Kovový plášť ve vysokonapěťovém kabelu není jen stínění omotané kolem izolace XLPE. Tvoří elektrickou hranici kolem izolace, podílí se na výpočtech indukovaného napětí a ztrát, přenáší definovaný podíl zemního proudu, a spojuje kabel s klouby, ukončení, odkazová pole, zeminy, a omezovače napětí pláště. Ve vedení- nebo konstrukce s hliníkovým pláštěm, může také poskytovat radiální bariéru proti vlhkosti.
Tyto povinnosti se vzájemně ovlivňují. Zvětšení kovové plochy může zlepšit schopnost poruchového proudu a snížit odpor, ještě nižší odpor může zvýšit ztráty cirkulačního proudu při oboustranném spojení. Izolace pláště může snížit tuto ztrátu, přesto vytváří požadavky na stálé napětí a přechodovou ochranu. Technicky kompletní návrh proto musí kontrolovat stejný plášť při běžném zatížení, chyba, přechodný, a dlouhodobé podmínky trasy.
Pět vrstev kabelu je často složeno do slova „štít“.
Stíněný vysokonapěťový kabel obsahuje několik vrstev s různými funkcemi. Stínění vodiče vyhlazuje elektrické rozhraní kolem lankového vodiče. Izolace XLPE nese hlavní dielektrické namáhání. Izolační clona vytváří kontrolovanou vnější hranici pro tuto izolaci. Kovová clona nebo plášť je umístěn vně izolační clony a poskytuje elektricky spojitou kovovou dráhu. Polymerní plášť chrání a, kde je to požadováno, elektricky izoluje tuto kovovou vrstvu od země.
Tyto vrstvy nejsou zaměnitelné. Polovodivá izolační clona ovládá rozhraní pole, ale nenahrazuje kovovou zemní cestu. Stínění z měděného drátu může zajistit elektrickou kontinuitu a konfigurovatelný průřez, ale samotná vrstva drátu není souvislou radiální vodní bariérou. Kovovou bariéru proti vlhkosti může poskytnout svařovaný hliníkový nebo extrudovaný olověný plášť, ale výběr materiálu stále vyžaduje mechanické, tepelný, koroze, výrobní, a kontroly rozhraní příslušenství. Brnění, kde se používá, má primární mechanickou funkci a nemůže automaticky nahradit navržený obvod pláště.
| Vrstva nebo komponenta | Primární systémová role | Otázka designu, která zůstává |
|---|---|---|
| Obrazovka vodiče. | Vytváří hladké elektrické rozhraní nad vodičem. | Jak vytlačovací systém řídí geometrii, čistota, a kompatibilitu? |
| Izolační clona. | Definuje vnější ekvipotenciální hranici hlavní izolace. | Jak spoje a ukončení obnoví tuto hranici? |
| Kovová obrazovka nebo plášť. | Poskytuje kovovou kontinuitu, lepicí spojení, a specifikované aktuální clo. | Jaký materiál, odpor, plocha, vazební uspořádání, a platí povinnost zavinění? |
| Kovová bariéra proti vlhkosti, když je přítomen. | Omezuje radiální pronikání vlhkosti a může také plnit funkci elektrického pláště. | Jak se bude svařovat, klouby, ochrana proti korozi, ohýbání, a únava být pod kontrolou? |
| Polymerní plášť. | Chrání kov a může jej izolovat od země pro speciální spojení. | Jakou elektrickou integritu, mechanické, životního prostředí, a provádějí se kontroly po instalaci? |
Jeden návrh pláště musí projít čtyřmi různými stavy systému.
Datový list, který uvádí pouze „hliníkový plášť“ nebo „síto z měděného drátu“, nechává důležitou práci nedokončenou. Materiál a jmenovité rozměry popisují fyzickou vrstvu; neurčují jeho výkon v připojeném kabelovém systému.
Stát 1: normální zátěž vytváří indukované napětí a teplo.
Proud střídavého vodiče vytváří magnetický tok, který spojuje kovový plášť. Výsledné indukované napětí závisí na proudu, frekvence, geometrie kabelu, uspořádání fází, délka sekce, a blízké vodiče. O tom, co se bude dít dále, rozhoduje uspořádání spojení.
Když jsou pláště spojeny na obou koncích, uzavřená cesta může vést cirkulační proud. Tento proud vytváří další ztráty a může snížit proudovou zatížitelnost kabelu. IEC 60287-1-1 poskytuje rámec pro výpočet ztrát ve vodiči a plášti v jednom okruhu. IEC 60287-1-2 řeší ztráty vířivými proudy pro definované dvouokruhové ploché útvary a výslovně odlišuje jednobodové nebo křížově vázané pláště od oboustranného spojování s významným cirkulačním proudem.
Stát 2: zemní porucha rozděluje proud mezi několik cest.
Kovový plášť může přenášet pouze část celkového zemního proudu. Proud se může dělit mezi pláště kabelu, zemní vodiče, staniční mřížky, paralelní kovové dráhy, a uzemnění podle impedance systému a propojení. Maximální potenciální poruchový proud na sběrnici proto není automaticky proud přiřazený jednomu plášti kabelu.
IEC 60909-3 řeší částečné zkratové proudy přes zemi a zahrnuje postupy pro distribuci proudu a redukční faktory kovových plášťů nebo stínění uzemněných na obou koncích. Po založení současného rozdělení, pochva, spojovací vodiče, klouby, spojení link-box, a zemní vodiče potřebují tepelné a mechanické kontroly pro příslušnou sekvenci čištění. IEC 60949 poskytuje metodu pro tepelně přípustný zkratový proud, který zohledňuje neadiabatické zahřívání; neodstraňuje potřebu definovat materiál, počáteční a konečné podmínky, trvání, a skutečnou aktuální cestu.
Stát 3: spínací a bleskové události test koordinace izolace.
Speciální spojení záměrně umožňuje částem systému pláště pracovat nad potenciálem země. Stálé napětí výkonové frekvence je pouze jednou podmínkou. Přepínání událostí, bleskové impulsy, zemní poruchy, a interakce s připojeným zařízením mohou způsobit přechodné napětí přes izolaci dělící plášť, plášť, izolace link-boxu, a omezovače napětí pláště.
SVL se nevybírá pouze ze systémového napětí. Jeho trvalé napětí, ochranná úroveň, dočasné přepěťové chování, energetická povinnost, délka připojení, uzemňovací uspořádání, a vztah k chráněné izolaci musí vycházet z izolační koordinační studie. Nižší ochranná úroveň není automaticky bezpečnější, pokud normální nebo dočasné napětí překročí omezovač. Vyšší hodnocení není automaticky bezpečnější, pokud neochrání izolaci.
Stát 4: podmínky na trase zpochybňují bariéru po celá desetiletí.
Kovový plášť může sdílet elektrické a ekologické povinnosti. Systémy olova a hliníkového pláště mohou poskytnout radiální ochranu proti vlhkosti, když jejich kontinuita a těsnění příslušenství zůstanou nedotčena. Měděné vodiče mohou definovat cestu poruchového proudu a spojovací spojení, často se samostatnou fólií nebo laminátem, kde je vyžadována radiální bariéra.
Trasa pak zavádí korozní expozici, cyklický pohyb, ohýbání, vibrace, joint-bay voda, tažné síly, tepelná roztažnost, a poškození instalace. Vnější kryt se stává důležitým, protože poškození může odhalit kov, kompromisní ochrana proti korozi, nebo porazit schéma izolovaného spojování. IEC 60229 pokrývá extrudované pláště se speciální ochrannou funkcí a zahrnuje elektrické testy po instalaci. Výsledek odolnosti hlavní izolace neprokazuje, že plášť zůstává neporušený.
Bonding mění odpověď; nejedná se o příslušenství vybrané později.
Pevné lepení, jednobodové lepení, a cross-bonding jsou uspořádání obvodů spíše než jakostní třídy. Pevné spojení poskytuje nepřetržitou dráhu proudu pláště a obecně omezuje stojaté napětí, ale ztráta z oběhu se může stát hmotnou. Jednobodové lepení přeruší nepřetržitý oběh v sekci, při stálém napětí, kontinuita země, izolace pláště, a přechodová ochrana potřebuje kontrolu. Křížové spojování spojuje po sobě jdoucí menší sekce, takže indukovaná napětí se mohou do značné míry rušit, když jsou délky, geometrie kabelu, fázové vztahy, a spojení zůstanou vhodně vyvážená.
Přechod trasy může tuto rovnováhu narušit. Přechází z trojlístku na plochý útvar, nestejné délky vedlejších úseků, změny pořadí fází, společné přemístění, paralelní obvody, nebo různé konstrukce kabelů mění model indukovaného napětí. Nedávný článek XWA o Uspořádání stínění VN kabelů vysvětluje základní možnosti obvodu. Na úrovni přenosu HV, stejné názvy vyžadují koordinaci izolace specifickou pro projekt, ztráta, chyba, dotykové napětí, a model údržby.
CIGRE TB 797 ošetřuje AC přenosové kabelové systémy na úrovni a výše 66 kV jako vyžadující jedinečně navržený systém spojování pláště. Svým rozsahem spojuje kabel a příslušenství spojovacími vodiči, odkazová pole, SVL, uzemnění, instalační testy, a údržbu. Tato hranice systému je důvodem, proč samotný průřez kabelu nemůže vyřešit návrh spojení.
Výběr materiálu se řídí režimem poruchy, ne hierarchie.
Měděné dráty umožňují úpravu kovového průřezu kolem izolačního stínění a zůstávají kompatibilní s flexibilní konstrukcí kabelu. Pokud trasa vyžaduje radiální bariéru, může být zapotřebí samostatné řešení pro blokování vody nebo kovové laminátové řešení. Svařovaný hliník může kombinovat kovovou kontinuitu se souvislou bariérou proti vlhkosti a nižší hmotností než olovo, zatímco kvalita svaru, formování, ochrana proti korozi, chování při ohýbání, a těsnění příslušenství zůstávají kritické. Extrudované olovo poskytuje kontinuální bariéru a užitečnou chemickou odolnost ve vhodných provedeních, ale přidává hmotu a vyžaduje pozornost mechanické podpoře, cyklické namáhání, environmentální kontroly, a kompatibilní způsoby spojování.
Žádný název materiálu neprokazuje schopnost závady. Elektrický odpor, efektivní kovová plocha, konstrukční tolerance, klouby, spojovací hardware, aktuální rozdělení, trvání poruchy, a přípustná teplota vše záleží. Žádný název materiálu také neprokazuje trvanlivost trasy. Vybraný kov, opláštění, systém blokující vodu, těsnění, způsob instalace, a prostředí půdy nebo tunelu musí spolupracovat.
Jediné číslo poruchového proudu není specifikací pláště.
Prohlášení jako „chybový proud po dobu jedné sekundy“ zůstává neúplné, pokud dokument neuvádí, zda je proud celkovou systémovou hodnotou, proud nulové složky, nebo část přidělená kovovému plášti. Vyžaduje také typ poruchy, uzemňovací uspořádání, čistící sekvence, příspěvek z obou stran, paralelní cesty, stav vazby, stav počátečního zatížení, a ošetření opakovaného provozu.
Sekvence návrhu by měla začít případy chyb sítě a rozdělením proudu. Poté by měl určit nejpřísnější zatížení pláště a spojovacích komponent a zkontrolovat tepelnou kapacitu a připojení. Stejnými případy se řídí i přezkoumání dotykového napětí, vzestup zemského potenciálu, stres z překrytí, a SVL energie. Oficiální IEC postupy distribuce proudu poskytují neutrální referenci pro problém s rozdělením proudu bez dodávání vstupů specifických pro projekt.
Konečný výkres musí připojit kabelovou konstrukci k okruhu trasy.
The 64/110(123) rozsah kV kabelů a 76/132(145) rozsah kV kabelů zobrazit napěťově specifický konstrukční kontext. Záznam projektu musí jít ještě dále tím, že spojí každý kabelový úsek a příslušenství k výpočtu spojení.
Kontrolovaný záznam by měl identifikovat kovový materiál, jmenovitá plocha, podélná odporová základna, radiální bariéra, a překrytí povinností. Měl by také opravit tvorbu kabelu, vzdálenost, délky úseků, pořadí fází, spojovacích spojů, umístění odkazových schránek, zemní spojení, SVL data, a lepení-olověná konstrukce. Provozní proudy, případy závad, časy čištění, limity stálého napětí, přechodné případy, na bázi dotykového napětí, instalační testy, a přístup údržby dokončí záznam.
Rozhodující kontrolou je konzistence. Výkres kabelu, výrobní délky, společný rozvrh, schéma link-box, výpočet ztráty, rozdělení poruchového proudu, zateplovací koordinační studie, a trasa ve skutečném stavu musí popisovat stejný elektrický systém. Pokud se změní jeden záznam, dotčené výpočty a rozhraní vyžadují revizi, než se změna stane instrukcí v terénu.