Die Schirmbindung des MV-Kabels steuert drei verbundene Ergebnisse: induzierte Schirmspannung, Strom, der im Metallschirm zirkuliert, und der für den Erdschlussstrom verfügbare Pfad. Durch die Verbindung beider Enden bleibt die Schirmspannung in der Nähe des Erdpotentials, kann jedoch zu Kreisstromverlusten führen. Beim Single-Point-Bonding wird die stationäre Schleife unterbrochen, die Spannung kann jedoch zum offenen Ende hin ansteigen. Cross-Bonding unterteilt die Strecke in koordinierte Abschnitte, sodass sich induzierte Spannungen weitgehend aufheben.
Keine Methode ist allgemein die beste. Die Auswahl hängt von der Leitungslänge ab, Laststrom, Phasenbildung, Abstand, Bildschirmwiderstand, Erdschlussbetrieb, Erdungsanordnung, zulässige Berührungsspannung, Kabelbewertung, gemeinsame Standorte, und Wartungsstrategie.
Trennen Sie zunächst den metallischen Schirm vom halbleitenden Schirm
Ein extrudiertes Mittelspannungskabel verfügt normalerweise über Leiter- und Isolationsschirme aus halbleitenden Verbindungen. Diese Schichten formen das elektrische Feld an den Isolationsgrenzen. Es handelt sich nicht um Komponenten, die über Linkboxen verbunden sind.
Das Bindungssystem wirkt auf die metallische Schicht. In dieser Schicht können Kupferdrähte verwendet werden, Kupferband, ein konzentrischer Neutralleiter, oder eine durchgehende Metallhülle. Projektdokumente werden häufig verwendet Bildschirm, Schild, Und Mantel anders. Der Anschlussplan muss daher das tatsächliche metallische Bauteil erkennen lassen, sein Querschnitt, Widerstand, Verschuldenspflicht, und Zubehörschnittstellen.
Der vorhandene XWA-Leitfaden zu Abschirmungstypen für Mittelspannungskabel erklärt die Konstruktionsunterschiede. Der Potentialausgleich beginnt, nachdem die metallische Ausführung und die Erdschlusslast bekannt sind.
Warum auf einem geerdeten Kabelschirm Spannung auftritt
Wechselstrom im Leiter erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld. Dieses Feld verbindet den Metallschirm und induziert eine Längsspannung. Seine Größe und Phase hängen vom Leiterstrom ab, Frequenz, Kabelabstand, Kleeblatt oder flache Formation, Bildschirmposition, Streckenlänge, Parallelschaltungen, und nahegelegene metallische Wege.
Eine Erdungsverbindung an einem Ort fixiert diesen Punkt in der Nähe des örtlichen Erdpotentials. Die Induktion wird nicht über die gesamte Strecke entfernt. Wenn der Schirm auch an einer anderen Stelle mit der Erde verbunden ist, die beiden Anschlüsse schließen eine Leiterschleife. Die induzierte Spannung kann dann einen zirkulierenden Strom durch den Schirm treiben, Bonding-Leitungen, Erdverbindungen, und verbundene metallische Teile.
Diese Verluste sind wichtig, weil sie Wärme erzeugen. IEC 60287-1-1 Berücksichtigt Hüllen- und Panzerungsverluste bei der Berechnung der Nennstromstärke im stationären Zustand. IEC 60287-1-2 macht den Kompromiss für Single-Core-Schaltungen explizit: Bei der beidseitigen Verklebung kann es zu erheblichen Umlaufströmen kommen, Bei Einzelpunkt- oder Kreuzverbundanordnungen wird diese geschlossene Regelkomponente bei korrekter Auslegung vermieden.
Die beidseitige Verbindung begünstigt die Spannungsregelung, erzeugt jedoch eine Schleife
Beidseitige Verklebung, In einigen Dokumenten wird dies auch als Fest- oder Mehrpunktbindung bezeichnet, verbindet die Metallschirme an beiden Streckenenden mit der Erde. Zwischenerdpunkte können auch in einer Mehrfachpunktanordnung auftreten. Die geerdeten Anschlüsse begrenzen die Dauerspannung zwischen Schirm und Erde entlang des Kabels.
Die gleichen Verbindungen bilden einen geschlossenen Kreislauf. Während des normalen Lastbetriebs treibt die induzierte Spannung den Strom durch diese Schleife. Der daraus resultierende Schirmverlust erhöht die Gesamtwärme des Kabelsystems und kann den zulässigen Leiterstrom verringern. Der Effekt ist kein fester Prozentsatz. Sie ändert sich mit dem Kabelabstand, Bildung, Bildschirmwiderstand, Lastausgleich, Schaltungsanordnung, und Erdpfadimpedanz.
| Eigenschaft der beidseitigen Verklebung | Technische Konsequenz | Erforderliche Prüfung |
|---|---|---|
| Erdungsanschluss an beiden Enden. | Die Schirmspannung bleibt relativ zur örtlichen Erde kontrolliert. | Erdpotentialdifferenz, Bonding-Blei-Pflicht, und Berührungsspannungsbasis. |
| Geschlossene Metallschleife. | Der Laststrom kann einen Siebzirkulationsstrom und Wärme erzeugen. | IEC 60287 Verlustberechnung und daraus resultierende Strombelastbarkeit. |
| Kontinuierlicher Fehlerstrompfad. | Das Abschirmsystem beteiligt sich entsprechend der Netzauslegung an der Erdschlusswiederkehr. | Bildschirmbereich, Verbindungswiderstand, Erdschlussstrom, und Räumzeit. |
| Einfaches Anschlusskonzept. | Möglicherweise sind weniger spezielle Verbindungen und Transpositionen erforderlich. | Bestandskontinuität und Vermeidung unbeabsichtigter paralleler Pfade. |
Für kürzere Mittelspannungskreise oder Strecken, bei denen die berechneten Verluste akzeptabel bleiben, kann die Verbindung beider Enden weiterhin sinnvoll sein. Die Länge allein entscheidet nicht über die Methode. Ein kompakter Dreiblattkreis und ein weit auseinander liegender Flachkreis gleicher Länge können unterschiedliche induzierte Spannungen und Verluste erzeugen.
Durch die Einzelpunktverklebung wird der stationäre Zirkulationsweg aufgehoben
Beim Single-Point-Bonding wird die metallische Abschirmung gezielt an einem Punkt geerdet. Das andere Ende bleibt im Normalbetrieb von der Erde isoliert. Ohne eine zweite absichtliche Verbindung, Der Schirm hat keinen geschlossenen Pfad für den normalen Umlaufstrom.
Der Kompromiss ist die stehende Spannung. Die Schirm-Erde-Spannung nimmt mit der Entfernung vom Verbindungspunkt zu und erreicht ihren höchsten Normalwert in der Nähe des isolierten Endes. Bei der Konstruktion muss diese Spannung mit der Mantelisolierung verglichen werden, Verbindungs- und Abschlussschnittstellen, zugängliche Metallarbeiten, Berührungsspannungskriterien, und den ausgewählten Mantelspannungsbegrenzer, sofern dieser erforderlich ist.
Ein Mantelspannungsbegrenzer ist keine normale Erdverbindung. Es begrenzt vorübergehende Überspannungen, indem es oberhalb seines Schutzniveaus leitet. Seine Dauerspannung, Energiesteuer, vorübergehendes Überspannungsverhalten, Leitungslänge, Isolationskoordination, und Fehlermodus gehören zur Projektstudie.
Der Verwerfungspfad bedarf noch einer bewussten Gestaltung
Das Unterbrechen der normalen Schirmschleife macht einen Erdschluss-Rückweg nicht überflüssig. Ein paralleler Erdungsleiter kann die Erdungsnetze an beiden Enden verbinden. Seine Lage und Verlagerung beeinflussen die induzierte Spannung und den induzierten Strom. Das Design muss auch die Fehlerstromverteilung zwischen den Schirmen berücksichtigen, der Durchgangsleiter, Erdungselektroden, Strukturmetall, und andere parallele Pfade.
Bei der Einzelpunktverklebung kann eine Endpunktverklebung oder eine Mittelpunktverklebung erfolgen. Durch die Mittelpunktverbindung wird die Strecke geteilt, sodass die induzierte Spannung zu beiden Enden hin ansteigt, Dadurch kann die maximale Stehspannung bei gleicher Gesamtlänge reduziert werden. Es verändert auch das Gelenk, Link-Box, und Erdkontinuitätsanordnungen.
Durch die Kreuzbindung wird die Spannung über drei koordinierte Abschnitte hinweg aufgehoben
Cross-Bonding unterteilt eine dreiphasige Route in drei kleinere Abschnitte. Bei Trennfugen, Die Metallschirme sind über Kreuz verbunden, sodass jeder Schirm in jedem Abschnitt eine andere Position der induzierten Spannung einnimmt. Ein Satz von drei Nebenabschnitten bildet einen Hauptabschnitt.
Bei Abschnittslängen, Kabelbildung, Phasenreihenfolge, und Belastung ausreichend ausgeglichen sind, Die drei induzierten Schirmspannungszeiger heben sich im Hauptabschnitt weitgehend auf. Dies begrenzt die Endspannung und vermeidet gleichzeitig den größten Teil des zirkulierenden Stroms, der mit einer festen Verbindung verbunden ist.
Die Stornierung erfolgt nicht automatisch. Ungleiche Abschnittslängen, unterschiedlicher Abstand, eine Formationsänderung, Parallelschaltungsasymmetrie, Fehler bei der Phasenumsetzung, oder ein falscher Link-Box-Anschluss hinterlässt Restspannung. Für den Cross-Bonding sind daher ein Streckenmodell und ein Verbindungsfahrplan erforderlich, nicht nur ein Hinweis auf dem Kabeldatenblatt.
| Cross-Bonding-Eingabe | Warum es wichtig ist | Beweise erforderlich |
|---|---|---|
| Nebenabschnittslängen. | Ungleiche Beiträge der induzierten Spannung verringern die Auslöschung. | Genehmigte Route und gemeinsamer Positionsplan. |
| Phasen- und Mantelfolge. | Eine falsche Querverbindung macht die beabsichtigte Zeigersumme zunichte. | Link-Box-Diagramm, Etiketten, und Kontinuitätsprotokoll. |
| Kabelanordnung und -abstand. | Klee, Wohnung, und Übergänge verändern die gegenseitige induktive Kopplung. | Trassenquerschnitte und Installationsaufnahme. |
| SVL-Anordnung. | Der Transientenschutz hängt von der Isolationskoordination und der Leitungsgeometrie ab. | Studie, Komponentendaten, und installierte Verbindungsprüfung. |
| Erdkontinuität. | Die Fehlerstromrückführung muss über die unterteilten Schirme hinweg verfügbar bleiben. | Erdungsplan und Fehlerstromberechnung. |
Kreuzbindung hält oft länger, Single-Core-Schaltungen mit höherer Kapazität, Dies ist jedoch nicht automatisch für jeden MV-Einspeiser gerechtfertigt. Sein thermischer Nutzen muss den der zusätzlichen Fugen übertreffen, Linkboxen, Designarbeit, Installationskontrolle, Testen, und Wartungsaufwand.
Die Auswahl ändert die Kabelstromstärke
Bei einer Strombewertungsstudie sollte die ausgewählte Verbindungskonfiguration verwendet werden, anstatt sie hinzuzufügen, nachdem die Leitergröße festgelegt wurde. Schirmverluste gehen in den Wärmehaushalt ein. Durch beidseitiges Bonden kann die Strombelastbarkeit durch Umlaufstromverluste verringert werden. Einpunkt- und Kreuzverbundsysteme können diesen Verlust reduzieren, Es können jedoch Wirbelstrom- und andere metallische Verluste bestehen bleiben.
Das Bewertungsmodell benötigt auch Routenbedingungen. Wärmewiderstand des Bodens, Kanalanordnung, Umgebungstemperatur, Vergrabungstiefe, Kabelabstand, Belastungsfaktor, Nachbarkreise, und Trocknungsannahmen können das Endergebnis dominieren. Eine Bindungsänderung kann ein falsches thermisches Streckenmodell nicht ausgleichen.
Der MV-Stromkabel Konstruktion und die Spannungsspezifischen 15kV-Kabel Seite bieten Produktkontext. Für die Projektbewertung ist weiterhin der tatsächliche Bildschirm erforderlich, Route, Bildung, und Bindungsdaten.
Die Verklebungskonstruktion muss normal abdecken, Fehler, und vorübergehende Bedingungen
Der Normalbetrieb bestimmt die Stehspannung und die Umlaufverluste. Erdschlüsse bestimmen den Bildschirm, Bonding-Blei, Erdkontinuität, und Anschlusspflicht. Schaltvorgänge und Blitzeinschläge können transiente Spannungen an abschnittsweisen Ummantelungen und Link-Box-Komponenten verursachen.
Auch der lokale Anstieg des Erdpotentials spielt eine Rolle. Zwei Kabelenden können an Erdungsnetze angeschlossen werden, die während eines Fehlers nicht auf dem gleichen Potenzial bleiben. Bei einem Verbindungsdesign, bei dem nur die induzierte Spannung berücksichtigt wird, kann die von einem Umspannwerkserdungssystem auf ein anderes übertragene Spannung übersehen werden.
Die CIGRE B1.50-Überprüfung behandelt das Bindungssystem als ein Lebenszyklussystem, das Schirme oder Hüllen umfasst, Panzerung, Isolierjacken, Bonding-Leitungen, Linkboxen, SVLs, Testen, und Wartung. Es ist Technischer Überblick weist außerdem darauf hin, dass Stromkreise mit niedrigerer Spannung die gleichen Prinzipien verwenden, selbst wenn die Versorgungsunternehmen standardisiertere Regelungen anwenden.
Vor der Herstellung sollte ein Anschlussplan vorliegen
Der Kabelhersteller kann Schirmmaterial festlegen, Querschnitt, Widerstand, Baumaße, Übermantel, und Zubehörschnittstellendaten. Der Systemdesigner muss diese Eigenschaften mit dem Netzwerk verbinden, Route, Erdung, und Schutzstudie.
Ein vollständiger Zeitplan zeichnet normalerweise auf:
- Elektrisches System: Stromspannung, Frequenz, maximaler Laststrom, Phasengleichgewicht, Erdschlussstrom, Räumzeit, Erdungsmethode, und vorübergehender Basis.
- Kabeldaten: Leitergröße, Schirm- oder Mantelmaterial, metallischer Bereich, Widerstand, Kabeldurchmesser, Bildung, Abstand, und Parallelschaltungen.
- Routendaten: Abschnittslängen, gemeinsame Positionen, Kleeblatt- oder Flachzonen, Transpositionen, Kabelkreuzungen, und Erdnetzstandorte.
- Bindungsschema: beide Enden, Einzelpunkt, Mittelpunkt, oder kreuzgebundenes Diagramm mit Link-Box-Verbindungen und Beschriftungen.
- Schutz: SVL-Standort und Bewertungsbasis, Länge des Bondkabels, Isolationsniveau, Kontinuität der Erde, und Berührungsspannungsgrenzen.
- Überprüfung: Werksbildschirmdaten, Übermanteltests, Durchgangsprüfungen, Link-Box-Inspektion, Verbindungswiderstand, Etiketten, und Bestandszeichnungen.
Die Inbetriebnahme sollte das installierte Diagramm nachweisen
Ein korrekter Entwurf kann an einer gekreuzten Spur scheitern, eine unbeabsichtigte Erdverbindung, oder ein offener Durchgangsleiter. Bei der Inbetriebnahme sollte daher vor der Einspeisung die tatsächliche Topologie überprüft werden.
- Verfolgen Sie jeden Bildschirmabschnitt. Bestätigen Sie die Phasenidentität und jeden Link-Box-Anschluss anhand der genehmigten Zeichnung.
- Überprüfen Sie beabsichtigte und unbeabsichtigte Erdwege. Temporäre Bauanleihen, Drüsen, Rüstung, unterstützt, oder Messleitungen können das Design umgehen.
- Überprüfen Sie Kontinuität und Verbindungsqualität. Wenden Sie das Projektverfahren und die Akzeptanzkriterien auf Bildschirme an, Bonding-Leitungen, und Erdungsleiter.
- Testen Sie die Mantel- und Teilisolierung. Befolgen Sie die geltenden Kabelsystem- und Zubehörverfahren, ohne die Komponentengrenzen zu überschreiten.
- Überprüfen Sie SVLs und Leitungen. Standort bestätigen, Orientierung, Verbindungslänge, Isolierung, Umweltversiegelung, und Identifikation.
- Notieren Sie die endgültige Konfiguration. Linkpositionen beibehalten, Lesungen, Fotos, Abweichungen, und Genehmigungen mit der Inbetriebnahmeakte.
Bei späteren Wartungsarbeiten sollte die gleiche Topologie erhalten bleiben. Eine Linkbox befindet sich in einer Testposition, ein fehlgeschlagener SVL, Korrosion, Wassereintritt, oder eine nicht aufgezeichnete Erdung kann Verluste verändern und die Spannung abschirmen, ohne den Stromleiter zu wechseln.
Häufige Fragen zur MV-Schirmverklebung
Welche Methode liefert die höchste Strombelastbarkeit??
Keine Methode garantiert isoliert die höchste Projektbewertung. Einpunkt- und Kreuzverbundanordnungen können den Umlaufstromverlust reduzieren, aber thermische Streckenbedingungen, Wirbelverluste, Abschnittsbalance, Bildschirmdesign, und Betriebsgrenzen bestimmen immer noch das Ergebnis.
Kann der Kabelschirm an beiden Enden ungeerdet bleiben??
Dies ist kein normaler Standardwert für einen unter Spannung stehenden Mittelspannungskreis. Der metallische Schirm benötigt einen definierten Bezug, Fehlerstrompfad, Spannungsregelung, und Zubehörkoordination. Für besondere Vereinbarungen ist eine Systemstudie und ein genehmigtes Diagramm erforderlich.
Erfordert das Cross-Bonding, dass die Phasenleiter ihre Position ändern??
Durch die Kreuzbindung werden vor allem die Mantelverbindungen an den Trennpunkten vertauscht. Die Phasenleitervertauschung ist eine gesonderte Streckenentscheidung. Das Modell muss die tatsächliche Leiterbildung und etwaige physikalische Umsetzungen widerspiegeln.
Ist ein Mantelspannungsbegrenzer dasselbe wie eine Erdverbindung??
NEIN. Eine Erdverbindung stellt eine metallische Verbindung her. Ein SVL bleibt bei normaler Spannung nichtleitend und begrenzt die spezifizierte transiente Belastung. Die Auswahl erfordert eine Isolierungskoordination und Energieprüfungen.
Warum kann für einen kurzen MV-Einspeiser trotzdem eine Verbindungsberechnung erforderlich sein??
Hoher Strom, großer flacher Abstand, Parallelschaltungen, Schirme mit geringem Widerstand, Potenzialunterschiede zwischen Erde und Netz, oder strenge Berührungsspannungskriterien können auch auf einer kurzen Strecke von Bedeutung sein. Länge ist nur eine Eingabe.
Technische Schlussfolgerung
Die Schirmbindung von Mittelspannungskabeln ist eine elektrische und thermische Systementscheidung. Die beidseitige Verklebung steuert die Schirmspannung, kann jedoch einen wärmeerzeugenden zirkulierenden Strom erzeugen. Beim Single-Point-Bonding wird die normale Schleife entfernt, es entsteht jedoch ein Stehspannungs- und Fehlerpfadproblem. Die Kreuzverklebung gleicht diese Effekte über koordinierte Abschnitte hinweg aus, erfordert jedoch präzise Verbindungen, Linkboxen, Phaseneinstellung, SVLs, Testen, und Wartung.
Die vertretbare Methode besteht darin, Normalspannung und Verluste zu berechnen, Überprüfen Sie Fehler und vorübergehende Pflichten, Frieren Sie dann den Anschluss- und Inbetriebnahmeplan vor der Herstellung ein. Ein Verbindungsetikett ohne diese Eingaben vervollständigt die MV-Kabelspezifikation nicht.
Senden Sie das Kabelsystem und die Verbindungsbasis
Zur technischen Ausrichtung, Systemspannung bereitstellen, Frequenz, Last- und Erdschlussbetrieb, Erdungsmethode, Leiter- und Metallschirmdaten, Kabelbildung, Abstand, Strecken- und Abschnittslängen, gemeinsame Positionen, Parallelschaltungen, Erdnetzstandorte, vorgeschlagenes Verbindungsdiagramm, SVL-Anforderungen, Tests, Menge, und Ziel. XWA Power & Cable kann Kabelkonstruktions- und Schnittstellendokumente mit der genehmigten Systembasis abgleichen.