Чому підземні кабелі «вимагають більш високого ступеня компенсації реактивної потужності», ніж повітряні лінії?

Я читав аргументований аркуш для гігантських трансформаторів певної компанії, і натрапив на це речення:

Крім того, в деяких регіонах існуючі над головними лініями замінюються підземними кабелями, які потребують більш високого ступеня компенсації реактивної потужності .

Чому це?

Коротка відповідь: Підземний (U / G) кабель використовує коаксіальний із земляним екраном.

Отож саме білий ПЕ (поліетиленовий) матеріал збільшує підземну ємність, оскільки він відокремлює центральну серцевину та мідну оболонку талі, а не близькість фази до фазових ліній (хоча це має певний ефект).

Нижче - лише приклад з однофазної фази.

Конструкція кабелів розподілу енергії вдосконалювалася протягом десятиліть, і тепер вони мають історичний досвід того, що працює найкраще.

Вони використовують нееквіоксиальне сталевий сердечник з / без ізоляційного покриття. Це робить ємність лінії електропередачі незначною порівняно з коаксіальним кабелем, що використовується для U / G, оскільки лінія ізоляції на землю на порядок вище коаксіального кабелю.

Розглянута установка ABB має чудовий динамічний діапазон для обробки широкого діапазону корекції коефіцієнта потужності реактивного опору кабелів, який може включати коаксіальний U / G кабель O / H та XLPE.

• Шунтуючі реактори використовуються для компенсації ємності лінійного шунта при малому навантаженні або без навантаження для регулювання напруги.
• Серійні конденсатори часто використовуються для компенсації лінійного індуктивного реактиву з метою передачі більшої потужності та підвищення стабільності мережі

Верхній кабель (тривісний) без нагріву

• кожен 3 дротяний пучок несе однакову напругу для зменшення дугових та вітрових ефектів.

Підземний (а іноді і накладний) обшитий кабель (екранований кабель XLPE)

Cross Link екранований високовольтний кабель, який завжди використовується для підземних ліній електропередач.

Технічна підготовка

Ємність однофазної лінії електропередачі задається співвідношенням поділу та ефективним радіусом.

$C=\dfrac{2πε}{ln(\frac{D}{r})}$

Лінії O / H отримують перевагу від відстані між собою 2,3 або 4 провідника для збільшення сили від вітру та підвищення ефекту пробою від зменшеного радіусу розбіжності поля Е. Це знижує L і трохи піднімає C, але все ще дуже низьке значення C / км порівняно високий C / км коаксіального U / G кабелю через невеликий зазор r центрального провідника до коаксіального оболонки.

Нижче представлена модель телеграфу всіх ліній електропередач, включаючи мережу Ethernet, кабельне телебачення, телефонні лінії та мережі змінного та постійного струму. (за винятком шунтового витоку R тут нехтують)

Опір при постійному струмі не те саме, що розподілений опір, який впливає на відбиття і напруги напруги через порушення.

О / Н лінії часто тривісні, як зазначено вище.

Для кабелю O / H частота характеристик хвильового опору SIL становить 400 Ом, а U / G - 50 Ом = + / - 25%, залежно від коефіцієнта потужності та BIL.

Це робить струми напруги чорного пуску вищими для U / G кабелів, тому реактивність шунта потрібно регулювати.

Фотографії, які слід підписати.

Інший

Накладні кабелі O / H набагато дешевше придбати та встановити на кілометр, але частота ремонту вище через попадання блискавки, урагану та дерева. Але тоді їх також швидше і дешевше відремонтувати. Але дивлячись на спустошення в Пуерто-Рико та інших місцях з поганою інфраструктурою, життєвий цикл вартує переваги підземних силових кабелів U / G, незважаючи на більш високі сервісні витрати, витрати на кабель та витрати на ремонт, але при більш високих результатах MTBF (якщо це зроблено правильно) при менших витратах життєвого циклу. Екологічний стрес завжди впливає на це рішення.

Оскільки провідники підземних ліній укладаються ближче один до одного, ніж для повітряних ліній, то ємність вище. Ця ємність може приймати досить значний струм зарядки.

Між іншим, індуктивність, оскільки вони включають меншу площу петлі, нижча.

Питання: Чому підземні кабелі "вимагають більш високого ступеня компенсації реактивної потужності", ніж повітряні лінії?

Відповідь:

Тому що ємність підземних ліній для силових кабелів набагато вище, ніж ємність повітряних ліній.

Основні причини цього:

• Провід ближче один до одного.

• Провід знаходиться ближче до землі (в межах декількох дюймів).

Індуктивність також нижча.

Також тому, що (внаслідок вищезазначених характеристик) підземні лінії мають в 20-75 разів більший струм зарядки лінії, який має повітряна лінія (залежно від напруги лінії).

Джерело:

https://www.puc.nh.gov/2008IceStorm/ST&E%20Presentations/NEI%20Underground%20Presentation%2006-09-09.pdf

Крім того, якщо ви хочете детальніше ознайомитись із загальними характеристиками ліній електропередачі за допомогою математики, ви також можете оформити цей документ (інші також опублікували цей документ):

http://www.egr.unlv.edu/~eebag/TRANSMISSION%20LINES.pdf