Bei einadrigen Mittelspannungskabeln wird eine Aluminiumdrahtarmierung verwendet, um Wirbelstromverluste zu vermeiden und sicherzustellen, dass das Kabel einer bestimmten Spannung standhält. Denn bei der eigentlichen Kabelinstallation müssen sowohl Armierung als auch Abschirmung geerdet werden. Die meisten ausländischen Stromnetze gehören zu Systemen der Klasse A, bei denen der Sternpunkt direkt geerdet ist. In solchen Systemen ist ein großer Erdkurzschlussstrom erforderlich. Das heißt, im Falle eines Kurzschlusses im Kabel können die Abschirmung und die Armierung den Strom über einen relativ großen Kurzschlussstrom zur Erde leiten und so das Kabel vor Beschädigung schützen. Daher ist die Berechnung des Kurzschlussstroms für Aluminiumdrahtpanzerungen eine wesentliche Fähigkeit für Ingenieure und technisches Personal. In der IEC-Norm gibt es keine Formel zur Berechnung des Kurzschlussstroms von Aluminiumdrahtpanzerungen, es stehen nur Kupferbandabschirmungen und Kupferdrahtabschirmungen zur Verfügung. Es ist jedoch weiterhin möglich, den Kurzschlussstrom von Aluminiumdrahtpanzerungen auf der Grundlage von IEC-Normen und anderen in- und ausländischen Materialien zu berechnen und abzuleiten und genaue Kurzschlussstromdaten zu erhalten, die praktischen Tests standhalten und somit eine wichtige Rolle dabei spielen der Forschungs-, Design- und Herstellungsprozess von Kabeln.
Bei der Berechnungsmethode für den Nennkurzschlussstrom eines stromführenden Teils in einem Kabel wird üblicherweise davon ausgegangen, dass während der Dauer des Kurzschlusses Wärme im Trägermedium zurückgehalten wird (d. h. adiabatische Erwärmung). Tatsächlich wird während eines Kurzschlusses ein Teil der Wärme auf angrenzende Materialien übertragen, was bedeutet, dass der Kurzschlussstrom größer sein kann, wenn man den nichtadiabatischen Effekt berücksichtigt. Die nicht-adiabatische Methode ist während des gesamten Prozesses eines Kurzschlusses wirksam.
Im Vergleich zur adiabatischen Methode ermöglicht die Verwendung der nicht-adiabatischen Berechnungsmethode eine deutliche Erhöhung des Kurzschlussstroms für Abschirmschichten, Schutzschichten und Leiter kleiner als 10 mm2 (insbesondere als Abschirmdrähte verwendet).
Die Berechnung des nichtadiabatischen Kurzschlussstroms für Aluminiumdrahtpanzerungen erfolgt wie folgt:
1, Berechnung von Korrekturfaktoren unter Berücksichtigung nichtadiabatischer Effekte
Aufgrund der Tatsache, dass das Innere der Aluminiumdrahtpanzerung eine PVC-Schutzschicht ist, während die Außenseite mit Vliesstoff umwickelt werden muss, bevor der PVC-Außenmantel extrudiert werden kann, müssen die umgebenden Medienparameter nur den PVC-Schutz berücksichtigen Schicht und Vliesstoff. In der Formel ist σ 2, σ 3-- spezifische Wärme des Mediums um die Aluminiumdraht-Panzerschicht (J/Kom3)
Außerdem: PVC-Schutzschicht mit σ 2=1,7 × 106J/Kom3
Vliesstofffaser σ {{0}},0 × 106J/Kom3
Außerdem: Wärmewiderstand des umgebenden Mediums der Aluminiumdrahtpanzerschicht mit ρ 2 und ρ 3 (Kom/W)
PVC-Schutzschicht ρ {{0}}.0Kom/W
Vliesstofffaser ρ {{0}}.0Kom/W
F – Unvollständiger Kontaktfaktor unter Berücksichtigung des thermisch unvollständigen Kontakts zwischen Aluminiumdrahtpanzerung und umgebenden nichtmetallischen Materialien, F=0.5
σ 1- Spezifische Wärme der Abschirmschicht, Schutzschicht oder Panzerschicht, J/Kom3 Aluminiumdraht σ 1=2,5 × 106J/Kom3
Durch Einsetzen aller Parameter in die Berechnung:
ε=1.158 Nichtadiabatischer Koeffizient.
2, Die Berechnungsformel für den Kurzschlussstrom im adiabatischen Prozess:
Darunter beträgt die Abschirmungsquerschnittsfläche des S-Kabels, am Beispiel von YJV7212/20kV1 × 500, S=60 * 2,5 ^ 2 * 0,7854=295mm2
Die IAD-Aluminiumdrahtpanzerung schirmt Kurzschlussströme ab
Der Kehrwert des Temperaturkoeffizienten, 228
Die endgültige Kurzschlusstemperatur von θ f beträgt 250 Grad
Anfängliche Kurzschlusstemperatur von θ i, θ i=90 Grad
Spezifische Wärmekapazität des Leiters bei σ c 20 Grad, 2,5 × 106J/Kom3
Der spezifische Widerstand des Leiters bei ρ 2020 Grad beträgt 2,8264x10-8 Ω. M. T ist die Kurzschlusszeit (S), angenommen als 1 Sekunde.
Dann ermöglicht der adiabatische Prozess einen Kurzschlussstrom (1 Sekunde) von 28,87 kA
3, Berechnung des Kurzschlussstroms für nichtadiabatischen Effekt
Gemäß dem obigen Berechnungsprozess gilt
Der zulässige Kurzschlussstrom (1 Sekunde) für nicht adiabatische Prozesse beträgt:=1.158 * 28.87=33.43kA
Aus den obigen Berechnungen ist ersichtlich, dass der nichtadiabatische Kurzschlussstrom der Aluminiumdrahtpanzerung im Vergleich zum adiabatischen Kurzschlussstrom tatsächlich deutlich zugenommen hat. Die Norm IEC949 (1988) geht bereits von den Worst-Case-Berechnungsbedingungen aus, was bedeutet, dass die Marge tatsächlich in der Berechnung berücksichtigt wurde. Das Berechnungsergebnis des Bemessungskurzschlussstroms ist natürlich sicherheitsorientiert. Die obige Berechnung basiert grundsätzlich immer noch auf der Berechnungsformel für die Kupferdrahtabschirmung in der Norm IEC949 (1988), mit der Ausnahme, dass sich das umgebende Medium der Aluminiumdrahtpanzerung von dem der Kupferdrahtabschirmung unterscheidet und die entsprechenden Parameter des Kupferdrahts in der Die ursprüngliche Formel wurde durch die aus Aluminiumdraht ersetzt.
Darüber hinaus kann die endgültige Kurzschlusstemperatur der Metallabschirmschicht nach ausländischen Erfahrungen 350 Grad erreichen. Aus Sicherheitsgründen gibt es auch Möglichkeiten, 300 Grad zu erreichen. Um das Sicherheitsniveau des chinesischen Stromnetzes zu verbessern, basiert die eigentliche Berechnung auf 300 Grad. Und die oben genannten Metallabschirmungen sind alle für Kupferstreifen oder Kupferdrähte. Die Aluminiumdrahtpanzerung sollte sich von der Kupferabschirmung unterscheiden, da Aluminium eine geringere Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen aufweist als Kupfer. Bei der eigentlichen Berechnung haben wir uns auf die endgültige Kurzschlusstemperatur des Aluminiumleiters bezogen, berechnet bei 250 Grad. Dieser berechnete Kurzschlussstrom stellt sicher, dass der gepanzerte Aluminiumdraht keine Sicherheitsprobleme aufgrund einer Überlastung während eines tatsächlichen Kurzschlusses hat
