Setzenergo.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Трансформатор тока для экрана кабеля

Способы заземления экранов кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена

В данной статье речь пойдет о способах заземления экранов кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, для уменьшения потерь в экранах кабеля и рассмотрены схемы быстродействующей защиты кабеля при заземлении экранов.

Так при обследовании линии 10 кВ длиной 4,1 км, обнаружено, что при подаче транзитного тока в одну из фаз от постороннего источника питания, экран которой заземлен с двух концов, то в этом случае ток в экране этой фазы равен току в жиле фазы. Отсюда возникло подозрение о больших потерях в экранах кабелей, которые заземлены с обоих концов. ПУЭ это подтверждает (с. 226, 227). Однако под рабочей нагрузкой 200 Ампер ток в экране при замере, составил всего 50 Ампер. Но и это создает значительные потери.

Более рациональным выглядит способ заземления экрана с одного конца кабеля, логично — со стороны питания. Таким образом достигаются два положительных эффекта: значительно уменьшаются потери в кабелях, и появляется возможность выполнить быструю и селективную защиту кабеля при к.з. между жилой и экраном, в результате чего есть возможность прокладывать кабель с минимальной площадью сечения экрана, что значительно уменьшает затраты.

Согласно ПУЭ, для защиты изоляции именно экрана в варианте заземления с одного конца кабеля, необходимо подключить три ОПН к экранам с другого конца. Если ОПН устанавливать только один на три фазы и при этом соединить между собой три экрана, то такой режим по потерях, идентичен варианту двустороннего заземления экранов, следовательно он не дает положительного эффекта (и не рассматривается в ПУЭ).

Проведенный в соответствии с ПУЭ расчет наведенного в экранах напряжения от внешнего трехфазного к.з. между фазами в кабельной линии длиной 4,1 км, не подтверждает необходимость применения защиты от перенапряжений (наведенное напряжение составляет около 1,5 кВ при трехфазном к.з. в конце линии). Однако, рекомендации ПУЭ не учитывают того, что напряжение на незаземленном конце экрана, будет значительно выше в момент к.з. между двумя фазами через экран одной из этих фаз. Поясню это на примере рис. 1.

Как мы видим, к суммарному сопротивлению фазы А кабеля и его экрана, прикладывается линейное напряжение. Сопротивление экрана больше от сопротивления жилы кабеля, поэтому и напряжение снижено из-за к.з. с 10,5 кВ до 7 кВ, напряжение (ориентировочное), что прикладывается к жиле и экрану в месте к.з. на экране может превысить и 4 кВ, что значительно больше от наведенного при трехфазном к.з., и больше от допустимого напряжения между экраном и землей.

Этот вывод вызывает подозрение, что при некоторых межфазных к.з., будут срабатывать ОПН защиты экранов. Берем во внимание, что напряжение испытания экранов кабелей относительно земли, составляет всего 5 кВ с частотой 0,1 Гц. Это по сути постоянное напряжение, полярность которого должно плавно меняться через 10 сек. Напряжение, которое прикладывается в момент к.з., имеет частоту 50 Гц. Из-за отсутствия информации о допустимом максимальном напряжении в экранах, предполагаем, что ОПН должен быть для кабелей сети 10 кВ с рабочим напряжением 3 кВ (минимальное напряжение для существующих ОПН).

На рис. 2 показан возможный вариант селективной быстродействующей защиты кабеля при заземлении экранов, только со стороны источника питания (пунктиром обозначено экраны кабелей).

При однофазном замыкании одной жилы кабеля с экраном, срабатывает сигнализация от кабельного трансформатора тока типа ТЗЛМ, охватывающий жили всех трех фаз.

При переходе однофазного к.з. в двухфазное, при внешнем втором к.з. через экран фазы с повреждением, протекает ток двухфазного к.з., который проходит через кабельный трансформатор к контуру заземления. Поэтому, без выдержки времени может сработать защита по такой схеме.

Однако при к.з. на двух фазах, именно кабельной линии, эта защита становится недееспособной, поскольку векторы токов экранов фаз, противоположны по направлению и равны по величине. Поэтому сумма векторов токов равна нулю и защита не сработает. Так что для достижения цели, заземление экранов, следует пропускать через два кабельных трансформаторы тока по схеме рис. 3. Этот вариант возникает из-за отсутствия альтернативы.

В этом варианте, вторичный ток к.з. между жилами и экранами фаз А и В в ТАА дают двойной эффект, а при к.з. фаз А и С, и фаз В и С защита также работоспособная от ТАС. Таким образом, мы получим полноценную токовую отсечку, которая соответствует требованиям к релейной защите, абсолютно селективную, и которая не имеет мертвой зоны.

Тогда и токовую отсечку со схемы межфазной защиты возможно демонтировать. Дополнительный эффект — можно уменьшить затраты на медь экрана. Экран при такой защите, может быть минимального сечения. Несмотря на то, что экран рассчитывается с учетом времени продолжительности к.з., который в свою очередь, зависит не только от уставок защиты, а и от возможного отказа выключателя в момент повреждения кабеля, то правомерно предлагаемую защиту нужно выполнять с отключением также дублирующих выключателей по схеме приведенной на рис.4.

Тогда продолжительность тока при к.з. на экране, не превысит 0,4 сек, что дает возможность уменьшить площадь сечения экрана кабеля.

Идеальная защита кабеля может быть выполнена по схеме рис.5, если каждый экран с конца от подачи напряжения, заземлить через трансформаторы тока, к которым присоединены токовые реле защиты. Предполагаем, что трансформаторы тока могут быть и низковольтными, за неимением места для установки и низкий уровень напряжения от к.з. в экранах при контуре заземления.

Читать еще:  Световой выключатель освещения схем

Удаленность кабеля или участка кабеля от источника питания облегчает условия для экранов кабеля в связи с уменьшением токов к.з. Лучшим вариантом защиты кабеля мог бы быть пока, только теоретический. Для реализации данного варианта нужно релейное устройство, которое может быть установлено вместо трансформаторов тока по схеме на рис. 5.

Устройство должно контролировать ток каждого экрана всех фаз и мгновенно действовать на отключение выключателя при появлении на экране тока, что превышает 100-200 Ампер (надежная отстройка от емкостного тока сети).

Предложенные схемы защиты соответствуют высокому уровню надежности, быстродействию и селективности. Следует учитывать еще и тот факт, что межфазный ток к.з. в конце кабеля из сшитого полиэтилена будет меньше тока к.з. за кабелем, ибо, тот что в кабеле, перетечет к месту заземления через экраны жил, что значительно увеличивает сопротивление тока. Это обстоятельство не дает возможности организовать селективно токовую (дистанционную) защиту.

ПУЭ предлагает более сложные и дорогие варианты устранения этой проблемы, не являющие ни совершенными, ни дешевле (п. 3.2.94):

  • дистанционная защита в простейшем исполнении;
  • поперечная или продольная дифференциальная защита и тому подобная.

Поперечная дифференциальная защита возможна при наличии двух параллельных линий, а продольная требует прокладки дополнительного контрольного кабеля и дополнительного комплекта трансформаторов тока.

Вышеуказанный вариант защиты, не подходит для кабелей, которые могут питаться поочередно с обоих концов. Но эти кабели несколько удалены от источников питания, поэтому последствия при их повреждении несколько легче.

Данный материал подается как стартовый материал для профессиональной критики.

Р.А. Данько — начальник СРЗА «Самарские распределительные сети»

Непрерывный мониторинг ЧР. MONCABLO

Наши специалисты ответят на любой интересующий вопрос

  • Описание
  • Документы

Система непрерывного мониторинга частичных разрядов высоковольтных кабелей под нагрузкой.

MONCABLO — это стационарная система непрерывного онлайн-мониторинга активности частичных разрядов (ЧР) в электрической изоляции высоковольтных кабельных систем, в том числе концевых и соединительных муфт, находящихся в работе. Система надёжно выявляет дефекты изоляции, связанные с ЧР, и локализует место их возникновения по всей длине высоковольтных кабелей.

Данные об активности ЧР синхронно собираются высокочастотными трансформаторами тока (ВЧТТ), установленными на шинах заземления экранов или соединительных шинах всей кабельной арматуры, и передаются в устройство сбора данных для предварительной обработки. Несколько устройств сбора данных подключены к центральному компьютеру с помощью оптико-волоконного кабеля. Это обеспечивает гальваническую развязку между зоной высокого напряжения и блоком управления, где установлен центральный компьютер. Уникальная, запатентованная технология, основанная на статистическом методе динамической рефлектометрии (sTDR) при измерении на обоих концах, обеспечивает точное определение расположения дефектов ЧР по всей длине высоковольтных кабелей.

Благодаря модульной конструкции систему MONCABLO можно без труда адаптировать к потребностям клиента с учетом количества кабельной арматуры, состояние которой будет контролироваться. Система подходит для мониторинга ЧР как коротких, так и длинных кабельных линий, в том числе в кабелях, проложенных в грунте или туннеле.

Программное обеспечение MONCABLO дает возможность просматривать состояние всей контролируемой кабельной системы на обзорном экране в режиме реального времени. С помощью интуитивно понятного веб-интерфейса можно удаленно настраивать систему мониторинга, просматривать текущие сведения об активности ЧР и показатели за прошедший период, а также анализировать собранные исходные данные, отслеживать динамику изменений. Этот же веб-интерфейс оснащен функциями автоматической оценки данных об активности ЧР. Если активность ЧР превышает предварительно установленные пороговые значения сигнализации, пользователи автоматически получают уведомление по электронной почте. С помощью высоко эффективного алгоритма кластеризации обеспечивается автоматическое удаление шума и разделение источников ЧР. Для каждого кластера программное обеспечение MONCABLO идентифицирует фазу – источник сигнала. Посредством непрерывного мониторинга активности ЧР и построения трендов можно наблюдать за развитием процесса с течением времени. Автоматизированные методы диагностики позволяют точно оценить состояние изоляции, что дает возможность предотвратить отказы в работе оборудования на ранних стадиях, избежав дорогостоящих простоев. Опционально доступна функция непрерывного мониторинга действующих значений переменного тока в экране силовых кабелей, при этом установка какого-либо дополнительного оборудования не требуется.

Компоненты системы MONCABLO:
Высокочастотный трансформатор тока MCT 120:

  • Предназначен для стационарной установки на кабельных концевых и соединительных муфтах;
  • Имеет разделенный сердечник для простой установки на оболочках кабелей или заземляющих устройствах;
  • Обеспечивает высокую точность измерений даже при больших токах в оболочке кабеля или заземляющих устройствах.

Устройство сбора данных и защитном корпусе:

  • Синхронизированный сбор данных об активности ЧР по 4 каналам, сертифицированный по стандарту IEC 60270;
  • Полностью цифровой полосовой фильтр с регулируемыми полосой пропускания и несущей частотой для настройки оптимального соотношения сигнал-помеха;
  • Прочный корпус (IP65) защищает устройство сбора данных от пыли, влаги и несанкционированного доступа.

Индуктивный источник питания IPS 820:

  • Установлен на одной из фаз силового кабеля;
  • Индуктивный источник питания для системы кабелей, проложенных в туннеле, где использование стандартных источников низкого напряжения запрещено или невозможно;
  • Обеспечивает стабильное напряжение для питания системы мониторинга даже при низких нагрузках кабеля;

Волоконно-оптическая связь:

  • Обеспечивает бесперебойную передачу данных на большие расстояния;
  • Обеспечивает синхронность сбора данных об активности ЧР;
  • Не чувствительна к внешним сигналам и электромагнитным помехам;
  • Гарантирует безопасность работы операторов благодаря полноценной гальванической развязке;
  • Стандартная длина оптического кабеля – до 4 км (ММ), до 10 км (SM);
Читать еще:  Шунтирование выключателя с подсветкой

Контроллер волоконно-оптической связи MCU:

  • Все устройства сбора данных синхронизируются по оптоволокну и подключены к компьютеру через контроллер MCU;
  • Преобразовывает оптический сигнал в электрический и передает его на компьютер через USB;
  • Поддерживает как одномодовый, так и многомодовый волоконно-оптический кабель;
  • Обеспечивает резервирование благодаря нескольким шинам;

Центральный компьютер с ПО для мониторинга:

  • Современная система базы данных для долговременного хранения и удобного поиска данных;
  • Опциональная функция измерения токов в экране кабеля;
  • Доступ к данным и их визуализация с помощью веб-приложения;
  • Формирование предупредительных и аварийных сигналов для выбранного оборудования;
  • Экспорт в SCADA-системы по стандартным протоколам передачи данных (Modbus TCP/IP, DNP3, МЭК 61850).

Основные характеристики:

  • Непрерывное выявление ЧР в высоковольтных кабелях;
  • Автоматическое уведомление об изменениях состояния оборудования;
  • Измерение токов в экране кабеля;
  • Интуитивно понятный веб-интерфейс пользователя;
  • Анализ данных ЧР;
  • Автоматическое разделение источников ЧР.

Преимущества:

  • Функции мониторинга и диагностики кабелей в одной системе;
  • Синхронное получение данных со всех датчиков;
  • Подходит для пуско-наладочных испытаний кабельной системы;
  • Автоматизированная локализация дефектов по всей длине кабеля без его отключения;
  • Доступ, управление и визуализация данных с помощью веб-приложения;
  • Автоматическое резервирование каналов передачи данных;
  • Электронные уведомления об аварийных сигналах;
  • Беспроблемная интеграция с устройствами сторонних производителей и SCADA системами;
  • Полный пакет услуг по поддержке системы мониторинга.

Монтаж измерительных трансформаторов тока

Направление монтажа трансформаторов тока

Определите направление энергопотока в кабеле, на котором вы собираетесь выполнить измерения. P1 обозначает сторону, на которой находится источник тока, а P2 – сторону потребителя.

Клеммы S1/S2 (k/l)

Точки подключения первичной обмотки отмечены буквами «K» и «L» или «P1» и «P2», а точки подключения вторичной обмотки – буквами «k» и «l» или «S1» и «S2». При этом необходимо подключать полюса таким образом, чтобы «направление энергетического потока» было направлено от К к L.

Подключение в обратном порядке клемм S1/S2 приводит к неправильным результатам измерения, а в Emax и установках КРМ может привести к ошибкам регулирования.

Длина и сечение провода в измерительном трансформаторе тока

Потребляемая мощность (в Вт), полученная в результате потерь в линии, рассчитывается следующим образом:

  • для CU: 0,0175 Ом *мм² / м
  • для AI: 0,0278 Ом *мм² / м

L = длина провода в метрах (прямой и обратный провод)

I = сила тока в амперах

A = поперечное сечение провода в мм²

Быстрый обзор (потребляемая мощность медного провода) для 5 A и 1 A:

При каждом изменении температуры на 10 °C поглощаемая кабелем мощность возрастает на 4 %.

Последовательное подключение измерительных приборов к трансформатору тока

Pv = UMG 1 + UMG 2 +….+ Pпровод + Pклеммы ….?

Параллельное включение / трансформатор суммарного тока

Если измерение тока происходит через два трансформатора тока, то необходимо запрограммировать в трансформаторе тока общий коэффициент трансформации.

Пример: Оба трансформатора тока имеют коэффициент трансформации 1 000 / 5A. Измерение суммы происходит через трансформатор суммарного тока 5+5/5A.

В этом случае универсальный измерительный прибор должно быть настроено следующим образом:

Первичный ток: 1 000 A + 1 000 A = 2 000 A

Вторичный ток: 5 А

Заземление трансформаторов тока

Согласно VDE 0414 вторичная обмотка трансформаторов тока и напряжения, начиная со стандартного напряжения 3,6 кВ, должна быть заземлена. При низком напряжении можно обойтись без заземления, если на трансформаторе нет металлических поверхностей, с которыми возможно соприкосновение по большой площади. Обычно трансформаторы низкого напряжения заземляют. Как правило, для заземления используется S1. Возможно также заземление через S1(k)-клемму или через S2(k)-клеммы. Помните: заземление всегда выполняется с одной и той
же стороны!

Использование защитных измерительных трансформаторов

При дооснащении измерительного прибора и исключительной доступности защитного сердечника рекомендуется использовать многовитковый катушечный трансформатор тока 5/5 для разделения защитного сердечника.

Инструкция по проектированию и монтажу систем управления и защиты — Прокладка кабелей, заземление экранов

Содержание материала

  • Инструкция по проектированию и монтажу систем управления и защиты
  • Требования к электротехническим помещениям
  • Заземление
  • Выбор, прокладка кабелей
  • Оптические кабели
  • Термины, пояснения, документация
  • Технические требования, заземление
  • Прокладка кабелей, заземление экранов
  • Основные технические характеристики волоконно-оптических кабелей
  • Прокладка волоконно-оптического кабеля в кабельной канализации
  • Инструкция по монтажу антенны GPS 167

Прокладка кабелей, заземление экранов.

Монтаж проводов.

1. Внешний монтаж.

Внешний монтаж включает в себя все соединения от первичного оборудования к шкафу, терминалам кассеты открытого оборудования или напрямую к зажимам устройств. Кабель прокладывается по металлическим каналам, которые соединены с заземлением станции в нескольких местах.
Существуют следующие виды внешнего монтажа:
Измерительные выводы трансформатора;
Кабели источника питания собственных нужд;
Дискретные входы/выходы.
Как показал опыт основным источником наложения помех являются выводы ТТ и ТН и их цепи должны прокладываться в отдельных кабелях.
Для программно-технических комплексов АСУ ТП или информационных систем кабели ТТ и ТН должны быть экранированы.
Экранированные контрольные кабели рекомендуется применять для обеспечения требований по электромагнитной совместимости.

2. Внутренний монтаж.

Внутренний монтаж — это соединения между шкафом или устройствами кассеты оборудования и выводами устройств. В случае открытых кассет оборудования эти соединения должны быть как можно короче.
Цепи измерительных трансформаторов должны прокладываться в отдельных кабельных лотках или жгутах.
Не допускается прокладка цепей тока и напряжения в одном кабеле или в одном жгуте.
Способы разделения цепей в контрольных кабелях указаны в Разделе 4.5.
Взаимного влияния можно избежать, прокладывая кабель различного типа не параллельно, а перпендикулярно (см. Рис.1).

Рис. 1. Пример перпендикулярного пересечения цепей ТТ/ТН и кабелей питания / сигнальных.

Читать еще:  Сенсорные выключатели света для светодиодных лент

3. Кабели связи.

Кабели связи соединяют консоль SCS (пульт, оконечное устройство) со шкафом или шкафы между собой.
Обычный медный кабель связи должен быть экранирован (см. Раздел 4). Экран кабеля должен быть надежно заземлен в шкафах с обоих концов (см. Раздел 4.2).
При заземленных с обоих концов экранах кабеля любая разность потенциалов между шкафами приводит к тому, что по экранам будут протекать наведенные токи, которые могут вызвать напряжение помех в кабелях. Это может влиять на функционирование устройства при длине кабеля 10 м и более. Рекомендуется прокладывать кабель в металлических кабельных коробах вдоль заземляющих рельсов (полос) заземляющей системы станции и выполнять заземление экранов на расстоянии 5-10 м (см. Раздел 4.3; 4.4). Кабельные короба должны иметь надежное электрическое соединение между собой и с заземляющей системой в промежутках через 5-10 м.
Для исключения влияния наведенных токов можно провести низкоимпедансное заземление параллельно экранированным кабелям (см. Рис 2).

Рис.2. Низкоимпедансное параллельное заземление.
На Рис.2 приведен пример параллельного заземления между консолью SCS и шкафом. То же самое выполняется в случае двух шкафов.
Параллельное заземление осуществляется при помощи витой меди (см. Раздел 5, Приложение 2). Нужно его проводить параллельно контрольному кабелю по возможности по всей длине, и оба этих кабеля должны быть свободно натянуты на интервалах между местами крепления.
Кабели, проводящие аналоговые (НЧ) сигналы, должны быть двухжильными. Многожильные кабели должны иметь скрученные пары (витые пары).

Экранирование.

Экраны кабеля должны быть плетеными с коэффициентом поверхности не менее 80 %.

Заземление концов экрана кабеля.

Заземление экрана кабеля должно распространяться на всю поверхность.
Заземление экрана путем подпайки к нему провода дает недостаточный экранирующий эффект в промышленных установках.
Экраны кабеля должны быть заземлены с обоих концов.
Наилучший экранирующий эффект, когда кабель подключается к шкафу при помощи винтового соединения. Если такого соединения не существует, то кабель заземляется как показано на Рис. 3 и Рис. 4. с внутренней стороны шкафа непосредственно у места входа кабеля.
Для заземления кабеля удалите изоляцию на нужную длину и заверните экранирующую оплетку на изоляцию. В целях безопасности закрепите кабель на заземляющей поверхности при помощи металлического зажима (Рис. 3). Поверхность и зажим должны быть электрически проводимыми и антикоррозийными.

Рис. 3. Круговое заземление конца экрана кабеля.
Экран должен быть завернут поверх изоляции для предотвращения обтрепывания со временем н снижения качества заземления. Это также снижает риск защемления экрана и проводов.
Заземление для случая открытых кассет оборудования выполняется как показано на Рис. 3 и Рис. 4.
Задняя поверхность монтажной пластины должна быть неокрашенной, иметь хорошую проводимость и стойкость к коррозиям.
Как объяснено в Разделе 5, Приложении 2 и показано на Рис.4 Приложения 2, монтажная пластина должна иметь хороший электрический контакт с рамой открытой кассеты.
Не перекручиваемые концы от точки заземления до выводов устройства должны быть как можно короче.

Рис. 4. Экраны заземляющих проводов для открытых кассет оборудования (Вид сзади).

Дополнительные заземления кабеля между концами

Как указывалось в Разделе 3, рекомендуется заземление экранов длинных кабелей с интервалами 5-10 м. С этой целью удаляется изоляция на нужную длину и экран крепится на заземляющую металлическую поверхность при помощи зажима (Рис. 3). Зажим и контактная поверхность должны иметь хорошую проводимость и стойкость к коррозии.
Выбирайте зажим, который крепко прижимает экран и в то же время не пережимает экран или кабель.

Заземление экранов кабелей связи.

Корпуса соединительных устройств, разъемов должны быть металлическими или из пластика, покрытого металлом, и снабжены эффективным натяжением рельефа, который электрически соединен с корпусом.
Изоляция должна быть оголена, а экран загнут, как описано в Разделе 4.2. Рельефное натяжение кабеля должно заземляться по окружности, так же, как в предыдущем случае с зажимами.
Винты должны быть хорошо затянуты и обеспечивать надежное заземление.
У большинства контрольных кабелей экран может заземляться при помощи специального вывода на разъеме (обычно с пластиковым корпусом).
То же применяется в случае, когда экран заземлен при помощи провода, идущего от корпуса разъема и подключен к внешнему заземляющему устройству.

Разделение цепей в контрольных кабелях.

Для цепей измерительных трансформаторов тока и напряжения должны применяться отдельные экранированные кабели или кабели с экраном и броней.
Применение неэкранированных кабелей должно подтверждаться расчетом допустимых уровней помех и электромагнитной совместимости.
Способы выполнения параллельных цепей измерительных трансформаторов показаны на Рис. 5.


Рис.5. Параллельные кабели в цепях ТТ или ТН.
В одном контрольном кабеле не допускается объединение цепей различных классов по уровню испытательного напряжения, различных информационных систем, силовых цепей и цепей контроля, управления, измерения.
Способы выполнения цепей управления для приводов выключателей показаны на Рис.6.

Рис. 6. Цепи постоянного тока в контрольных кабелях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector