केबलची विद्युत क्षमता

केबल नेटवर्कमध्ये किंवा एसी व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली डीसी व्होल्टेज चालू किंवा बंद करताना, कॅपेसिटिव्ह करंट नेहमी येतो. दीर्घकालीन कॅपेसिटिव्ह प्रवाह केवळ वैकल्पिक व्होल्टेजच्या प्रभावाखाली केबल्सच्या इन्सुलेशनमध्ये अस्तित्वात आहे. सतत विद्युत प्रवाह नेहमीच अस्तित्वात असतो आणि केबल इन्सुलेशनवर स्थिर प्रवाह लागू केला जातो. केबलच्या क्षमतेबद्दल अधिक तपशीलवार, या वैशिष्ट्याच्या भौतिक अर्थाबद्दल आणि या लेखात चर्चा केली जाईल.

भौतिकशास्त्राच्या दृष्टिकोनातून, एक घन गोलाकार केबल मूलत: एक दंडगोलाकार कॅपेसिटर आहे. आणि जर आपण आतील दंडगोलाकार प्लेटच्या चार्जचे मूल्य Q म्हणून घेतले, तर त्याच्या पृष्ठभागाच्या प्रत्येक युनिटमध्ये वीजेचे प्रमाण असेल ज्याची गणना सूत्राद्वारे केली जाऊ शकते:

येथे e केबल इन्सुलेशनचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक आहे.

मूलभूत इलेक्ट्रोस्टॅटिक्सनुसार, r त्रिज्यावरील विद्युत क्षेत्राची ताकद E समान असेल:

आणि जर आपण केबलच्या मध्यभागापासून काही अंतरावर असलेल्या आतील दंडगोलाकार पृष्ठभागाचा विचार केला आणि ही समतुल्य पृष्ठभाग असेल, तर या पृष्ठभागाच्या प्रति युनिट क्षेत्रामध्ये विद्युत क्षेत्राची ताकद समान असेल:

केबल इन्सुलेशनचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक ऑपरेटिंग परिस्थिती आणि वापरलेल्या इन्सुलेशनच्या प्रकारावर अवलंबून मोठ्या प्रमाणात बदलतो. अशाप्रकारे, व्हल्कनाइज्ड रबरचा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक 4 ते 7.5 असतो आणि गर्भित केबल पेपरमध्ये 3 ते 4.5 डायलेक्ट्रिक स्थिरांक असतो. खाली डायलेक्ट्रिक स्थिरांक आणि त्यामुळे कॅपॅसिटन्स तापमानाशी कसे संबंधित आहेत हे दाखवले जाईल.

केल्विनच्या मिरर पद्धतीकडे वळू. प्रायोगिक डेटा केबल कॅपेसिटन्स मूल्यांच्या अंदाजे गणनासाठी फक्त सूत्रे देतो आणि ही सूत्रे स्पेक्युलर रिफ्लेक्शन पद्धतीच्या आधारे प्राप्त केली जातात. ही पद्धत अशा स्थितीवर आधारित आहे की क्यू मूल्यावर चार्ज केलेल्या असीम लांब पातळ वायर L च्या सभोवतालचा एक दंडगोलाकार धातूचा कवच या वायरला L1 विरुद्ध चार्ज केलेल्या वायर प्रमाणेच प्रभावित करतो, परंतु प्रदान केले आहे की:

डायरेक्ट कॅपेसिटन्स मापन वेगवेगळ्या मापन पद्धतींसह भिन्न परिणाम देतात. या कारणास्तव, केबलची क्षमता ढोबळपणे विभागली जाऊ शकते:

• Cst — स्टॅटिक कॅपेसिटन्स, जे त्यानंतरच्या तुलनेसह सतत चालू मोजमापाने प्राप्त होते;

• सेफ हे प्रभावी कॅपॅसिटन्स आहे, ज्याची गणना व्होल्टमीटर आणि अॅमीटर डेटावरून केली जाते जेव्हा सूत्रानुसार पर्यायी प्रवाहाची चाचणी केली जाते: Сeff = Ieff /(ωUeff)

• C ही वास्तविक कॅपेसिटन्स आहे, जी चाचणी दरम्यान जास्तीत जास्त चार्ज आणि कमाल व्होल्टेजच्या गुणोत्तराच्या दृष्टीने ऑसिलोग्रामच्या विश्लेषणातून प्राप्त होते.

खरं तर, असे दिसून आले की केबलच्या वास्तविक कॅपेसिटन्सचे C चे मूल्य इन्सुलेशन ब्रेकडाउनच्या प्रकरणांशिवाय व्यावहारिकदृष्ट्या स्थिर आहे, म्हणून व्होल्टेजमधील बदल केबलच्या इन्सुलेशनच्या डायलेक्ट्रिक स्थिरतेवर परिणाम करत नाही.

तथापि, डायलेक्ट्रिक स्थिरांकावर तापमानाचा प्रभाव लक्षात येतो आणि वाढत्या तापमानासह ते 5% पर्यंत कमी होते आणि त्यानुसार केबलची वास्तविक कॅपेसिटन्स C कमी होते. या प्रकरणात, प्रवाहाची वारंवारता आणि आकार यावर वास्तविक क्षमतेवर अवलंबून नाही.

40 डिग्री सेल्सिअस पेक्षा कमी तापमानात केबलची स्थिर क्षमता Cst त्याच्या वास्तविक क्षमतेच्या मूल्याशी सुसंगत असते आणि हे गर्भाधानाच्या सौम्यतेमुळे होते; उच्च तापमानात, स्थिर क्षमता Cst वाढते. वाढीचे स्वरूप आलेखामध्ये दर्शविले आहे, वक्र 3 त्यावरील तापमानातील बदलासह केबलच्या स्थिर क्षमतेतील बदल दर्शविते.

प्रभावी कॅपेसिटन्स Ceff सध्याच्या आकारावर जोरदार अवलंबून आहे. शुद्ध साइनसॉइडल प्रवाह परिणामकारक आणि वास्तविक कॅपेसिटन्सच्या योगायोगात परिणाम करतो. एक तीक्ष्ण प्रवाह फॉर्म प्रभावी क्षमता दीड पट वाढवते, एक बोथट वर्तमान फॉर्म प्रभावी क्षमता कमी करते.

प्रभावी क्षमता Ceff व्यावहारिक महत्त्व आहे, कारण ते इलेक्ट्रिकल नेटवर्कची महत्त्वपूर्ण वैशिष्ट्ये निर्धारित करते. केबल मध्ये ionization सह, प्रभावी capacitance वाढते.

खालील आलेखामध्ये:

1 - तापमानावर केबल इन्सुलेशन प्रतिरोधकतेचे अवलंबन;

2 — केबल इन्सुलेशन प्रतिरोध विरुद्ध तापमान लॉगरिदम;

3 — तापमानावरील केबलच्या स्थिर क्षमतेच्या Cst मूल्याचे अवलंबन.

केबल इन्सुलेशनच्या उत्पादन गुणवत्ता नियंत्रणादरम्यान, कोरडे बॉयलरमध्ये व्हॅक्यूम गर्भाधान प्रक्रियेशिवाय क्षमता व्यावहारिकदृष्ट्या निर्णायक नसते. लो-व्होल्टेज नेटवर्कसाठी, कॅपेसिटन्स देखील फार महत्वाचे नाही, परंतु ते प्रेरक भारांसह पॉवर फॅक्टरवर परिणाम करते.

आणि उच्च-व्होल्टेज नेटवर्कमध्ये काम करताना, केबलची क्षमता अत्यंत महत्वाची असते आणि संपूर्णपणे इंस्टॉलेशनच्या ऑपरेशन दरम्यान समस्या निर्माण करू शकते. उदाहरणार्थ, तुम्ही 20,000 व्होल्ट आणि 50,000 व्होल्टच्या ऑपरेटिंग व्होल्टेजसह इंस्टॉलेशनची तुलना करू शकता.

समजा तुम्हाला 15.5 किमी आणि 35.6 किमी अंतरासाठी 0.9 च्या कोसाइनसह 10 MVA प्रसारित करणे आवश्यक आहे. पहिल्या प्रकरणात, वायरचा क्रॉस-सेक्शन, परवानगीयोग्य हीटिंग लक्षात घेऊन, आम्ही 185 चौरस मिमी निवडतो, दुसऱ्यासाठी - 70 चौरस मिमी. तेलाने भरलेल्या केबलसह यूएसए मधील पहिल्या 132 केव्ही औद्योगिक स्थापनेत खालील पॅरामीटर्स होते: 11.3 ए / किमी चा चार्जिंग करंट 1490 केव्हीए / किमीची चार्जिंग पॉवर देते, जी ओव्हरहेडच्या समान पॅरामीटर्सपेक्षा 25 पट जास्त आहे. समान व्होल्टेजच्या ट्रान्समिशन लाइन्स.

क्षमतेच्या दृष्टीने, पहिल्या टप्प्यात शिकागोची भूमिगत स्थापना 14 MVA च्या समांतर-कनेक्ट केलेल्या इलेक्ट्रिकल कॅपेसिटरसारखी असल्याचे सिद्ध झाले आणि न्यूयॉर्क शहरातील कॅपेसिटिव्ह करंट क्षमता 28 MVA पर्यंत पोहोचली आणि ही 98 MVA च्या प्रसारित शक्तीसह. केबलची कार्य क्षमता अंदाजे 0.27 फॅराड प्रति किलोमीटर आहे.

भार हलका असताना नो-लोड हानी तंतोतंत कॅपेसिटिव्ह करंटमुळे होते, ज्यामुळे जौल उष्णता निर्माण होते आणि पूर्ण भार पॉवर प्लांटच्या अधिक कार्यक्षम कार्यास हातभार लावतो. अनलोड केलेल्या नेटवर्कमध्ये, अशा प्रतिक्रियाशील प्रवाहामुळे जनरेटरचे व्होल्टेज कमी होते, म्हणूनच त्यांच्या डिझाइनवर विशेष आवश्यकता लागू केल्या जातात.कॅपेसिटिव्ह प्रवाह कमी करण्यासाठी, उच्च-व्होल्टेज प्रवाहाची वारंवारता वाढविली जाते, उदाहरणार्थ, केबल चाचणी दरम्यान, परंतु हे अंमलात आणणे कठीण आहे आणि कधीकधी प्रेरक अणुभट्ट्यांसह केबल्स चार्ज करण्याचा अवलंब केला जातो.

त्यामुळे केबलमध्ये नेहमी कॅपॅसिटन्स आणि ग्राउंड रेझिस्टन्स असते जे कॅपेसिटिव्ह करंट ठरवतात. 380 V च्या पुरवठा व्होल्टेजवर केबल R चा इन्सुलेशन प्रतिरोध किमान 0.4 MΩ असणे आवश्यक आहे. केबल C ची क्षमता केबलची लांबी, घालण्याचा मार्ग इत्यादींवर अवलंबून असते.

विनाइल इन्सुलेशनसह तीन-फेज केबलसाठी, 600 V पर्यंत व्होल्टेज आणि नेटवर्क वारंवारता 50 Hz, वर्तमान-वाहक तारांच्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्रावरील कॅपेसिटिव्ह करंटचे अवलंबन आणि त्याची लांबी आकृतीमध्ये दर्शविली आहे. कॅपेसिटिव्ह करंटची गणना करण्यासाठी केबल उत्पादकाच्या वैशिष्ट्यांमधील डेटा वापरला जावा.

जर कॅपेसिटिव्ह प्रवाह 1 एमए किंवा त्यापेक्षा कमी असेल तर ते ड्राइव्हच्या ऑपरेशनवर परिणाम करत नाही.

ग्राउंडेड नेटवर्क्समधील केबल्सची क्षमता महत्त्वाची भूमिका बजावते. ग्राउंडिंग प्रवाह जवळजवळ थेट कॅपेसिटिव्ह प्रवाहांच्या प्रमाणात आणि त्यानुसार, केबलच्याच कॅपेसिटन्सच्या प्रमाणात असतात. म्हणून, मोठ्या महानगरीय भागात, प्रचंड शहरी नेटवर्कचे ग्राउंड प्रवाह प्रचंड मूल्यांपर्यंत पोहोचतात.

आम्हाला आशा आहे की या लहान सामग्रीमुळे तुम्हाला केबलची क्षमता, इलेक्ट्रिकल नेटवर्क्स आणि इंस्टॉलेशन्सच्या ऑपरेशनवर कसा परिणाम होतो आणि या केबल पॅरामीटरकडे योग्य लक्ष देणे का आवश्यक आहे याबद्दल सामान्य कल्पना मिळविण्यात मदत झाली आहे.