ในกริดพลังงาน 10kV เมื่อเกิดความผิดปกติของการต่อสายดินเฟสเดียวแรงดันไฟฟ้าของเฟสที่ไม่ผิดพลาดจะเพิ่มขึ้นเป็นแรงดันไฟฟ้าเส้น (10kV) ทำไมไม่เลือก 10kV สำหรับสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าขนาดกลาง u ₀ แต่ 8.7kV? ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับพื้นฐานทางเทคนิคดังต่อไปนี้:
1. คำจำกัดความของสายเคเบิล MVแรงดันไฟฟ้า
ในมาตรฐานแรงดันไฟฟ้าที่จัดอันดับของสายเคเบิลมักจะแสดงเป็น U ₀/u (UM):
U ₀: แรงดันไฟฟ้าเฟสเดี่ยวถึงกราวด์ (แรงดันไฟฟ้าเฟส)
U: แรงดันไฟฟ้าสองเฟส (แรงดันไฟฟ้าบรรทัด)
อืม: แรงดันไฟฟ้าสูงสุด
สำหรับสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าขนาดกลาง 8.7/15kV:
U ₀ =8. 7kv (แรงดันไฟฟ้าเฟสเดียวถึงกราวด์)
u =15 kv (แรงดันไฟฟ้าจัดอันดับระหว่างสองเฟส)
อืม =17. 5kV (แรงดันไฟฟ้าสูงสุด)
2. กำหนดแรงดันเฟสเฟสที่กำหนดไว้ที่ 8.7kV ได้อย่างไร?
แรงดันไฟฟ้าเฟสที่ได้รับการจัดอันดับ U ₀ของสายเคเบิลไม่ได้ถูกเลือกโดยตรงตามแรงดันไฟฟ้าสูงสุดทันทีภายใต้เงื่อนไขความผิดพลาด (เช่น 10kV) แต่ได้รับการพิจารณาอย่างละเอียดตามแรงดันไฟฟ้าปกติของระบบและเงื่อนไขความผิดพลาด:
(1) ขึ้นอยู่กับสถานะการทำงานปกติของระบบ
ภายใต้เงื่อนไขการทำงานปกติ:
แรงดันไฟฟ้าเฟสของระบบ 10kV u ₀ =10 kv/√ 3 ≈ 5.77kV
ถ้าสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางใช้ 8.7kV เป็น U ₀หมายความว่าระยะขอบการออกแบบฉนวนของสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้ากลางสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าปกติมาก
(2) พิจารณาการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าในระหว่างความผิดต่อสายดินเฟสเดี่ยว
เมื่อเกิดความผิดพลาดบนพื้นฐานเฟสเดียวแรงดันเฟสของเฟสที่ไม่ผิดพลาดจะเพิ่มขึ้นถึงระดับแรงดันไฟฟ้าของเส้น (10kV)
อย่างไรก็ตามการออกแบบฉนวนกันความร้อนของสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้ากลางไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเลือกแรงดันไฟฟ้าความผิดพลาดระยะสั้นทั้งหมด แต่ควรคำนึงถึงสภาพการทำงานปกติเวลาทนต่อความผิดปกติและความเสถียรในระยะยาว
U ₀ของ 8.7kV นั้นเพียงพอแล้วเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เชื่อถือได้ของสายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางในระหว่างความผิดพลาดในขณะที่พิจารณาทั้งเศรษฐกิจและความปลอดภัย
(3) มาร์จิ้นความปลอดภัยที่สอดคล้อง
มาตรฐานสากลเช่น IEC 60502-2 และ GB/T 12706.2 กำหนดว่า:
สายเคเบิลแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางที่มีแรงดันไฟฟ้า 8.7/15kV พร้อม U ₀ =8 7kV สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้า 8.7kV เป็นเวลานาน
ในกรณีของความผิดพลาดระยะสั้น (เช่นความผิดพลาดของพื้นดินเฟสเดียว) สายเคเบิลแรงดันไฟฟ้ากลางสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าระยะสั้นที่สูงกว่า 8.7 kV แต่ไม่จำเป็นต้องตั้งค่า U ₀เป็น 10 kV โดยตรง
3. ทำไมไม่เลือก 10kV โดยตรงเป็น U ₀?
หากสายเคเบิลถูกเลือกโดยตรงเป็น u ₀ =10 kv แม้ว่ามันอาจดูเหมือนจะปรับปรุงการทนต่อความผิดพลาด แต่ก็ไม่เหมาะสมในวิศวกรรมที่ใช้งานได้จริงเนื่องจากเหตุผลดังต่อไปนี้:
(1) ระยะขอบฉนวนนั้นเพียงพอแล้ว
ความหนาของฉนวนและความแข็งแรงไดอิเล็กตริกของสายเคเบิลที่มีแรงดันไฟฟ้า 8.7/15kV ได้รับการออกแบบมาเพื่อทนต่อการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าในระหว่างความผิดปกติของการต่อสายดินเฟสเดียวโดยไม่ส่งผลต่อการทำงานที่ปลอดภัย
หาก U ₀เพิ่มขึ้นเป็น 10kV หมายความว่าชั้นฉนวนจะต้องมีความหนามากขึ้นเพิ่มต้นทุนการผลิตและอัตรากำไรขั้นต้นดังกล่าวไม่จำเป็นในวิศวกรรมจริง
(2) การพิจารณาทางเศรษฐกิจ
การเพิ่มความหนาของชั้นฉนวนไม่เพียง แต่เพิ่มต้นทุนการผลิต แต่ยังเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและน้ำหนักของสายเคเบิลซึ่งส่งผลต่อความยากลำบากในการวางสายเคเบิลและเพิ่มค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างและการบำรุงรักษา
ในปัจจุบันการออกแบบ 8.7kV มีความน่าเชื่อถือเพียงพอและไม่จำเป็นต้องเพิ่มค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม
(3) มาตรฐานวิศวกรรมแบบครบวงจร
มาตรฐานสากล (IEC, GB) โดยทั่วไปใช้ 8.7/15kV เป็นเกรดสายเคเบิลที่แนะนำสำหรับกริดพลังงาน 10kV การใช้สายเคเบิล 10kV U ₀จะส่งผลให้เข้ากันไม่ได้กับมาตรฐานที่มีอยู่และส่งผลกระทบต่อการใช้งานทางวิศวกรรม
โดยสรุปการเลือกสายเคเบิลที่มีข้อมูลจำเพาะ 8.7/15kV ในตารางพลังงาน 10kV เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดที่ได้รับการตรวจสอบผ่านการปฏิบัติระยะยาว