سایزینگ کابل

در اين پست قصد داريم عوامل تعیين كننده در انتخاب كابلهاي يك پروژه فشار متوسط و فشار ضعيف را مورد بررسي قرار دهيم و به تشريح چگونگي محاسبات آن براي يك پروژه فرضي بپردازيم تا بيشترين تأثير را در تبيين پارامترهاي موثر انتخاب كابل داشته باشد.

1)      عوامل موثر در انتخاب كابل قدرت

1.        ولتاژ نامي

2.      جريان نامي

3.      جريان اتصال كوتاه

4.       افت ولتاژ

5.      شرايط محيطي و نصب

عوامل فوق الاشاره در ذيل به تفصيل مورد بررسي قرار خواهند گرفت.

1-1-          ولتاژ نامي:

با توجه به ولتاژ اسمي سيستم و مشخصات نامي كابل كه توسط سازنده ارائه مي گردند مي توان ولتاژ نامي كابل را جهت سيستم مورد نظر انتخاب نمود.

2-1- ظرفيت جريان دهي كابل

ظرفيت جرياني كابل به عوامل ذيل بستگي دارد:

-          نوع هادي

-          نوع عايق

-          درجه حرارت محل نصب

-          همجواري كابل با كابل هاي ديگر

1-2-1- نوع هادي:

عمومأ هادي هاي آلومينيوم و مس در كابلهاي قدرت مورد استفاده قرار مي گيرند، با توجه به اينكه ضريب هدايت اين هادي ها با هم متفاوت مي باشند، با تغيير مقاومت، ظرفيت جريان مجاز براي اين هادي ها متفاوت خواهد بود.هادي مس داراي مقاومت كمتر نسبت به آلومينيوم مي باشد و ظرفيت جرياني بيشتري نسبت به آن دارد.

2-2-1- نوع عايق:

عايقهاي متفاوتي با توجه به نوع استفاده از كابل در دسترس مي باشد. عايقهاي مختلف توانايي تحمل درجه حرارتهاي مختلفي را دارند، به عنوان مثال عايق PVC تا 70°C و عايق XLPE تا 90°Cسانتي گراد تحمل دارند بنابراين با افزايش جريان كابل و بالا رفتن دما رفتار متفاوتي از خود نشان مي دهند اين مسئله باعث تغيير ظرفيت جرياني هر كابل با توجه به عايق استفاده شده در آن مي شود.

3-2-1- درجه حرارت محل نصب:

با افزايش حرارت محل نصب و در نتيجه افزايش دماي هادي، مقاومت كابل بيشتر شده و باعث كاهش ظرفيت جرياني كابل مي شود.ضرايب كاهش اين تغييرات Correction Factor's در مراجع مختلف موجود مي باشد.مرجع ما در شرکت هندبوك ABB است.

4-2-1- همجواري كابل با كابل هاي ديگر:

تلفات ايجاد شده از جريان جاري در هر كابل باعث ايجاد حرارت در كابل ها و اطراف آنها مي گردد.در صورتي كه كابلها در كنار يكديگر نصب شوند.اين حرارت به خوبي دفع و پراكنده نگرديده و مي تواند در افزايش حرارت محل نصب كابل تأثير گذاشته و باعث كم شدن ظرفيت جريان دهی كابل گردد، در مراجع مختلف ضرايبي جهت اين شرايط در اختيار گذاشته شده است .مرجع ما در شرکت هندبوك ABB است.

3-1-        جريان اتصال كوتاه:

جريان اتصال كوتاه ايجاد شده در سيستم كه از كابل مي گذرد باعث ايجاد تنش مكانيكي و حرارتي در كابل مي گردد و در انتخاب كابل مي بايست اين عامل در نظر گرفته شود. سطح مقطع كابل با افزايش مقدار جريان اتصال كوتاه و نيز افزايش مدت برقراري اين جريان افزايش خواهد يافت تا توانايي تحمل اين تنش ها را داشته باشد. ظرفيت اتصال كوتاه كابلها با توجه به زمان تداوم آن توسط مراجع مختلف و سازندگان كابل با جداول، منحني ها و يا فرمول هاي خاص داده مي شود.اين ظرفيت بجز مقدار و زمان اتصال كوتاه به جنس هادي و عايق نيز بستگي دارد.

4-1-      افت ولتاژ:

در انتخاب كابل افت ولتاژ ناشي از جريان و مقاومت كابل را بايد در نظر گرفت و سطح مقطع كابل طوري انتخاب مي شود تا افت ولتاژ حاصله در محدوده مجاز مشخص شده قرار بگيرد. (در بسیاری موارد با توجه به رعایت سطح اتصال کوتاه عموما سطح مقطع به اندازه ای میرسد که افت ولتاژ مجاز را می پوشاند)

5-1-     شرايط محيطي و نصب:

با توجه به نحوه نصب و شرايط محيط نصب از قبيل امكان ايجاد خوردگي در كابل، امكان وجود نيروهاي مكانيكي بر كابل، امكان وجود نويز در محيط و يا ساير شرايط، نوع كابل مناسب براي پروژه مورد نظر بايد انتخاب گردد. (به عنوان مثال جهت مكانهايي كه امكان خوردگي وجود دارد از هادي قلع اندود شده و يا غلاف مسي قلع اندود شده استفاده مي گردد.

نكته: در صورتي كه قسمتي از كابل در يك شرايط محيطي و قسمتي ديگر از آن كابل در شرايط محيطي ديگر باشد بايد مبنا را براي انتخاب بدترين شرايط محيطي موجود در نظر گرفته شود.

2)    محاسبات انتخاب كابلهاي پروژه مفروض

با توجه به سطوح ولتاژي موجود در پروژه محاسبات كابل پروژه به دو بخش محاسبات كابلهاي MV و محاسبات كابلهاي LV تقسيم مي شود.

1-2-        كابلهاي MV

با توجه به توپولوژي شبكه پروژه مفروض كابلهاي مورد نياز 33kV به شرح ذيل مي باشند:

-          كابل از خطوط هوايي تا ورودي پست 33kV به طول 50m ، 2 فيدر

-          كابل از خروجي پست فشار متوسط تا ترانسهاي MV/LV به طول 23m ، 3 فيدر

با توجه به مشخصات قيد شده در spec. پروژه جهت كابلهاي فشار متوسط لازم است كابلها به صورت 3core با عايق XLPE و زره فولادي گالوانيزه انتخاب شوند.

1-1-2-  كابلهاي ورودي 33kV

شرايط نصب كابلهاي ورودي به صورتی است که بخشي از آن به صورت دفني و بخشي ديگر در زير زمين ساختمان پست مي باشد، لذا شرايط نصب جهت محاسبه را نصب در زير زمين ساختمان (شرايط بدتر) در نظر مي گيريم همچنين پارامترهاي الكتريكي به صورت زير مي باشند:

In: 105 A

Vn: 33 kV

Isc: 17.5 kV

 : 0.5 %افت ولتاژ مجاز

باتوجه به مقادير نامي الكتريكال فيدر ورودي، افت ولتاژ مجاز و سطح مقطع كابل مربوطه را از روابط زير بدست مي آوريم:

-          محاسبه سطح مقطع: طبق اطلاعات داده شده از طريق سازنده كابل داريم:

T : 1secاتصال كوتاه

Isc : 17.5 kV

Isc = 139.4 S/√t → S ≥ 125.5 mm²→رابطه

اولين سطح مقطع نرم بالاتر را انتخاب مي كنيم

قابليت جريان دهي كابل با سطح مقطع محاسبه شده با در نظر گرفتن ضرايب همجواري و حرارتي به صورت ذيل است:

f'= 1 ضريب همجواري

f'' = 0.82 ضريب حرارتي در 48°c

I = 0.82 Í 400 A = 328 A

حال با توجه به قابليت جريان دهي در كابل محاسبه شده كه حدودأ 3 برابر جريان نامي مي باشد لذا پيشنهاد مي كنيم كابل با سطح مقطع 3Í120mm² جهت فيدر ورودي انتخاب شود كابل جديد قابليت تحمل جريان كوتاه 17.5 kV به مدت 0.92 ثانيه را دارد كه قابل قبول است.

-          افت ولتاژ

افت ولتاژ از رابطه زير بدست مي آيد:

V = %

طول كابل L:

جريان نامي فيدر I:

مقادير امپدانسي كابل :  Rو X

ولتاژ نامي فيدر U:

با توجه به مقادير داده شده در كاتالوگ سازنده كابلها، جهت مقادير امپدانسي مقدار افت ولتاژ محاسبه شده 0.052% است كه در محدوده مجاز مي باشد. در آخر با توجه به محاسبات فوق جهت فيدرهاي ورودي پست فشار متوسط كابل 1Í3Í120mm² با زره و فولاد گالوانيزه و عايقXLPE پيشنهاد مي گردد.

2-1-2-          كابلهاي خروجي فيدر ترانسهاي MV/LV

شرايط نصب اين كابلها به صورت نصب در فضاي زير زمين پست با درجه حرارت 48°C مي باشد پارامترهاي الكتريكي براي اين كابلها به صورت ذيل است:

                                                                                                                                                                                       In : 35 A

                                                                                                                                                                                   Vn : 33 kV

Isc : 17.5 kV

 : 0.5 % افت ولتاژ مجاز

با توجه به محاسبات انجام شده در قسمت قبل و شرايط مشابه موجود سطح مقطع كابل را 1Í3Í120mm² پيشنهاد ميشود كه افت ولتاژ محاسبه شده با توجه به جريان در اين فيدرها 0.007% مي باشد كه در بازه مجاز قرار دارد.

2-2-     كابل هاي LV

كابلهاي فشار ضعيف اصلي پروژه به شرح ذيل هستند:

-          كابل ورودي MCC از ترانس هاي MV/LV به طول 20 متر، 3 فيدر

-          كابل خروجي MCC از ترانس هاي AUX به طول 20 متر، 2 فيدر

-          كابل ورودي تابلوي توزيع از ترانس AUX به طول 25 متر، 2 فيدر

-          كابل خروجي MCC به موتورهاي پروژه به طول متوسط 80 متر، 16 فيدر

با توجه به مشخصات قيد شده در spec. پروژه كابلهاي فشار ضعيف پروژه لازم است كابلها با عايق و پوشش ترموپلاستيكي انتخاب شوند، كابل انتخاب شده با لايه هاي CU/XLPE/PVC مي باشند.

1-2-2- كابل ورودي LV از ترانس MV/LV

شرايط نصب اين كابل در فضاي زير زمين پست در دماي 48°C مي باشد.پارامترهاي الكتريكي به شرح ذيل مي باشند:

        In :1750 A

        Vn :690V

Isc :28 kA

: 0.5 % افت ولتاژ مجاز

طبق روال ابتدا كابل را براي سطح مقطع مناسب در اتصال كوتاه محاسبه مي كنيم:

                                                                                                                    Isc = 139.4 S/√t → S ≥ 200 mm² →رابطه

با در نظر گرفتن آرايش كابل ( احتمالي ) و تعداد آنها ضريب همجواري را 0.96 در نظر مي گيريم و همچنين با توجه به دماي 48°C ضريب اصلاح حرارتي نيز 0.82 مي باشد با عنايت به اينكه جريان مجاز كابل 1Í240mm² در دماي 30ما را در سایت شرکت مهندسی اروند ویژن آریا دنبال می کنید

برچسب : آموزش, نویسنده : ایمان اسماعیلی avaeco بازدید : 482 تاريخ : دوشنبه 28 مرداد 1392 ساعت: 2:04