I enkelkärniga mellanspänningskablar används aluminiumtrådsskydd för att undvika virvelströmsförluster och säkerställa att kabeln tål en viss spänning. För i själva driften av kabelinstallation behöver både pansar och skärmning jordas. De flesta främmande kraftsystem tillhör klass A-system, där neutralpunkten är direkt jordad. I sådana system krävs en stor jordande kortslutningsström. Det vill säga, vid kortslutning i kabeln kan skärmning och pansar leda strömmen till marken genom en relativt stor kortslutningsström och därigenom skydda kabeln från skador. Därför är beräkningen av kortslutningsström för armering av aluminiumtråd en viktig färdighet för ingenjörer och teknisk personal. I IEC-standarden finns det ingen formel för att beräkna kortslutningsströmmen för aluminiumtrådsskydd, endast kopparbandsskärmning och koppartrådsskärmning är tillgängliga. Det är dock fortfarande möjligt att beräkna och härleda kortslutningsströmmen för armering av aluminiumtråd baserat på IEC-standarder och andra inhemska och utländska material, och erhålla korrekta kortslutningsströmdata som tål praktiska tester, vilket spelar en viktig roll i forskning, design och tillverkning av kablar.
Beräkningsmetoden för den märkta kortslutningsströmmen för varje strömförande del i en kabel förutsätter vanligtvis att värme hålls kvar inuti bärarvätskan under kortslutningens varaktighet (dvs adiabatisk uppvärmning). Faktum är att under en kortslutning kommer en del värme att överföras till intilliggande material, vilket innebär att kortslutningsströmmen kan vara större, det vill säga med tanke på den icke-adiabatiska effekten. Den icke-adiabatiska metoden är effektiv under hela kortslutningsprocessen.
Jämfört med den adiabatiska metoden möjliggör användning av den icke-adiabatiska metoden för beräkning en signifikant ökning av kortslutningsströmmen för skärmskikt, skyddsskikt och ledare mindre än 10 mm2 (särskilt används som skärmtrådar).
Beräkningen av icke-adiabatisk kortslutningsström för armering av aluminiumtråd är som följer:
1, Beräkning av korrigeringsfaktorer med hänsyn till icke adiabatiska effekter
På grund av det faktum att insidan av aluminiumtrådsskyddet är ett PVC-skyddsskikt, medan utsidan måste knytas med fiberduk innan PVC-ytskiktet kan extruderas, behöver de omgivande mediaparametrarna bara beakta PVC-skyddet lager och fiberduk. I formeln, σ 2, σ 3-- specifik värme för mediet runt armeringsskiktet av aluminiumtråd (J/Kom3)
Dessutom: PVC-skyddsskikt med σ 2=1.7 × 106J/Kom3
Fiber av icke vävt tyg σ {{0}}.0 × 106J/Kom3
Även: Termiskt motstånd för det omgivande mediet av aluminiumtrådspansarskiktet med ρ 2 och ρ 3 (Kom/W)
PVC-skyddsskikt ρ {{0}}.0Kom/W
Fiber av fiberduk ρ {{0}}.0Kom/W
F - Ofullständig kontaktfaktor med tanke på termisk ofullständig kontakt mellan aluminiumtrådsskydd och omgivande icke-metalliska material, F=0.5
σ 1- Specifik värme från skärmskiktet, skyddsskiktet eller pansarskiktet, J/Kom3 aluminiumtråd σ 1=2.5 × 106J/Kom3
Genom att ersätta alla parametrar i beräkningen:
ε=1.158 Icke adiabatisk koefficient.
2, Beräkningsformeln för kortslutningsström i adiabatisk process:
Bland dem, den skärmande tvärsnittsarean för S - kabel, med YJV7212/20kV1 × 500 som ett exempel, S=60 * 2,5 ^ 2 * 0.7854=295mm2
IAD aluminiumtrådsskydd skyddar kortslutningsström
Den reciproka av temperaturkoefficienten, 228
Den slutliga kortslutningstemperaturen på θ f är 250 grader
Initial kortslutningstemperatur på θ i, θ i=90 grad
Ledarens specifik värmekapacitet vid σ c 20 grader, 2,5 × 106J/Kom3
Ledarens resistivitet vid ρ 2020 grader är 2,8264x10-8 Ω. m. T är kortslutningstiden (S) tagen till 1 sekund.
Sedan tillåter den adiabatiska processen en kortslutningsström (1 sekund) på 28,87kA
3, Beräkning av kortslutningsström för icke-adiabatisk effekt
Enligt ovanstående beräkningsprocess,
Den tillåtna kortslutningsströmmen (1 sekund) för icke-adiabatiska processer är:=1.158 * 28.87=33.43kA
Från ovanstående beräkningar kan man se att den icke-adiabatiska kortslutningsströmmen för aluminiumtrådsskydd faktiskt har ökat avsevärt jämfört med adiabatisk kortslutningsström. Standarden IEC949 (1988) har redan antagit de värsta beräkningsvillkoren, vilket innebär att marginalen faktiskt har beaktats i beräkningen. Naturligtvis är beräkningsresultatet av den märkta kortslutningsströmmen förspänd mot säkerhet. Ovanstående beräkning är i princip fortfarande baserad på beräkningsformeln för koppartrådsskärmning i IEC949 (1988)-standarden, förutom att det omgivande mediet för aluminiumtrådsskydd skiljer sig från det för koppartrådsskärmning, och motsvarande parametrar för koppartråd i originalformeln har ersatts med aluminiumtråd.
Dessutom, baserat på utländsk erfarenhet, kan den slutliga kortslutningstemperaturen för metallskyddsskiktet nå 350 grader. Av säkerhetsskäl finns det även alternativ att nå 300 grader. För att förbättra säkerhetsnivån för Kinas elnät baseras den faktiska beräkningen på 300 grader . Och ovanstående metallsköldar är alla för kopparremsor eller koppartrådar. Armering av aluminiumtråd bör skilja sig från kopparskärmning eftersom aluminium har svagare motstånd mot höga temperaturer än koppar. Vi hänvisade till den slutliga kortslutningstemperaturen för aluminiumledaren i själva beräkningen, beräknad till 250 grader. Denna beräknade kortslutningsström säkerställer att den bepansrade aluminiumtråden inte kommer att ha säkerhetsproblem på grund av överbelastning under faktisk kortslutning
