در کابل های ولتاژ متوسط تک هسته ای، زره سیم آلومینیومی برای جلوگیری از تلفات جریان گردابی و اطمینان از اینکه کابل می تواند مقدار مشخصی از کشش را تحمل کند، استفاده می شود. زیرا در عملیات واقعی نصب کابل، هم زره و هم شیلدینگ نیاز به زمین دارند. اکثر سیستم های قدرت خارجی متعلق به سیستم های کلاس A هستند، جایی که نقطه خنثی مستقیماً به زمین متصل می شود. در چنین سیستم هایی، جریان اتصال کوتاه زمین زیاد مورد نیاز است. یعنی در صورت اتصال کوتاه در کابل، محافظ و زره می توانند جریان را از طریق یک جریان اتصال کوتاه نسبتاً زیاد به زمین هدایت کنند و در نتیجه کابل را از آسیب محافظت کنند. بنابراین، محاسبه جریان اتصال کوتاه برای زره سیم آلومینیومی یک مهارت ضروری برای پرسنل مهندسی و فنی است. در استاندارد IEC، هیچ فرمولی برای محاسبه جریان اتصال کوتاه زره سیم آلومینیومی وجود ندارد، فقط محافظ نوار مسی و محافظ سیم مسی موجود است. با این حال، هنوز می توان جریان اتصال کوتاه زره سیم آلومینیومی را بر اساس استانداردهای IEC و سایر مواد داخلی و خارجی محاسبه و استخراج کرد و داده های دقیق جریان اتصال کوتاه را به دست آورد که بتواند آزمایشات عملی را تحمل کند، بنابراین نقش مهمی در فرآیند تحقیق، طراحی و ساخت کابل ها.
روش محاسبه جریان اتصال کوتاه نامی هر بخش حامل جریان در کابل معمولاً فرض میکند که گرما در طول مدت اتصال کوتاه (یعنی گرمایش آدیاباتیک) در داخل سیال حامل حفظ میشود. در واقع، در طول یک اتصال کوتاه، مقداری گرما به مواد مجاور منتقل می شود، به این معنی که جریان اتصال کوتاه می تواند بزرگتر باشد، یعنی با توجه به اثر غیر آدیاباتیک. روش غیر آدیاباتیک در کل فرآیند اتصال کوتاه موثر است.
در مقایسه با روش آدیاباتیک، استفاده از روش غیر آدیاباتیک برای محاسبه، افزایش قابل توجهی در جریان اتصال کوتاه برای لایههای محافظ، لایههای محافظ و هادیهای کوچکتر از 10 میلیمتر مربع (به ویژه به عنوان سیمهای محافظ استفاده میشود) امکانپذیر میسازد.
محاسبه جریان اتصال کوتاه غیر آدیاباتیک برای زره سیم آلومینیومی به شرح زیر است:
1، محاسبه ضرایب تصحیح با در نظر گرفتن اثرات غیر آدیاباتیک
با توجه به این واقعیت که فضای داخلی زره سیم آلومینیومی یک لایه محافظ PVC است، در حالی که قبل از اکسترود شدن غلاف بیرونی PVC، قسمت بیرونی باید با پارچه نبافته بسته شود، پارامترهای رسانه اطراف فقط باید محافظ PVC را در نظر بگیرند. لایه و پارچه نبافته. در فرمول σ 2، σ 3-- گرمای ویژه محیط اطراف لایه زره سیم آلومینیومی (J/Kom3)
همچنین: لایه محافظ PVC با σ 2=1.7 × 106J/Kom3
الیاف پارچه غیر بافته σ {{0}}.0 × 106J/Kom3
همچنین: مقاومت حرارتی محیط اطراف لایه زره سیم آلومینیومی با ρ2 و ρ3 (Kom/W)
لایه محافظ PVC ρ {{0}}.0Kom/W
الیاف پارچه غیر بافته ρ {{0}}.0Kom/W
F - ضریب تماس ناقص با در نظر گرفتن تماس ناقص حرارتی بین زره سیم آلومینیومی و مواد غیر فلزی اطراف، F{2}}.5
σ 1- گرمای ویژه لایه محافظ، لایه محافظ یا لایه زره، سیم آلومینیومی J/Kom3 σ 1=2.5 × 106J/Kom3
با جایگزینی تمام پارامترها در محاسبه:
ε{0}}.158 ضریب غیر آدیاباتیک.
2، فرمول محاسبه جریان اتصال کوتاه در فرآیند آدیاباتیک:
در میان آنها، سطح مقطع محافظ کابل S - به عنوان مثال، YJV7212/2{10}}kV1 × 500، S=60 * 2.5 ^ 2 * 0.7854=295mm2.
زره سیم آلومینیومی IAD از جریان اتصال کوتاه محافظت می کند
ضریب متقابل دما 228
دمای اتصال کوتاه نهایی θ f 250 درجه است
دمای اتصال کوتاه اولیه θ i, θ i=90 درجه
ظرفیت گرمایی ویژه هادی در σ c 20 درجه، 2.5 × 106J/Kom3
مقاومت رسانا در ρ 2020 درجه 2.8264x10-8 Ω است. متر T زمان اتصال کوتاه (S) است که 1 ثانیه در نظر گرفته شده است.
سپس، فرآیند آدیاباتیک اجازه می دهد تا یک جریان اتصال کوتاه (1 ثانیه) 28.87 کیلو آمپر
3، محاسبه جریان اتصال کوتاه برای اثر غیر آدیاباتیک
با توجه به فرآیند محاسباتی فوق،
جریان اتصال کوتاه مجاز (1 ثانیه) برای فرآیندهای غیر آدیاباتیک:=1.158 * 28.87=33.43kA است.
از محاسبات بالا می توان دریافت که جریان اتصال کوتاه غیر آدیاباتیک زره سیم آلومینیومی در مقایسه با جریان اتصال کوتاه آدیاباتیک به طور قابل توجهی افزایش یافته است. استاندارد IEC949 (1988) قبلاً بدترین شرایط محاسباتی را در نظر گرفته است، به این معنی که حاشیه واقعاً در محاسبه در نظر گرفته شده است. البته، نتیجه محاسبه جریان اتصال کوتاه نامی به سمت ایمنی سوگیری دارد. محاسبات فوق اساساً همچنان بر اساس فرمول محاسبه محافظ سیم مسی در استاندارد IEC949 (1988) است، با این تفاوت که محیط اطراف زره سیم آلومینیومی با محافظ سیم مسی متفاوت است و پارامترهای مربوط به سیم مسی در فرمول اصلی با سیم های آلومینیومی جایگزین شده است.
علاوه بر این، بر اساس تجربه خارجی، دمای اتصال کوتاه نهایی لایه محافظ فلزی می تواند به 350 درجه برسد. به دلایل ایمنی، گزینه هایی برای رسیدن به 300 درجه نیز وجود دارد. برای بهبود سطح ایمنی شبکه برق چین، محاسبه واقعی بر اساس 300 درجه است. و سپرهای فلزی فوق همگی برای نوارهای مسی یا سیم مسی هستند. زره سیم آلومینیومی باید با محافظ مسی متفاوت باشد زیرا آلومینیوم در برابر دماهای بالا مقاومت ضعیف تری نسبت به مس دارد. ما در محاسبه واقعی به دمای اتصال کوتاه نهایی هادی آلومینیومی که در 250 درجه محاسبه شده است اشاره کردیم. این جریان اتصال کوتاه محاسبهشده تضمین میکند که سیم آلومینیومی زرهدار به دلیل اضافه بار در طول اتصال کوتاه واقعی، مشکلات ایمنی نداشته باشد.
