Kapasiti elektrik kabel

Apabila menghidupkan atau mematikan voltan DC dalam rangkaian kabel atau di bawah pengaruh voltan AC, arus kapasitif sentiasa berlaku. Arus kapasitif jangka panjang hanya wujud dalam penebat kabel di bawah pengaruh voltan ulang-alik. Pengaliran arus malar wujud pada setiap masa dan arus malar dikenakan pada penebat kabel. Lebih terperinci mengenai kapasiti kabel, tentang makna fizikal ciri ini dan akan dibincangkan dalam artikel ini.

Dari sudut pandangan fizik, kabel bulat pepejal pada dasarnya adalah kapasitor silinder. Dan jika kita mengambil nilai cas plat silinder dalam sebagai Q, maka per unit permukaannya akan ada jumlah elektrik yang boleh dikira dengan formula:

Di sini e ialah pemalar dielektrik penebat kabel.

Menurut elektrostatik asas, kekuatan medan elektrik E pada jejari r akan sama dengan:

Dan jika kita menganggap permukaan silinder dalaman kabel pada jarak tertentu dari pusatnya, dan ini akan menjadi permukaan ekuipotensial, maka kekuatan medan elektrik per unit luas permukaan ini akan sama dengan:

Pemalar dielektrik penebat kabel berbeza-beza bergantung pada keadaan operasi dan jenis penebat yang digunakan. Oleh itu, getah tervulkan mempunyai pemalar dielektrik 4 hingga 7.5, dan kertas kabel yang diresapi mempunyai pemalar dielektrik 3 hingga 4.5. Di bawah ini akan ditunjukkan bagaimana pemalar dielektrik, dan oleh itu kapasitansi, berkaitan dengan suhu.

Mari kita beralih kepada kaedah cermin Kelvin. Data eksperimen hanya memberikan formula untuk pengiraan anggaran nilai kemuatan kabel, dan formula ini diperoleh berdasarkan kaedah pantulan spekular. Kaedah ini berdasarkan kedudukan bahawa cangkerang logam silinder mengelilingi wayar nipis yang panjang tak terhingga L yang dicas pada nilai Q mempengaruhi wayar ini dengan cara yang sama seperti wayar L1 yang dicas bertentangan, tetapi dengan syarat:

Pengukuran kapasitans langsung memberikan hasil yang berbeza dengan kaedah pengukuran yang berbeza. Atas sebab ini, kapasiti kabel boleh dibahagikan secara kasar kepada:

• Cst — kemuatan statik, yang diperoleh dengan pengukuran arus berterusan dengan perbandingan seterusnya;

• Seff ialah kapasitansi berkesan, yang dikira daripada data voltmeter dan ammeter apabila menguji dengan arus ulang alik dengan formula: Сeff = Ieff /(ωUeff)

• C ialah kapasitans sebenar, yang diperoleh daripada analisis osilogram dari segi nisbah cas maksimum kepada voltan maksimum semasa ujian.

Malah, ternyata nilai C bagi kapasitansi sebenar kabel secara praktikalnya tetap, kecuali dalam kes kerosakan penebat, oleh itu perubahan voltan tidak menjejaskan pemalar dielektrik penebat kabel.

Walau bagaimanapun, pengaruh suhu pada pemalar dielektrik direalisasikan dan dengan peningkatan suhu ia berkurangan kepada 5% dan dengan itu kapasitans sebenar C kabel berkurangan. Dalam kes ini, tiada pergantungan kapasiti sebenar pada frekuensi dan bentuk arus.

Kapasiti statik Cst kabel pada suhu di bawah 40 ° C adalah konsisten dengan nilai kapasiti sebenar C dan ini disebabkan oleh pencairan impregnasi; pada suhu yang lebih tinggi, kapasiti statik Cst meningkat. Sifat pertumbuhan ditunjukkan dalam graf, lengkung 3 padanya menunjukkan perubahan dalam kapasiti statik kabel dengan perubahan suhu.

Kemuatan berkesan Ceff sangat bergantung pada bentuk semasa. Arus sinusoidal tulen menghasilkan kebetulan kemuatan berkesan dan sebenar. Bentuk arus yang tajam membawa kepada peningkatan kapasiti berkesan sebanyak satu setengah kali ganda, bentuk arus tumpul mengurangkan kapasiti berkesan.

Kapasiti berkesan Ceff adalah kepentingan praktikal, kerana ia menentukan ciri penting rangkaian elektrik. Dengan pengionan dalam kabel, kemuatan berkesan meningkat.

Dalam graf di bawah:

1 — pergantungan rintangan penebat kabel pada suhu;

2 — logaritma rintangan penebat kabel berbanding suhu;

3 — pergantungan nilai kapasiti statik Cst kabel pada suhu.

Semasa kawalan kualiti pengeluaran penebat kabel, kapasiti praktikalnya tidak menentukan, kecuali dalam proses impregnasi vakum dalam dandang pengeringan. Untuk rangkaian voltan rendah, kapasitansi juga tidak begitu penting, tetapi ia mempengaruhi faktor kuasa dengan beban induktif.

Dan apabila bekerja dalam rangkaian voltan tinggi, kapasiti kabel adalah sangat penting dan boleh menyebabkan masalah semasa operasi pemasangan secara keseluruhan. Sebagai contoh, anda boleh membandingkan pemasangan dengan voltan operasi 20,000 volt dan 50,000 volt.

Katakan anda perlu menghantar 10 MVA dengan kosinus phi bersamaan dengan 0.9 untuk jarak 15.5 km dan 35.6 km. Untuk kes pertama, keratan rentas wayar, dengan mengambil kira pemanasan yang dibenarkan, kami memilih 185 persegi Mm, untuk kedua - 70 persegi Mm. Pemasangan industri 132 kV pertama di Amerika Syarikat dengan kabel berisi minyak mempunyai parameter berikut: arus pengecasan 11.3 A / km memberikan kuasa pengecasan 1490 kVA / km, iaitu 25 kali lebih tinggi daripada parameter analog overhed. talian penghantaran voltan yang serupa.

Dari segi kapasiti, pemasangan bawah tanah Chicago pada peringkat pertama terbukti serupa dengan kapasitor elektrik bersambung selari sebanyak 14 MVA, dan di New York City kapasiti arus kapasitif mencapai 28 MVA dan ini dengan kuasa penghantaran 98 MVA. Kapasiti kerja kabel adalah lebih kurang 0.27 Farad setiap kilometer.

Kehilangan tanpa beban apabila beban ringan disebabkan tepat oleh arus kapasitif, yang menghasilkan haba Joule, dan beban penuh menyumbang kepada operasi loji janakuasa yang lebih cekap. Dalam rangkaian yang tidak dimuatkan, arus reaktif seperti itu menurunkan voltan penjana, itulah sebabnya keperluan khas dikenakan pada reka bentuk mereka.Untuk mengurangkan arus kapasitif, kekerapan arus voltan tinggi meningkat, contohnya, semasa ujian kabel, tetapi ini sukar untuk dilaksanakan, dan kadang-kadang terpaksa mengecas kabel dengan reaktor induktif.

Jadi kabel sentiasa mempunyai kapasitansi dan rintangan tanah yang menentukan arus kapasitif. Rintangan penebat kabel R pada voltan bekalan 380 V mestilah sekurang-kurangnya 0.4 MΩ. Kapasiti kabel C bergantung pada panjang kabel, cara meletakkan, dll.

Untuk kabel tiga fasa dengan penebat vinil, voltan sehingga 600 V dan frekuensi rangkaian 50 Hz, pergantungan arus kapasitif pada kawasan keratan rentas wayar pembawa arus dan panjangnya ditunjukkan dalam rajah. Data daripada spesifikasi pengeluar kabel hendaklah digunakan untuk mengira arus kapasitif.

Jika arus kapasitif ialah 1 mA atau kurang, ia tidak menjejaskan operasi pemacu.

Kapasiti kabel dalam rangkaian yang dibumikan memainkan peranan penting. Arus pembumian hampir berkadar terus dengan arus kapasitif dan, dengan itu, dengan kapasitansi kabel itu sendiri. Oleh itu, di kawasan metropolitan yang besar, arus tanah rangkaian bandar yang besar mencapai nilai yang sangat besar.

Kami berharap bahan ringkas ini telah membantu anda mendapatkan idea umum tentang kapasiti kabel, bagaimana ia mempengaruhi operasi rangkaian dan pemasangan elektrik, dan mengapa perlu memberi perhatian yang sewajarnya kepada parameter kabel ini.