolaire et le potentiel induit ne peut pas être annulé. L'amplitude de la tension induite de la couche de blindage métallique est proportionnelle à la longueur du câble et au courant de charge du noyau, et est également liée à l'entraxe de la disposition du câble et au diamètre moyen de la couche de blindage métallique.
1. Lorsque les câbles sont disposés en triangle équilatéral, la tension induite par unité de longueur du blindage métallique peut être calculée selon la formule suivante :
Formule 1 I---Courant de charge, S---Entraxe du câble, D---Diamètre moyen de la couche de blindage métallique du câble
En prenant comme exemple YJSY-8.7/15 kV-1×300 mm, 2 câbles unipolaires, le diamètre moyen de la couche de blindage du câble est de 40 mm et l'épaisseur de la gaine en PVC est de 3,6 mm. Lorsque les câbles sont disposés en forme de "broche" et que le courant de charge est de 200A, le câble est calculé comme un câble. La tension induite de la gaine est de 10,7 volts par kilomètre. 2. Lorsque les câbles triphasés sont disposés horizontalement, la distance entre les câbles est égale et la tension induite par unité de longueur du blindage métallique peut être calculée comme suit :
Formules 2, 3 et 4 Lorsque les câbles triphasés sont disposés horizontalement et que les autres conditions sont les mêmes que 1, la tension induite de la phase latérale est de 16,9 volts par kilomètre et la tension induite de la phase intermédiaire est de 10,7 volts par kilomètre; lorsque l'espacement des câbles est de 200 mm, on calcule que la tension induite de la phase latérale est de 36,1 volts par kilomètre et que la tension induite de la phase médiane est de 31 volts par kilomètre. La tension induite de phase latérale est supérieure à la tension induite de phase médiane.
D'après le calcul ci-dessus, on peut voir que :
(1) Lorsque la longueur du câble et le courant de travail sont importants, la tension induite peut atteindre une valeur élevée.
(2) Lorsque les câbles sont disposés en triangle fermé, la tension induite est la plus faible. Lorsque la distance entre les câbles augmente et que la position relative change, la tension induite change en conséquence. De plus, la pose de câbles multi-circuits dans le même chemin affectera également la tension induite.
2. Mesure et analyse du courant circulant de la couche de blindage
Lorsque les deux extrémités sont directement mises à la terre, un courant de circulation sera généré dans la couche de blindage en raison de la tension d'induction électromagnétique. La taille du courant de circulation est principalement liée à l'impédance d'auto-inductance et à l'impédance d'inductance mutuelle de la couche de blindage. C'est-à-dire qu'il est lié à la résistance de la couche de blindage, au diamètre, à l'espacement des câbles, etc.
À l'heure actuelle, la seule longueur de câble unipolaire de 300 mm2 utilisée à Dalian dépasse les 200 kilomètres. La méthode de pose des câbles est principalement enfouie directement et protégée par des rainures en béton. Toutes les couches de blindage métalliques sont mises à la terre aux deux extrémités. La ligne mesurée ci-dessous est la ligne principale du câble posé le long de Jiefang Road. Le câble triphasé est lié en forme de "broche" avec une attache de câble tous les 3-3,5 mètres, et certains des noyaux entre les deux points de liaison sont étalés et placés horizontalement. Deux câbles sont posés côte à côte dans chaque cuve en béton. Nous avons mesuré le courant de circulation de la couche de blindage du câble de Jiefang Road. Les valeurs de courant de circulation mesurées sont indiquées dans le tableau ci-dessous.
Formulaire 1T
1. Tableau 1 Nom de la ligne Victory Line Honggang Line Taoyuan Line Lingqian Line
Courant de charge (A) 160 50 100 140
Longueur de câble (m) 125 125 298 1059 valeur du courant de circulation (A/B/C)
(A) 23/26/28 10/9/10 10/11/11 16/17/16
Il ressort de la valeur mesurée que le courant de circulation atteint 10-20 % du courant de charge. L'existence du courant de circulation de la couche de blindage provoque un échauffement et une perte de puissance de la couche de blindage, ce qui réduit la capacité de transmission du câble. Par conséquent, il est nécessaire de prendre des mesures pour réduire ou éliminer ce courant circulant.
La valeur mesurée reflète également le fait que la valeur du courant de circulation n'augmente pas absolument avec l'augmentation de la longueur du câble et du courant de charge. Elle montre que l'influence de la disposition tripolaire du câble sur la tension induite ne peut être ignorée.
3. Sélection de la méthode de mise à la terre du blindage métallique
1. Utilisez la méthode de mise à la terre directe aux deux extrémités
Lorsque les deux extrémités de la gaine métallique d'un câble unipolaire de 10 kV sont mises à la terre, le courant de circulation n'est pas trop important car l'impédance de la gaine n'est pas aussi faible que celle des câbles au-dessus de 35 kV. Selon les informations pertinentes, lorsque les deux extrémités d'un câble haute tension au-dessus de 35 kV sont mises à la terre, le courant de circulation de la gaine peut atteindre 50 % -90 % du courant de base, ce qui entraînera un échauffement de la gaine et sérieusement réduire la capacité de transport de courant du câble. Il y a plus d'expérience de construction dans la manière de mettre à la terre les deux extrémités de la gaine métallique du câble unipolaire de 10 kV. Il existe de nombreuses boucles de câble de 10 kV et la mise à la terre directe réduit la configuration et la maintenance des équipements auxiliaires et est également plus sûre pour les opérateurs. Par conséquent, l'utilisation de la mise à la terre aux deux extrémités présente certains avantages. Continuez à utiliser la méthode de mise à la terre directe aux deux extrémités, et la tension induite de la gaine doit être réduite autant que possible pour que la perte de ligne atteigne un niveau acceptable pour le fonctionnement. Le moyen le plus efficace consiste à maintenir les noyaux triphasés proches de la disposition en triangle équilatéral. Une fois les câbles posés, attachez-les avec des colliers de serrage non ferromagnétiques tous les 1 mètre.
2. Méthode de mise à la terre à une extrémité La mise à la terre à une extrémité signifie que le blindage métallique d'une extrémité de la ligne de câble est directement mis à la terre et que le blindage métallique de l'autre extrémité est ouvert au sol et non interconnecté. Généralement, il doit être mis à la terre à une extrémité de l'extrémité de connexion de la ligne aérienne pour réduire la surtension lorsque la ligne est frappée par la foudre. Une fois qu'une extrémité est mise à la terre, le courant de circulation de la gaine peut être éliminé et la perte de ligne peut être réduite. Cependant, les extrémités ouvertes ont des tensions induites pendant le fonctionnement normal. Pendant les coups de foudre et les opérations, des surtensions impulsionnelles élevées peuvent se produire aux extrémités ouvertes des blindages métalliques. Lorsqu'un accident de court-circuit se produit dans le système et que le courant de court-circuit traverse le fil central, une tension induite à fréquence industrielle élevée peut également apparaître à l'extrémité non mise à la terre du blindage métallique. Lorsque la gaine extérieure du câble ne peut supporter cette surtension et est endommagée, cela provoquera une mise à la terre multipoint de la gaine métallique. Par conséquent, cette méthode doit être utilisée lorsque la distance de ligne est courte et que la tension induite normale à tout endroit non mis à la terre sur la gaine métallique est faible.
3. Une extrémité est mise à la terre et l'autre extrémité est mise à la terre par un protecteur de gaine. Afin d'éviter que la surtension à l'extrémité ouverte du blindage métallique ne pénètre dans la gaine extérieure lorsqu'une extrémité du blindage métallique est mise à la terre, l'installation d'un protecteur de gaine à l'extrémité ouverte est une mesure efficace pour limiter la surtension de la gaine. Les protecteurs présentent une résistance plus élevée dans des conditions de fonctionnement normales. Lorsqu'il y a une surtension impulsionnelle sur la gaine, le protecteur présente une petite résistance. A ce moment, la tension agissant sur la gaine métallique est la tension résiduelle du protecteur.
IV. CONCLUSIONS ET RECOMMENDATIONS
1. Dans les grandes villes et les villes économiquement développées, où la densité de charge est élevée et où le câble isolé 10KV à trois conducteurs 240mm2XLPE ne peut pas répondre aux exigences de capacité d'alimentation, des câbles unipolaires de 300, 400, 500mm2 et plus doivent être utilisés pour augmenter la capacité d'alimentation. La couche de blindage métallique du câble unipolaire doit adopter une structure de fil de cuivre peu enroulée et sa section doit être déterminée en fonction de la valeur du courant de court-circuit biphasé à différents points du système d'installation. Dalian est un conducteur en cuivre de 35 mm2. L'utilisation de câbles unipolaires peut réduire considérablement le nombre de joints dans la ligne et transformer les joints triphasés en joints monophasés, ce qui rend l'étanchéité des joints plus simple et plus fiable.
2. En envisageant de réduire la tension induite du blindage métallique ou de réduire le courant de circulation, le câble unipolaire doit être disposé dans un triangle équilatéral avec la gaine extérieure proche l'une de l'autre, et le câble isolé XLPE avec une section de conducteur de 240 mm2 - 300 mm2 doivent être fixés avec des bandes non magnétiques à des intervalles de 1 M. Pour les sections de 400 mm2 et plus, l'intervalle de serrage peut être agrandi de manière appropriée, mais l'épaisseur ou la largeur du collier de serrage doit être renforcée. Proche de la disposition en triangle équilatéral, il est plus adapté pour disposer des câbles sur des tranchées de câbles ou des supports de tunnel.
3. Du point de vue de l'élimination de la perte de courant de circulation et de la non-réduction de la capacité de transport de courant du câble, la méthode de mise à la terre d'une extrémité de la couche de blindage métallique du câble doit être préconisée.
4. Une extrémité de la couche de blindage métallique est mise à la terre et la tension induite calculée et mesurée de l'extrémité non mise à la terre ne doit pas dépasser 50 V ; si elle est supérieure à 50V, un protecteur de gaine doit être installé.
5. Pour l'enfouissement direct, en particulier lorsque le niveau de la nappe phréatique est élevé, une gaine extérieure en PE ou un autre mélange de gaine en élastomère (néoprène, polyéthylène chlorosulfoné ou à base de polymère similaire) doit être utilisé, code (SE) ).