Kratak odgovor: Najrestriktivnija dionica trase upravlja visokonaponskim podzemnim kablovskim sistemom. Uslovi duž većeg dijela poravnanja ne mogu nadjačati tu granicu. Kratak duboki prelaz, zagušena banka kanala, zona suvog tla, ili spojnica može ograničiti kapacitet strujnog kola. Oštar prijelaz ili loše koordinirani dio plašta također mogu učiniti instalaciju nepraktičnom. Projektantski timovi moraju podijeliti rutu na električnu, termalni, mehanički, civil, i prvo zone održavanja. Oni tada mogu zamrznuti veličinu vodiča, kablovska konstrukcija, zajedničke pozicije, vezivanje, i dužine bubnjeva.
Pitanje praktičnog dizajna seže dalje od toga da li je pokop moguć. Pita se da li ekipe mogu da instaliraju kompletan sistem kablova i pribora bez oštećenja. Sistem tada mora nositi potrebno opterećenje kroz svako stanje rute, izdržati kvarove i tranzijente, i ostaju dostupni za pregled i popravku.
Najslabiji segment rute postavlja korisnu ocjenu kruga
Ocjena zasnovana na ujednačenom tlu i konstantnoj dubini zakopavanja može dovesti u zabludu. Prava trasa može sadržavati prelaze, zagušenje komunalnih usluga, betonske banke kanala, HDD provrti, tuneli, dionice mosta, spojnice, i tranzicije. Toplina prati stazu koja je dostupna na svakoj lokaciji. Segment sa najvećim efektivnim termičkim otporom može postati usko grlo kola, čak i kada zauzima mali dio rute.
Isti princip se primjenjuje mehanički. Dugačak ravan rov može predstavljati male poteškoće u instalaciji, dok jedna krivina kanala ili promjena visine kontrolira napetost povlačenja i pritisak bočne stijenke. Električno, pozicija zgloba može kontrolisati dužinu presjeka omotača, indukovanog napona, balans unakrsnog povezivanja, i izgled kutije veze. Timovi ne mogu osloboditi civil, kabl, i električne crteže odvojeno i uskladiti ih nakon proizvodnje.
XWA raspon visokonaponskih kablova za napajanje pruža kontekst izgradnje kablova. Područje završnog provodnika, metalni omotač, oversheath, vodene barijere, dužina bubnja, i dodatni interfejsi zavise od odobrenog modela rute.
Napravite model rute prije nego što odaberete konstrukciju kabela
Koristan model rute dijeli trasu kad god se stanje promijeni. Promjena može uticati na ocjenu, povlačenje, vezivanje, zaštita, ili održavanje. Samo geografsko stacioniranje nije dovoljno. Svaki segment treba da identifikuje instalirano okruženje i interfejs na oba kraja.
| Podaci o zonama rute | Šta to menja | Potrebni dokazi prije zamrzavanja dizajna |
|---|---|---|
| Dubina ukopa, formiranje, i fazni razmak | Toplinska otpornost, magnetno polje, gubici omotača, zaštita iskopa, i širinu rute. | Poprečni presjeci trase i ispitana ograničenja u pogledu komunalnih usluga. |
| Prirodno tlo i projektirano zatrpavanje | Odvođenje topline, rizik od sušenja, i dugoročnu stabilnost rejtinga. | Terenski ili laboratorijski podaci o toplotnoj otpornosti sa osnovom lokacije i vlage. |
| Materijal kanala, prečnika, aranžman, i napuniti | Termalni put, razmak za povlačenje, trenje, geometrija savijanja, i zamjenski pristup. | Crteži kanala, podaci o bušotini, zahtjev za trnom, i termalni model. |
| Ukrštanja i susjedni izvori topline | Lokalni porast temperature i međusobno grijanje. | Komunalna anketa, razdvajanje, pretpostavke opterećenja, i numerička studija gdje je potrebno. |
| Spojnice i pozicije spojnih kutija | Dužina bubnjeva, sekcije omotača, unakrsno vezivanje, pristup, drenaža, i redoslijeda instalacije. | Koordinirani građevinski i elektro raspored. |
| Podzemne vode, poplava, i kontaminacije | Vodena barijera, oversheath, zaptivanje, kontrola korozije, i dodatno okruženje. | Geotehničke i drenažne informacije sa vjerodostojnim najgorim uvjetima. |
| Prelaz u tunel, most, osovina, ili trafostanice | Air rating, podržava, strategija požara, termomehaničko kretanje, i držač kabla. | Crtanje interfejsa i proračun kretanja/ograničenja. |
Ovaj raspored rute treba da nosi kontrolu revizije. Kasna građanska promjena može poništiti trenutni rejting, povlačenje studija, zajednički raspored, ili proračun vezivanja omotača čak i kada list sa podacima o kablu ostane nepromenjen.
Podzemni kapacitet je proračun prijenosa topline
Struja proizvodi gubitak provodnika, dielektrični gubitak, i gubitak metalnog omotača ili ekrana. Ta toplota mora proći kroz izolaciju, metalnih slojeva, oversheath, kanala ili okolnog zasipanja, rodno tlo, i konačno granica ambijenta. Kapacitet je struja koja održava specificirane temperaturne granice pod definisanim opterećenjem i pretpostavkama okoline.
IEC 60287 pruža metode za kalkulacije jačine struje u stabilnom stanju. IEC 60853 rješava ciklične i vanredne situacije. Ove metode zahtijevaju inpute projekta; ne daju jednu univerzalnu podzemnu oznaku za veličinu kabla. IEC TR 62095 također objašnjava kada numeričke metode mogu bolje predstavljati složenu geometriju ili granice.
Izmjerite i locirajte toplinsku otpornost tla
Nazivi tla kao što je pijesak, glina, ili punjenje sami po sebi nisu pouzdani termalni ulazi. Toplotna otpornost zavisi od sastava, gustina, vlage, temperaturu, i ponašanje pri sušenju. IEEE 442 pokriva mjerenja tla i materijala za zatrpavanje koji se koriste oko podzemnih kablovskih sistema.
Jedna prosječna vrijednost može prikriti kratak loš dio. Anketa treba da identifikuje promene u materijalu, drenaža, podzemne vode, površinski poklopac, i blizina drugih izvora topline. Rezultati testa zahtijevaju lokacije rute i dogovorenu osnovu vlage kako bi termalni model mogao razlikovati normalno, sušna sezona, i kredibilne dugoročne uslove.
Projektovano zatrpavanje je dio sistema ocjenjivanja
Zatrpavanje niske otpornosti može stvoriti kontroliranu zonu prijenosa topline oko niza kablova ili kanala. Njegova vrijednost ovisi o instaliranoj gustini, stabilnost na vlagu, dimenzije, plasman, i kontrolu kvaliteta. Laboratorijski rezultat ne garantuje performanse na terenu u slučaju segregacije, praznine, kontaminacije, ili sušenje mijenja materijal.
Prema tome, građevinska specifikacija treba definirati omotač zatrpavanja, prihvatanje materijala, način postavljanja, zahtjevi za zbijanjem ili protokom, uzorkovanje, evidencije, i odgovornost za odstupanja. Promjena širine rova ili debljine zatrpavanja mora pokrenuti novi rad termalnog modela.
Kratki prijelazi često postaju termalno usko grlo
Putevi, željeznice, rijeke, zagušene komunalije, i ekološki ograničena područja često zahtijevaju dublje zakopavanje, kanali, čelično kućište, betonski omotač, HDD, mikrotuneliranje, ili sekcije sa dizalicama. Ove metode rješavaju probleme civilnog pristupa ili zaštite, ali mogu dodati toplinsku otpornost.
Studija križanja bi trebala modelirati njegovu stvarnu dubinu, razmak otvora, materijal kućišta ili kanala, fugiranje, podzemne vode, susjedna kola, i dužina. Prelazak na prelaz i izlazak iz njega je takođe važan. Razmak kablova se može promijeniti, kanali se mogu konvergirati, a geometrija povlačenja može prisiliti različite lokacije zglobova ili bubnja.
Uobičajena greška koristi ocjenu otvorenog rova i tretira prelaz samo kao mehanički detalj. Pokrenite obrnutu provjeru. Odredite da li prelaz postavlja kontinuiranu ili hitnu ocjenu. Zatim odlučite da li je razmak, provodnik područja, zatrpavanje, hlađenje, raspored kola, ili operativno opterećenje se mora promijeniti.
Metoda rute se mijenja više od mehaničke zaštite
| Način ugradnje | Glavna snaga | Ograničenje dizajna koje obično kontrolira |
|---|---|---|
| Direktno sahranjivanje | Direktan put topline i relativno jednostavna konstrukcija gdje je iskop dostupan. | Varijabilnost tla, spoljna oštećenja, drenaža, kvaliteta zatrpavanja, i buduća iskopavanja. |
| Kanal ili banka kanala | Definisan koridor i potencijalni zamjenski pristup. | Toplinska otpornost kanala, grupisanje kola, vučna geometrija, čišćenje, i razmak između spojeva. |
| Korito ili pristupačan rov | Inspekcija i kontrolisani raspored kablova. | Ventilacija, odvajanje požara, upravljanje vodama, pokriva, pristup, i podržavaju tranzicije. |
| Tunel ili okno | Zajednička infrastruktura i pristup kroz gusto naselje. | Temperatura vazduha, ventilaciju, strategija požara, snage podrške, vertikalno ograničenje, i ograničenja evakuacije. |
| HDD ili mikrotunel | Ukrštanje bez kontinuiranog površinskog iskopa. | Dužina, dubina, zakrivljenost otvora, trenje, povlačenjem napetosti, ponašanje kanala, fugiranje, i popravi pristup. |
CIGRE tehnička brošura 889 organizira visokonaponske podzemne radove oko niskogradnje i projektiranja instalacija. Njegovo CIGRE TB 889 pregled pokriva direktnu sahranu, kanali, tuneli, osovine, metode bez iskopa, prelaze, povlačenje, termomehanički dizajn, vezivanje omotača, i spojne uvale. Korisna lekcija je da se odabir rute ne može oslanjati samo na mehaničku zaštitu.
Veliki VN kablovi zahtevaju proračun povlačenja za specifičnu rutu
Visokonaponski jednožilni kablovi mogu imati velike površine provodnika, debeli izolacioni sistemi, kontinuirani metalni omotači, i značajnu masu. Ne ponašaju se kao fleksibilna instalacijska žica. Studija instalacije mora provjeriti stvarni kabel i trasu. Njegovi ulazi uključuju radijus savijanja, povlačenjem napetosti, bočni pritisak, ograničenja uređaja za povlačenje, klirens kanala, trenje, nadmorska visina, sekvenca savijanja, i temperaturu ugradnje.
Maksimalna napetost na kraju povlačenja nije jedini kriterij prihvatanja. Pritisak na krivini može premašiti granicu kabla ili kanala prije nego što ukupna napetost dostigne svoj maksimum. Duge bušotine takođe mogu proizvesti veliku nesigurnost zbog trenja, lubrikant, stanje kanala, vode, i istovremeno povlačenje više kablova mijenjaju rezultat.
Praktični plan instalacije bilježi proračunske pretpostavke, smjer povlačenja, pozicije opreme, metoda povlačenja, komunikacija, kontrola brzine, maksimalno dozvoljene vrednosti, kriterijumi zaustavljanja, nepredviđeni slučaj zastoja, i rekord izmjerene sile. Posada treba dokazati i očistiti kanal, zatim potvrdite njegovu geometriju prije nego što doboš povučete.
Toplotno kretanje se nastavlja nakon ugradnje
Ciklusi opterećenja zagrijavaju i hlade strukturu provodnika i kabela. XLPE sistemi velikih provodnika mogu razviti aksijalnu silu, napetost, i ciklično kretanje. Promjene u ponašanju između kabela koji je pričvršćen u kanalu, kabl fleksibilno raspoređen u tunelu, vertikalna osovina, i prijelaz između krute i fleksibilne potpore.
Sam razmak nosača ne dovršava dizajn. Efektivna aksijalna krutost, krutost na savijanje, termička ekspanzija, trenje, geometrija kabla, konstrukcija provodnika, promjena temperature, raspored savijanja, bitve, i sve sile kvara mogu biti važne. Vodič CIGRE napominje da će za ove kabelske ulaze možda biti potrebni podaci proizvođača ili mjerenja u punoj veličini.
Prijelazi zaslužuju eksplicitne proračune jer se sila i kretanje mogu koncentrirati blizu završetaka, zglobova, uspona, fiksne tačke, i podrška promjenama. U projektu treba navesti gdje se kretanje može dogoditi i gdje djeluju ograničenja. Takođe bi trebalo da pokaže kako raspored nosača štiti pribor od prenesenog opterećenja.
Metalni omotač je električni sistem duž rute
Metalni omotač ili ekran doprinosi kontroli električnog polja, kvar na zemlji, zaštita od vode u nekim građevinama, i sistem vezivanja. Ne birajte njegov materijal i područje nezavisno od dužine rute, formiranje, struja, uzemljenje, i vrijeme otklanjanja kvarova.
Na prenosnim naponima, sa jednom tačkom, solidan, ili unakrsno povezani aranžmani utiču na napon omotača, cirkulirajuća struja, gubitke, link boxes, ograničavači napona u omotaču, zemaljski kontinuitet, i konfiguraciju zglobova. CIGRE B1.50 tretira svaki sistem kablova za prenos naizmenične struje na i iznad 66 kV jer zahtijeva jedinstveno dizajniran sistem vezivanja omotača.
Lokacije spojeva stoga služe nekoliko ograničenja odjednom:
- produktivna i prenosiva dužina kabla;
- pristup bubnju, povlačenje rute, i dozvoljenu napetost;
- postojani napon plašta i ravnoteža preseka poprečnog vezivanja;
- spojni prostor, čistoća, drenaža, i siguran radni pristup;
- link-box lokacija, uzemljenja, SVLs, i inspekcija;
- buduća lokacija kvara, popraviti, i zamjenska logistika.
Premještanje jednog spojnog ležišta nakon što timovi zamrznu kabel i dizajn spajanja može utjecati na svaku stavku na toj listi. Promjena bi trebala pokrenuti električnu energiju, termalni, mehanički, civil, i pregled lanca nabavke.
Zaštita voda ima nekoliko nezavisnih granica
Pod zemljom ne znači trajno suvo. Voda može biti prisutna u zemljištu, kanali, šahtovi, spojnice, i kablovskim podrumima. Može se kretati duž oštećenog omotača, kroz neadekvatno zatvoren kraj, ili duž unutrašnjih puteva ako ga konstrukcija kabla i dodatna brtva ne blokiraju.
Specifikacija treba razlikovati:
- Radijalna vodena barijera: sloj namijenjen da ograniči ulazak vode kroz zid kabela.
- Uzdužno blokiranje vode: materijali namijenjeni ograničavanju kretanja vode duž provodnika ili područja metalnog ekrana nakon lokalnog oštećenja.
- Zaštita prekrivača: vanjski polimerni sloj koji štiti metalne komponente od vlage, korozija, i mehanička oštećenja.
- Dodatno zaptivanje: sučelja na spojevima, prekidi, link boxes, i privremene krajeve kablova.
- Civilno upravljanje vodama: drenaža, pumpanje, zaptivanje kanala, detalji za spojeve, i pretpostavke o nivou poplava.
Nijedan sloj ne zamjenjuje ostale. Metalni omotač može pružiti radijalnu barijeru, ali i dalje zahtijeva čvrste spojeve, neoštećeni omotač, procjena korozije, i kontrolisano zaptivanje krajeva kablova. Timovi bi trebali provjeriti zaštitu vode kroz odabir materijala, kontrole proizvodnje, rukovanje instalacijom, testovi omotača, izrada dodataka, i pregled stanja ugradnje.
Kabl i pribor moraju dijeliti jednu kvalifikacijsku kovertu
IEC 60840 pokriva ekstrudirane kablovske sisteme iznad 30 kV do 150 kV nazivni napon, uključujući i 110 kV klasa u okviru navedenih definicija napona. IEC 62067 pokriva gore navedene sisteme 150 kV do 500 kV nazivni napon. Oba standarda se odnose na kablove i pribor za fiksne instalacije u okviru svog opsega, ne samo kabl.
XWA 110 kV kablovska stranica daje kontekst proizvoda specifičan za napon. Specifikacija projekta mora još uvijek definirati primjenjivo standardno izdanje, dizajn kablova i pribora, raspon predkvalifikacije, tipski testovi, rutinska ispitivanja i testovi uzoraka, testovi nakon ugradnje, i sve posebne zahtjeve za rutu ili komunalne usluge.
Spojevi i završeci uvode sučelja gdje je geometrija, kompatibilnost materijala, gradiranje električnog polja, čistoća, instalacijska vještina, i termičko ponašanje se susreću. CIGRE TB 968 identifikuje ove interfejse kao kritične delove kompletnog kablovskog sistema. Stoga je odabir dodatne opreme prema nazivnom naponu i veličini vodiča nepotpun.
Zamrznite dizajn kroz kontroliranu sekvencu
- Definirajte električnu dužnost. Snimite napon, frekvencija, kontinuirano i hitno opterećenje, rad na kratkom spoju, uzemljenje, prebacivanje, i kriterijume pouzdanosti.
- Segmentirajte rutu. Identifikujte svaku promjenu u sahrani, tlo, duct, prelaz, tunel, osovina, vode, izvor toplote, pristup, i stanje podrške.
- Izračunajte termičke performanse. Ocijenite stabilno, ciklično, hitan slučaj, međusobno grijanje, prelaz, i uslove tranzicije koristeći provjerene podatke o okolišu.
- Izračunajte izvodljivost instalacije. Potvrdite dimenzije kabla, masa, savijanje, napetost, bočni pritisak, pristup bubnju, smjer povlačenja, i opremu.
- Koordinatni spojevi i spajanje. Popravite osnovne dužine presjeka, spojnice, link boxes, SVLs, zemaljski kontinuitet, i testovi omotača.
- Potvrdite konstrukciju i kvalifikaciju. Poravnajte provodnik, izolacija, metalni omotač, blokiranje vode, oversheath, pribor, standardima, testovi, i evidencije.
- Zatvorite interfejse. Izdajte jedan kontrolirani raspored koji povezuje stacioniranje rute, civilni crtež, termalna zona, dužina kabla, joint, vezni dio, način instalacije, i zapisnik o inspekciji.
Ova sekvenca smanjuje rizik od proizvodnje tehnički usklađenog kabla koji ne može postići potrebne performanse kola nakon instalacije. Što šire Izgledi tržišta VN i EHV kablova objašnjava zašto se potražnja za prijenosom povećava, dok raspored rute ostaje dokument koji pretvara potražnju u izvršni podzemni sistem.
Pitanja prije proizvodnje
Može li jedna vrijednost kapaciteta pokriti kompletnu rutu?
Tek kada studija provjeri svaki materijalno drugačiji dio rute i ne pronađe donju granicu. U praksi, prelaze, grupisani kanali, duboke bušotine, zglobne oblasti, a tranzicije često zahtijevaju odvojene proračune.
Da li dublji ukop uvijek pruža bolju zaštitu?
Veća dubina može smanjiti neke površinske rizike, ali obično produžava put topline i može povećati poteškoće pri povlačenju i popravljanju. Zajedno procijenite zaštitu i termičke performanse.
Da li je svakom podzemnom VN kablu potreban oklop?
Ne automatski. Mehanička zaštita može doći od kabla, kanali, beton, pokriva, kontrola rute, ili njihove kombinacije. Oklop takođe utiče na gubitke, prečnika, težina, povlačenje, vezivanje, i ponašanje kvara. Opasnost rute i dizajn sistema odlučuju o zahtjevu.
Zašto su spojnice dio inženjeringa kablova?
Oni kontrolišu dostupne sekcije bubnja, smjer povlačenja, dodatno okruženje, sekcije za spajanje omotača, postavljanje link-boxa, drenaža, izrade, testiranje, i buduća popravka. Njihov stav je i građanska i električna odluka.
Kada je numerički termički model opravdan?
Postaje korisno kada geometrija, materijalne granice, obližnji izvori toplote, površinski uslovi, ili tranzicije ruta ne spadaju u pretpostavke standardnih analitičkih metoda. Model i dalje zahtijeva provjerene ulazne podatke i dogovorenu osnovu validacije.
Inženjerski zaključak
Projektujte visokonaponski podzemni kablovski sistem od trase prema unutra. Ograničavajuća termička zona postavlja prenosivu struju. Najteže povlačenje oblikuje pozicije bubnja i zglobova. Studija omotača oblikuje spojne dijelove. Voda i uslovi korozije oblikuju barijere i zaptivke. Ograničenja pristupa oblikuju strategiju instalacije i popravke.
Odbranjiva specifikacija povezuje svaki zahtjev za kabelom i priborom sa stanjem rute, elektricna duznost, proračun, ili test. Klasa napona i veličina provodnika samo su početak definicije tog sistema.
Pošaljite rutu i sistemsku osnovu
Za tehničko poravnanje, obezbedi napon sistema, frekvencija, kontinuirano i hitno opterećenje, rad na kratkom spoju, dužina rute i stacioniranje, poprečni presjeci ukopa i kanala, podaci o tlu i zatrpavanju, prelaze, HDD ili tunelske sekcije, uslovi podzemnih voda, susjedna kola, spojne lokacije, koncept vezivanja omotača, ograničenja instalacije, primjenjivih standarda, test očekivanja, količina, i odredište. XWA Power & Kabel može da poravna konstrukciju kabla, dužine sekcija, interfejsi dodatne opreme, i dokumentovati rasporede sa odobrenom osnovom rute.