케이블의 전기 용량

케이블 네트워크에서 또는 AC 전압의 영향을 받아 DC 전압을 켜거나 끌 때 항상 용량성 전류가 발생합니다. 장기 용량성 전류는 교류 전압의 영향을 받는 케이블의 절연체에만 존재합니다. 정전류 전도는 항상 존재하며 정전류가 케이블 절연에 적용됩니다. 케이블 용량, 이 특성의 물리적 의미에 대한 자세한 내용은 이 기사에서 설명합니다.

물리학의 관점에서 단단한 원형 케이블은 본질적으로 원통형 커패시터입니다. 그리고 내부 원통형 판의 전하 값을 Q로 취하면 표면 단위당 다음 공식으로 계산할 수있는 전기량이 있습니다.

여기서 e는 케이블 절연체의 유전 상수입니다.

기본 정전기학에 따르면 반지름 r에서 전계 강도 E는 다음과 같습니다.

그리고 중심에서 어느 정도 떨어진 케이블의 내부 원통형 표면을 고려하고 이것이 등전위 표면이 될 경우 이 표면의 단위 면적당 전계 강도는 다음과 같습니다.

케이블 절연체의 유전 상수는 작동 조건과 사용되는 절연체 유형에 따라 크게 달라집니다. 따라서 가황고무의 유전상수는 4~7.5, 함침 케이블 페이퍼의 유전상수는 3~4.5이다. 아래에서 유전 상수, 즉 정전 용량이 온도와 어떻게 관련되어 있는지 보여줍니다.

Kelvin의 미러 방법을 살펴보겠습니다. 실험 데이터는 케이블 커패시턴스 값의 대략적인 계산을 위한 공식만 제공하며 이러한 공식은 정반사 방법을 기반으로 얻습니다. 이 방법은 값 Q로 충전된 무한히 긴 얇은 와이어 L을 둘러싸는 원통형 금속 쉘이 반대로 충전된 와이어 L1과 같은 방식으로 이 와이어에 영향을 미치는 위치를 기반으로 하지만 다음을 제공합니다.

직접 커패시턴스 측정은 측정 방법에 따라 다른 결과를 제공합니다. 이러한 이유로 케이블 용량은 대략 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

• Cst - 연속적인 전류 측정과 후속 비교로 얻은 정적 정전 용량

• Seff는 다음 공식에 따라 교류로 테스트할 때 전압계 및 전류계 데이터에서 계산되는 유효 커패시턴스입니다. Сeff = Ieff /(ωUeff)

• C는 테스트 중 최대 전하 대 최대 전압의 비율로 오실로그램 분석에서 얻은 실제 정전 용량입니다.

실제로 케이블의 실제 커패시턴스의 C 값은 절연 파괴의 경우를 제외하고 거의 일정하므로 전압 변화가 케이블 절연의 유전 상수에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.

그러나 유전 상수에 대한 온도의 영향이 실현되고 온도가 증가함에 따라 5%로 감소하므로 케이블의 실제 커패시턴스 C가 감소합니다. 이 경우 실제 용량은 전류의 주파수 및 모양에 의존하지 않습니다.

40 ° C 미만의 온도에서 케이블의 정적 용량 Cst는 실제 용량 C의 값과 일치하며 이는 함침 희석으로 인한 것입니다. 더 높은 온도에서는 정적 용량 Cst가 증가합니다.성장의 특성은 그래프에 표시되어 있으며 곡선 3은 온도 변화에 따른 케이블의 정적 용량 변화를 보여줍니다.

유효 커패시턴스 Ceff는 전류 모양에 크게 의존합니다. 순수한 정현파 전류는 유효 정전 용량과 실제 정전 용량이 일치합니다. 날카로운 전류 형태는 유효 용량을 1.5배 증가시키고, 무딘 전류 형태는 유효 용량을 감소시킵니다.

유효 용량 Ceff는 전기 네트워크의 중요한 특성을 결정하므로 실질적으로 중요합니다. 케이블이 이온화되면 유효 커패시턴스가 증가합니다.

아래 그래프에서:

1 - 온도에 대한 케이블 절연 저항의 의존성;

2 — 온도에 대한 케이블 절연 저항의 대수;

3 - 온도에 대한 케이블의 정적 용량 Cst 값의 의존성.

케이블 절연체의 생산 품질 관리 중에 건조 보일러에서 진공 함침 공정을 제외하고 용량은 실질적으로 결정적이지 않습니다. 저전압 네트워크의 경우 커패시턴스도 그다지 중요하지 않지만 유도 부하의 역률에 영향을 미칩니다.

그리고 고전압 네트워크에서 작업할 때 케이블의 용량은 매우 중요하며 전체 설비 작동 중에 문제를 일으킬 수 있습니다. 예를 들어 작동 전압이 20,000볼트와 50,000볼트인 설비를 비교할 수 있습니다.

15.5km와 35.6km의 거리에 대해 파이의 코사인이 0.9인 10MVA를 전송해야 한다고 가정해 보겠습니다. 첫 번째 경우 와이어의 단면적은 허용되는 가열을 고려하여 185 sq. Mm을 선택하고 두 번째는 70 sq. Mm을 선택합니다. 오일 충전 케이블이 있는 미국 최초의 132kV 산업 설비는 다음과 같은 매개변수를 가졌습니다. 11.3A/km의 충전 전류는 오버헤드의 유사한 매개변수보다 25배 높은 1490kVA/km의 충전 전력을 제공합니다. 비슷한 전압의 전송선.

용량 측면에서 첫 번째 단계의 시카고 지하 설치는 14MVA의 병렬 연결된 전기 커패시터와 유사한 것으로 입증되었으며 뉴욕시에서는 용량성 전류 용량이 28MVA에 도달했으며 전송 전력은 98MVA였습니다. 케이블의 작동 용량은 킬로미터당 약 0.27 패럿입니다.

부하가 가벼울 때 무부하 손실은 정확히 줄 열을 발생시키는 용량성 전류에 의해 발생하며, 최대 부하는 발전소의 보다 효율적인 운영에 기여합니다. 무부하 네트워크에서 이러한 무효 전류는 발전기의 전압을 낮추기 때문에 설계에 특별한 요구 사항이 부과됩니다.용량성 전류를 줄이기 위해 예를 들어 케이블 테스트 중에 고전압 전류의 주파수가 증가하지만 이는 구현하기 어렵고 때로는 유도 리액터로 케이블을 충전하는 데 의존합니다.

따라서 케이블에는 항상 용량성 전류를 결정하는 용량 및 접지 저항이 있습니다. 380V 공급 전압에서 케이블 R의 절연 저항은 0.4MΩ 이상이어야 합니다. 케이블 C의 용량은 케이블의 길이, 설치 방법 등에 따라 다릅니다.

비닐 절연이 있는 3상 케이블, 최대 전압 600V 및 네트워크 주파수 50Hz의 경우 전류 전달 전선의 단면적과 길이에 대한 용량성 전류의 의존성이 그림에 나와 있습니다. 케이블 제조업체의 사양 데이터를 사용하여 용량성 전류를 계산해야 합니다.

용량성 전류가 1mA 이하이면 드라이브 작동에 영향을 미치지 않습니다.

접지된 네트워크에서 케이블 용량은 중요한 역할을 합니다. 접지 전류는 용량성 전류에 거의 정비례하므로 케이블 자체의 정전 용량에 비례합니다. 따라서 대도시 지역에서는 거대한 도시 네트워크의 지류가 막대한 가치에 도달합니다.

이 짧은 자료가 케이블 용량, 전기 네트워크 및 설치 작업에 미치는 영향, 이 케이블 매개변수에 주의를 기울여야 하는 이유에 대한 일반적인 아이디어를 얻는 데 도움이 되었기를 바랍니다.