XLPE 절연 전원 케이블: 등급 및 테스트

전압 정격 및 절연 수준

XLPE 절연 전원 케이블 are manufactured to defined voltage classes that specify the phase-to-phase and phase-to-ground withstand capabilities. The most common medium-voltage designations under IEC 60502-2 are 6/10 kV, 8.7/15 kV, 12/20 kV, and 18/30 kV, where the first figure represents the rated phase-to-ground voltage and the second the rated phase-to-phase voltage. A cable designated 8.7/15 kV must withstand a power-frequency test voltage of 5분 동안 30.5kV 공장 승인 테스트 중에 압출된 단열층의 무결성을 확인합니다.

올바른 전압 정격을 선택하려면 케이블을 시스템의 최대 연속 작동 전압 및 예상 접지 오류 기간에 맞춰야 합니다. 1초 이내에 접지 오류가 해결되는 12kV 시스템의 경우 일시적인 과전압을 고려하면 6/10kV 케이블의 크기가 작아질 수 있습니다. 절연 두께는 전압 등급에 따라 달라집니다. 일반적인 15kV XLPE 절연 전원 케이블의 특징 4.5mm XLPE 단열재 , 35kV 케이블은 이를 대략적으로 증가시킵니다. 8.4mm . 이 추가 두께는 케이블의 전체 직경, 굽힘 강성 및 설치 중에 필요한 인장 장력 계산에 직접적인 영향을 미칩니다.

전류 운반 용량 및 경감 요인

XLPE 절연 전원 케이블의 용량은 단일 고정 숫자가 아닙니다. 설치 방법, 주변 온도, 토양 열 저항률 및 주변 회로의 근접성에 따라 달라집니다. 직접 매설 등급의 3코어 240mm² 구리 XLPE 케이블은 다음을 수행할 수 있습니다. 90°C 도체 온도에서 480A 그러나 이 수치는 4개의 다른 부하 회로가 있는 덕트 뱅크에 케이블을 설치하고 토양 열 저항률이 가정된 1.0K·m/W가 아닌 1.2K·m/W인 경우 크게 떨어집니다.

아래 표에는 IEC 60364-5-52 지침에 따라 다양한 구성으로 설치된 XLPE 절연 전원 케이블에 적용되는 일반적인 경감 요인이 나와 있습니다.

여러 경감 요인의 누적 효과는 곱셈적입니다. 지면 온도가 상승한 4회로 덕트 뱅크의 케이블은 유효 전류용량이 다음과 같이 감소할 수 있습니다. 270A 이하 , 자유 공기 등급의 거의 절반에 불과합니다. 덕트 뱅크를 둘러싸는 시멘트 결합 모래 또는 특별히 가공된 그라우트와 같이 저항률이 낮은 열 백필 재료는 도체 단면적을 확대하지 않고 손실된 용량을 복구하기 위한 필수적인 완화 조치가 됩니다.

설치 공차 및 당김 한계

XLPE 절연 전원 케이블의 현장 설치에는 최소 굽힘 반경과 최대 인장 장력을 엄격하게 준수해야 합니다. 설치 중 단일 코어 XLPE 케이블의 최소 굽힘 반경은 일반적으로 다음과 같습니다. 케이블 전체 직경의 15배 3코어 케이블의 경우 12배로 증가합니다. 이 반경을 초과하면 XLPE 절연 구조에 돌이킬 수 없는 손상이 발생합니다. 내부 반경은 압축되고 외부 반경은 늘어납니다. 잠재적으로 작동 전압 하에서 부분 방전 지점으로 발전하는 미세 공극이 생성됩니다.

장력 제한을 당기면 케이블 포설 중 도체와 절연체가 기계적 손상으로부터 보호됩니다. 구리 도체 XLPE 케이블의 최대 인장 장력은 다음을 초과해서는 안 됩니다. 도체 단면적 제곱밀리미터당 50N . 300mm² 구리 도체의 경우 이는 허용되는 인장력이 15,000N에 해당합니다. 이 장력은 각 도관 굴곡에서 증가된 마찰을 포함하여 계획된 전체 당김 경로를 따라 계산되어야 합니다. 일반적으로 벤토나이트 또는 폴리머 기반 젤인 XLPE 재킷 재료와 호환되는 케이블 윤활제는 마찰 계수를 대략적으로 감소시킵니다. 0.25~0.35 , 필요한 당기는 힘을 실질적으로 낮춥니다. 케이블이 구부러진 도관 내부를 지탱하는 측벽 압력도 확인해야 합니다. 굽힘 반경 미터당 1,500N 절연 변형을 방지하기 위한 XLPE 케이블용.

종료 및 접합 관행

XLPE 절연 전원 케이블이 개폐 장치에 연결되거나 다른 케이블 섹션에 연결되는 지점은 모든 네트워크에서 통계적으로 가장 높은 오류 위치를 나타냅니다. 적절하게 실행된 종단은 공장에서 적용된 절연 스크린이 제공한 전기적 스트레스 제어를 재구성합니다. 스크린 컷백 지점은 높은 전기적 스트레스 영역을 생성하며, 스트레스 제어 튜브 또는 기하학적 스트레스 콘은 종단 길이를 따라 도체 전압에서 접지 전위까지 이 전위를 원활하게 등급화해야 합니다.

15kV XLPE 케이블의 열수축 종단에는 ​​체계적인 준비가 필요합니다. 외부 재킷을 제거하여 금속 실드를 노출시키고, 실드를 지정된 치수로 절단하고, 절연 스크린을 벗겨 깨끗한 XLPE를 노출시키고, 절연 표면을 종단 제조업체가 지정한 연마 입자로 매끄럽게 샌딩합니다. 스크린 제거 중 부주의한 칼 절단으로 인해 XLPE 표면에 남겨진 점수 표시는 부분 방전 시작 지점이 됩니다. 응력 제어 마스틱 또는 튜브는 일반적으로 제조업체가 지정한 거리만큼 스크린 가장자리와 겹쳐야 합니다. 15mm ~ 25mm , 표면 추적 없이 전기장 선이 부드럽게 굴절되도록 합니다. 설치 후 종단 러그는 도체 등급 및 단면에 일치하는 육각형 다이로 압착해야 하며, 러그 배럴과 구리 연선 사이의 기밀 냉간 용접을 달성하기 위해 충분한 압축을 가해야 합니다.

현장 테스트 및 시운전

XLPE 절연 전원 케이블을 설치한 후 전원을 공급하기 전에 테스트하는 것은 제작 결함, 운송 손상 및 종료 오류를 포착하는 최종 관문입니다. 새로운 중전압 XLPE 회로에 대해 승인된 시운전 테스트는 다음과 같습니다. 0.1Hz의 매우 낮은 주파수 정현파 , 30~60분 동안 적용됩니다. 8.7kV 위상 대 접지 정격을 갖는 15kV 케이블의 경우 VLF 테스트 전압은 일반적으로 다음과 같이 설정됩니다. 2.0 ~ 3.0U₀ , 대략 18kV ~ 26kV 피크에 해당합니다.

한때 표준 관행이었던 DC 고전위 테스트는 XLPE 절연 전원 케이블에 대해 포기되었습니다. 왜냐하면 케이블이 AC에 다시 연결된 후 서비스 오류를 촉발할 수 있는 절연체에 공간 전하를 축적하기 때문입니다. 여러 전압 단계에서 탄젠트 델타 측정과 결합된 VLF 테스트는 진단 기준을 제공합니다. 새롭고 건강한 XLPE 케이블은 아래의 tan 델타 값을 나타내야 합니다. 0.2 × 10⁻³ 전압 단계 간 변화가 최소화됩니다. 이 임계값을 초과하는 황갈색 델타 또는 연속적인 전압 레벨 사이의 단계적 증가를 나타내는 모든 케이블은 회로를 서비스하기 전에 조사 및 잠재적인 케이블 교체가 필요한 오염, 습기 침투 또는 압출 결함을 나타냅니다.

장기 노화 및 상태 모니터링

XLPE 단열재는 두 가지 주요 메커니즘, 즉 90°C 한계 또는 그 부근에서 지속적인 작동으로 인한 열 노화와 습기 및 전기적 스트레스가 있는 경우 수목 성장을 통해 성능이 저하됩니다. 최신 XLPE 화합물에는 수목 지연 첨가제가 포함되어 있지만 1990년대 이러한 제제가 널리 채택되기 전에 제조된 케이블은 여전히 ​​취약한 상태로 남아 있습니다. 상태 모니터링 프로그램은 부분 방전 매핑과 유전체 분광학을 사용하여 노화된 XLPE 절연 전원 케이블이 서비스에 실패하기 전에 이를 식별합니다.

종단의 용량성 커플러 또는 케이블 접지 연결 주변의 고주파 변류기를 사용하여 수행되는 부분 방전 측정은 5~10피코쿨롱 . 부분방전 개시전압이 동작전압의 1.3배 이하인 케이블은 향후 1~3년 내에 고장이 발생할 수 있는 상황에 가까워지고 있다. 중요한 회로의 경우 스위치기어 종단에 영구적으로 설치된 온라인 부분 방전 모니터링 시스템은 XLPE 절연 전원 케이블 상태를 지속적으로 감시하여 방전 활동의 크기나 반복 속도가 변할 때 경보를 발생시킵니다. 이 데이터를 통해 자산 관리자는 생산이나 서비스 제공을 중단시키는 긴급 결함에 대응하기보다는 케이블 교체를 위한 계획된 중단 일정을 계획할 수 있습니다.