Kosketussuojan poikkipinnan vaikutus 60 - 400 kV suurjännitekaapelin kuormitettavuuteen

Abstract

Tässä Insinöörityössä on tutkittu suurjännitekaapelin kosketussuojan poikkipinta-alan vaikutusta kaapelin kuormitettavuuteen eri jännitetasoilla maa-asennuksessa kolmio- ja tasoasennuskuvioilla.

Työssä on aluksi tarkasteltu suurjännitekaapelin yleistä rakennetta sekä eri rakenneosien ominaisuuksia. Lisäksi on selvitetty maa-asennuksissa ympäristön sekä asennuskuvion ja kosketussuojan kytkentätavan vaikutusta kaapelin kuormitettavuuteen.

Työssä on esitetty yhtälöt kaapelin tehohäviöiden laskemiseksi. Näiden avulla voidaan laskea kaapelin jatkuvan tilan kuormitusvirta. Työssä on tarkasteltu mm. johtimissa ja kosketussuojissa syntyvien tehohäviöiden, dielektristen häviöiden sekä kaapelin rakenteen ja ympäristön lämpöresistanssin vaikutusta kuormitettavuuteen. Kuormitusvirran laskentayhtälöt perustuvat standardiin IEC 60287.

Työssä on laskettu samanrakenteisten kaapeleiden kuormitettavuudet 60, 110, 220 sekä 400 kV:n jännitetasoilla eri kosketussuojan poikkipinnoilla kosketussuojapiirin ollessa suljettu. Laskemiseen on käytetty Prysmian Oy:n SYSDES-nimistä tietokoneohjelmaa.

Tuloksista on laskettu kuormitettavuuden korjauskertoimet kupari- ja alumiinijohtimisille kaapeleille eri kosketussuojien poikkipinnoilla. Laskelmista saatuja tuloksia on analysoitu.

The purpose of this thesis is to examine how the different cross-sections of metallic screen affect the ampacity of the high-voltage cable at different voltage levels when the cables are buried and laid in trefoil or flat formation.

At first the essential structure and theory of the different components of high-voltage cable are introduced. Also, the effect of the cable formation, ambient environment and the bond-ing methods of the metallic screen to the cable current rating are examined.

Calculations of the cable power losses are introduced. These losses are affecting on the ampacity of the cable. Power losses in conductor and screen, dielectric losses and ther-mal resistances in the cable and the cable ambient are examined. All these calculations are based on IEC 60287.

Ampacity calculations are made for 60, 110, 220 and 400 kV voltage levels with different metallic screen cross-sections bonded at both ends. Current ratings are calculated with the Prysmian Ltds computer program, SYSDES.

The results of the current ratings are utilized to make correction factors for copper and aluminium conductors with different screen sizes. The calculation results have been ana-lyzed.