ברשת חשמל של 10KV, כאשר מתרחשת תקלת הארקה חד פאזית, מתח של שלב הלא תקלה יעלה למתח הקו (10kV). מדוע לא לבחור 10kV לכבל מתח בינוני u ₀, אלא 8.7kV? זה מבוסס בעיקר על הבסיס הטכני הבא:
1. הגדרה שלכבל MVמתח מדורג
בסטנדרטים, מתח הכבלים המדורג מתבטא בדרך כלל כ- ₀/u (אום):
U ₀: מתח יחיד עד קרקע מתח (מתח פאזה)
U: מתח משני שלב מדורג (מתח קו)
אממ: מתח עבודה מקסימלי
עבור כבלי מתח בינוני של 8.7/15KV:
U ₀ =8. 7KV (מתח יחיד עד קרקע מדורג)
U =15 kv (מתח מדורג בין שני שלבים)
UM =17. 5KV (מתח הפעלה מקסימלי)
2. כיצד נקבע מתח השלב המדורג של 8.7KV?
מתח השלב המדורג U ₀ של הכבל אינו נבחר ישירות על סמך המתח המיידי המרבי בתנאי תקלה (כגון 10KV), אלא נחשב באופן מקיף על סמך מתח ההפעלה הרגיל של המערכת ותנאי התקלה:
(1) בהתבסס על מצב ההפעלה הרגיל של המערכת
בתנאי הפעלה רגילים:
מתח הפאזה של מערכת 10KV U ₀ =10 kv/√ 3 ≈ 5.77kV.
אםכבל מתח בינונימשתמש ב- 8.7KV כ- u ₀, פירושו כי מרווח עיצוב הבידוד של כבל המתח הבינוני גבוה בהרבה מהמתח ההפעלה הרגיל.
(2) שקול עליית מתח בזמן תקלת הארקה חד פאזית
כאשר מתרחשת תקלת הארקה חד פאזית, מתח הפאזה של השלב הלא פגום יעלה לרמת מתח הקו (10kV).
עם זאת, תכנון הבידוד של כבלי מתח בינוני אינו מבוסס לחלוטין על בחירת מתח תקלות לטווח קצר, אלא צריך לקחת בחשבון תנאי הפעלה תקינים, זמן סובלנות לתקלות ויציבות לטווח הארוך.
די ב- U ₀ של 8.7 קילוואט בכדי להבטיח הפעלה אמינה של כבלי מתח בינוני במהלך תקלות, תוך התחשבות הן בשולי הכלכלה והן בשולי הבטיחות.
(3) מרווח הבטיחות התואם
תקנים בינלאומיים כמו IEC 60502-2 ו- GB/T 12706.2 קבעו את זה:
כבל מתח בינוני עם מתח מדורג של 8.7/15kV, עם u ₀ =8. 7kV, יכול לעמוד במתח של 8.7kV למשך זמן רב.
במקרה של תקלות לטווח הקצר (כגון תקלות קרקע חד-פאזיות), כבלי מתח בינוני יכולים לעמוד במתח-יתר לטווח קצר הגבוה מ- 8.7 קילוואט, אך אין צורך להגדיר ישירות עד 10 קילוואט.
3. מדוע לא בחר ישירות 10kV כ- U ₀?
אם הכבל נבחר ישירות כ- u ₀ =10 kV, אם כי נראה שהוא משפר את סובלנות התקלות, הוא אינו מתאים להנדסה מעשית, בעיקר בגלל הסיבות הבאות:
(1) שולי הבידוד מספיקים
עובי הבידוד והחוזק הדיאלקטרי של הכבל עם מתח מדורג של 8.7/15KV תוכננו לעמוד בעליית המתח במהלך תקלות הארקה חד פאזיות מבלי להשפיע על פעולה בטוחה.
אם U ₀ מוגבר ל- 10kV, זה אומר שצריך לעבות את שכבת הבידוד עוד יותר, להגדיל את עלויות הייצור, ורווח כה גבוה אינו נדרש בהנדסה בפועל.
(2) שיקולים כלכליים
עיבוי שכבת הבידוד לא רק מגדיל את עלויות הייצור, אלא גם מגדיל את הקוטר החיצוני ואת משקל הכבל, ומשפיע על הקושי בהנחת הכבלים והגברת עלויות הבנייה והתחזוקה.
נכון לעכשיו, העיצוב של 8.7KV אמין מספיק ואין צורך להוסיף עלויות נוספות.
(3) סטנדרטים הנדסיים מאוחדים
תקנים בינלאומיים (IEC, GB) מאמצים בדרך כלל 8.7/15KV כציון הכבלים המומלץ לרשת חשמל של 10KV. השימוש בכבלים U ₀ U ₀ יביא לאי התאמה לתקנים קיימים ולהשפיע על יישומי הנדסה.
לסיכום, בחירת כבלים עם מפרט 8.7/15KV ברשת חשמל של 10KV היא הבחירה הטובה ביותר שאומתו באמצעות תרגול לטווח הארוך.