MV cable screen bonding controls three connected outcomes: induced screen voltage, current circulating in the metallic screen, and the path available for earth-fault current. Both-end bonding keeps screen voltage near earth potential but can add circulating-current loss. Single-point bonding breaks the steady-state loop but allows voltage to rise toward the open end. Cross-bonding divides the route into coordinated sections so induced voltages largely cancel.
No method is universally best. The selection depends on circuit length, rryma e ngarkesës, phase formation, ndarje, screen resistance, detyre e dheut, rregullimi i tokëzimit, allowable touch voltage, cable rating, vendndodhjet e përbashkëta, dhe strategjinë e mirëmbajtjes.
Së pari ndani ekranin metalik nga ekrani gjysmëpërçues
Një kabllo MV e ekstruduar zakonisht ka ekrane përcjellëse dhe izoluese të bëra nga komponime gjysmëpërçuese. Këto shtresa formojnë fushën elektrike në kufijtë e izolimit. Ata nuk janë komponentë të lidhur përmes kutive të lidhjeve.
Sistemi i lidhjes vepron në shtresën metalike. Ajo shtresë mund të përdorë tela bakri, shirit bakri, një neutrale koncentrike, ose një këllëf metalik i vazhdueshëm. Dokumentet e projektit përdoren shpesh ekran, mburojë, dhe këllëf ndryshe. Prandaj, diagrami i lidhjes duhet të identifikojë përbërësin aktual metalik, prerja tërthore e saj, rezistencës, detyrë faji, dhe ndërfaqet aksesore.
Udhëzuesi ekzistues XWA për Llojet e ekranit të kabllove MV shpjegon dallimet e ndërtimit. Lidhja fillon pasi dizenjimi metalik dhe detyra e defektit të tokës janë njohur.
Why voltage appears on a grounded cable screen
Alternating conductor current creates a changing magnetic field. That field links the metallic screen and induces a longitudinal voltage. Its magnitude and phase depend on conductor current, frekuenca, cable spacing, trefoil or flat formation, screen position, gjatësia e rrugës, qarqet paralele, and nearby metallic paths.
A ground connection at one location fixes that point near local earth potential. It does not remove induction along the full route. If the screen also connects to earth at another location, the two connections close a conducting loop. The induced voltage can then drive circulating current through the screen, lidhjen e plumbave, lidhjet e tokës, and connected metallic parts.
These losses matter because they generate heat. IEC 60287-1-1 includes sheath and armor losses in steady-state current-rating calculations. IEC 60287-1-2 makes the trade-off explicit for single-core circuits: significant circulating current can occur with both-end bonding, while single-point or cross-bonded arrangements avoid that closed-loop component when correctly designed.
Both-end bonding favors voltage control but creates a loop
Both-end bonding, also called solid or multiple-point bonding in some documents, connects the metallic screens to earth at both route ends. Intermediate earth points may also appear in a multiple-point arrangement. The grounded connections limit steady-state screen-to-earth voltage along the cable.
The same connections form a closed loop. Induced voltage drives current around that loop during normal load operation. The resulting screen loss increases total cable-system heat and can reduce permissible conductor current. The effect is not a fixed percentage. It changes with cable spacing, formimi, screen resistance, load balance, rregullimi i qarkut, and earth-path impedance.
| Both-end bonding characteristic | Engineering consequence | Required check |
|---|---|---|
| Earth connection at both ends. | Screen voltage remains controlled relative to local earth. | Earth potential difference, bonding-lead duty, and touch-voltage basis. |
| Closed metallic loop. | Load current can produce screen circulating current and heat. | IEC 60287 loss calculation and resulting ampacity. |
| Continuous fault-current path. | The screen system participates in earth-fault return according to the network design. | Screen area, connection resistance, rryma e prishjes së tokës, dhe koha e pastrimit. |
| Koncepti i thjeshtë i lidhjes. | Mund të nevojiten më pak nyje dhe transpozime të veçanta. | Vazhdimësia e ndërtuar si dhe shmangia e shtigjeve të padëshiruara paralele. |
Lidhja në të dy skajet mund të mbetet praktike për qarqet më të shkurtra TM ose rrugët ku humbjet e llogaritura mbeten të pranueshme. Vetëm gjatësia nuk vendos metodën. Një qark kompakt me tre fletë dhe një qark i sheshtë me distancë të gjerë me gjatësi të barabartë mund të prodhojë tensione dhe humbje të ndryshme të induktuara.
Lidhja me një pikë heq shtegun e qarkullimit në gjendje të qëndrueshme
Lidhja me një pikë tokëzon qëllimisht ekranin metalik në një pikë. Fundi tjetër mbetet i izoluar nga toka në funksionim normal. Pa një lidhje të dytë të qëllimshme, Ekrani nuk ka rrugë të mbyllur për rrymë normale qarkulluese.
Kompensimi është tensioni i qëndrueshëm. Screen-to-earth voltage increases with distance from the bonded point and reaches its highest normal value near the insulated end. The design must check that voltage against sheath insulation, ndërfaqet e përbashkëta dhe fundore, accessible metalwork, touch-voltage criteria, and the selected sheath voltage limiter where one is required.
A sheath voltage limiter is not a normal earth bond. It limits transient overvoltage by conducting above its protective level. Tensioni i tij i vazhdueshëm, detyrë energjitike, sjellja e përkohshme e mbitensionit, lead length, koordinimi i izolimit, and failure mode belong to the project study.
The fault path still needs a deliberate design
Breaking the normal screen loop does not remove the need for an earth-fault return path. A parallel earth continuity conductor may connect the earth grids at both ends. Its location and transposition affect induced voltage and current. The design must also consider fault-current sharing among screens, the continuity conductor, earth electrodes, structural metal, and other parallel paths.
Single-point bonding can use end-point bonding or midpoint bonding. Midpoint bonding divides the route so induced voltage rises toward both ends, which can reduce the maximum standing voltage for the same total length. It also changes joint, link-box, and earth-continuity arrangements.
Cross-bonding cancels voltage across three coordinated sections
Cross-bonding divides a three-phase route into three minor sections. At sectionalizing joints, the metallic screens cross-connect so each screen occupies a different induced-voltage position in each section. One set of three minor sections forms a major section.
When section lengths, cable formation, renditja e fazave, and loading are sufficiently balanced, the three induced screen-voltage phasors largely cancel over the major section. This limits end voltage while avoiding most circulating current associated with solid bonding.
Cancellation is not automatic. Unequal section lengths, different spacing, a formation change, parallel-circuit asymmetry, phase transposition errors, or an incorrect link-box connection leaves residual voltage. Cross-bonding therefore needs a route model and a connection schedule, not only a note on the cable datasheet.
| Cross-bonding input | Pse ka rëndësi | Evidence needed |
|---|---|---|
| Minor-section lengths. | Unequal induced-voltage contributions reduce cancellation. | Approved route and joint-position schedule. |
| Phase and sheath sequence. | A wrong cross-connection defeats the intended phasor sum. | Link-box diagram, etiketat, and continuity record. |
| Cable formation and spacing. | Trefoil, flat, and transitions change mutual inductive coupling. | Route cross-sections and installation survey. |
| SVL arrangement. | Transient protection depends on insulation coordination and lead geometry. | Study, component data, and installed connection check. |
| Earth continuity. | Fault-current return must remain available across sectionalized screens. | Earthing diagram and fault-duty calculation. |
Cross-bonding often serves longer, higher-capacity single-core circuits, but it is not automatically justified for every MV feeder. Its thermal benefit must exceed the extra joints, kutitë e lidhjeve, design work, installation control, testimi, dhe barra e mirëmbajtjes.
Zgjedhja ndryshon vlerësimin e rrymës së kabllit
Një studim i vlerësimit aktual duhet të përdorë konfigurimin e përzgjedhur të lidhjes në vend që ta shtojë atë pasi të jetë fiksuar madhësia e përcjellësit. Humbjet e ekranit bëhen pjesë e bilancit termik. Lidhja në të dy skajet mund të ulë ampacitetin përmes humbjes së rrymës qarkulluese. Sistemet me një pikë dhe të ndërlidhura mund ta zvogëlojnë atë humbje, por mund të mbeten vorbull dhe humbje të tjera metalike.
Modeli i vlerësimit gjithashtu ka nevojë për kushte të rrugës. Rezistenca termike e tokës, rregullimi i kanaleve, temperatura e ambientit, thellësia e varrimit, cable spacing, faktori i ngarkesës, qarqet fqinje, dhe supozimet e tharjes mund të dominojnë rezultatin përfundimtar. Një ndryshim i lidhjes nuk mund të kompensojë një model të gabuar të rrugës termike.
Të Kabllo rryme TM ndërtimi dhe tensioni specifik 15kabllo kV faqe ofron kontekstin e produktit. Vlerësimi i projektit ka ende nevojë për ekranin aktual, rrugës, formimi, and bonding data.
Bonding design must cover normal, faji, and transient conditions
Normal operation determines standing voltage and circulating losses. Earth faults determine screen, bonding-lead, earth-continuity, and connection duty. Switching events and lightning can impose transient voltage across sectionalized sheaths and link-box components.
Local earth potential rise also matters. Two cable ends may connect to earth grids that do not remain at the same potential during a fault. A bonding design that considers induced voltage alone can miss stress transferred from one substation earth system to another.
The CIGRE B1.50 review treats the bonding system as a lifecycle system that includes screens or sheaths, blindimi, insulating jackets, lidhjen e plumbave, kutitë e lidhjeve, SVL-të, testimi, dhe mirëmbajtjen. E saj technical overview also notes that lower-voltage circuits use the same principles, edhe kur shoqëritë zbatojnë marrëveshje më të standardizuara.
Duhet të ekzistojë një plan lidhjeje përpara prodhimit
Fabrika e kabllove mund të përcaktojë materialin e ekranit, prerje tërthore, rezistencës, dimensionet e ndërtimit, mbështjellës, dhe të dhënat e ndërfaqes shtesë. Projektuesi i sistemit duhet t'i lidhë ato veti me rrjetin, rrugës, tokëzimin, dhe studimi i mbrojtjes.
Një orar i plotë normalisht regjistron:
- Sistemi elektrik: tensionit, frekuenca, rryma maksimale e ngarkesës, bilanci fazor, rryma e prishjes së tokës, koha e pastrimit, metoda e tokëzimit, dhe bazë kalimtare.
- Të dhënat e kabllove: madhësia e përcjellësit, material ekrani ose këllëfi, zonë metalike, rezistencës, diametri i kabllit, formimi, ndarje, dhe qarqet paralele.
- Të dhënat e itinerarit: gjatësitë e seksioneve, pozicionet e përbashkëta, trefletë ose zona të sheshta, transpozicionet, kalimet e kabllove, dhe vendndodhjet e rrjetit tokësor.
- Skema e lidhjes: të dy skajet, me një pikë, pika e mesit, ose diagramë të ndërlidhur me lidhje dhe etiketa të kutisë së lidhjes.
- Mbrojtja: Vendndodhja e SVL dhe baza e vlerësimit, gjatësia lidhëse-plumb, niveli i izolimit, vazhdimësia e tokës, dhe kufijtë e tensionit të prekjes.
- Verifikimi: factory screen data, testet e mbulesës, continuity checks, link-box inspection, connection resistance, etiketat, and as-built drawings.
Commissioning should prove the installed diagram
A correct design can fail through one crossed lead, one unintended earth connection, or one open continuity conductor. Commissioning should therefore verify the actual topology before energization.
- Trace every screen section. Confirm phase identity and each link-box terminal against the approved drawing.
- Check intentional and unintended earth paths. Temporary construction bonds, gjëndrat, forca të blinduara, mbështet, or test leads can bypass the design.
- Verify continuity and connection quality. Apply the project procedure and acceptance criteria to screens, lidhjen e plumbave, and earth-continuity conductors.
- Test the oversheath and sectional insulation. Follow the applicable cable-system and accessory procedure without exceeding component limits.
- Inspect SVLs and leads. Confirm location, orientation, gjatësia e lidhjes, izolim, environmental sealing, and identification.
- Record the final configuration. Keep link positions, readings, photos, devijimet, and approvals with the commissioning file.
Later maintenance should preserve the same topology. A link box left in a test position, a failed SVL, korrozioni, hyrja e ujit, or an unrecorded earth bond can change losses and screen voltage without changing the power conductor.
Common questions about MV screen bonding
Which method gives the highest ampacity?
No method guarantees the highest project rating in isolation. Single-point and cross-bonded arrangements can reduce circulating-current loss, but route thermal conditions, eddy losses, section balance, dizajni i ekranit, and operational limits still control the result.
Can the cable screen remain ungrounded at both ends?
That is not a normal default for an energized MV circuit. The metallic screen needs a defined reference, rrugë defekti-rrymë, kontrollin e tensionit, and accessory coordination. Special arrangements require a system study and approved diagram.
Does cross-bonding require phase conductors to change position?
Cross-bonding primarily transposes the sheath connections at sectionalizing points. Phase-conductor transposition is a separate route decision. The model must reflect the actual conductor formation and any physical transposition.
Is a sheath voltage limiter the same as an earth link?
Nr. An earth link provides a metallic connection. An SVL remains non-conducting at normal voltage and limits specified transient stress. Its selection requires insulation coordination and energy-duty checks.
Why can a short MV feeder still need a bonding calculation?
High current, wide flat spacing, qarqet paralele, low-resistance screens, earth-grid potential differences, or strict touch-voltage criteria can matter even on a short route. Length is only one input.
Konkluzioni inxhinierik
MV cable screen bonding is an electrical and thermal system decision. Both-end bonding controls screen voltage but can create heat-producing circulating current. Single-point bonding removes the normal loop but creates a standing-voltage and fault-path problem. Cross-bonding balances those effects across coordinated sections but demands accurate joints, kutitë e lidhjeve, phasing, SVL-të, testimi, dhe mirëmbajtjen.
The defensible method is to calculate normal voltage and losses, verify fault and transient duties, then freeze the connection and commissioning schedule before manufacture. Një etiketë lidhëse pa këto hyrje nuk plotëson një specifikim të kabllit TM.
Dërgoni sistemin kabllor dhe bazën e lidhjes
Për harmonizimin teknik, siguroni tensionin e sistemit, frekuenca, ngarkesa dhe detyrat e tokës, metoda e tokëzimit, të dhënat e përcjellësit dhe të ekranit metalik, cable formation, ndarje, gjatësitë e rrugës dhe seksioneve, pozicionet e përbashkëta, qarqet paralele, vendndodhjet e rrjetit tokësor, Diagrami i propozuar i lidhjes, Kërkesat SVL, testet, sasia, dhe destinacioni. Fuqia XWA & Kablloja mund të rreshtojë dokumentet e ndërtimit dhe ndërfaqes së kabllove me bazën e miratuar të sistemit.