Trong cáp trung thế một lõi, áo giáp dây nhôm được sử dụng để tránh tổn thất dòng điện xoáy và đảm bảo rằng cáp có thể chịu được một mức độ căng nhất định. Bởi vì trong quá trình lắp đặt cáp thực tế, cả áo giáp và vỏ bọc đều cần được nối đất. Hầu hết các hệ thống điện nước ngoài thuộc hệ thống cấp A, trong đó điểm trung tính được nối đất trực tiếp. Trong các hệ thống như vậy, cần có dòng điện ngắn mạch nối đất lớn. Nghĩa là, trong trường hợp xảy ra đoản mạch trong cáp, tấm chắn và áo giáp có thể dẫn dòng điện xuống đất thông qua dòng điện ngắn mạch tương đối lớn, từ đó bảo vệ cáp khỏi bị hư hỏng. Vì vậy, việc tính toán dòng điện ngắn mạch cho áo giáp dây nhôm là một kỹ năng cần thiết của nhân viên kỹ thuật, kỹ thuật. Trong tiêu chuẩn IEC không có công thức tính dòng điện ngắn mạch của áo giáp bằng dây nhôm mà chỉ có tấm chắn bằng băng đồng và tấm chắn bằng dây đồng. Tuy nhiên, vẫn có thể tính toán và rút ra dòng điện ngắn mạch của áo giáp dây nhôm dựa trên tiêu chuẩn IEC và các vật liệu trong và ngoài nước khác, đồng thời thu được dữ liệu dòng điện ngắn mạch chính xác có thể chịu được thử nghiệm thực tế, do đó đóng vai trò quan trọng trong quá trình nghiên cứu, thiết kế và sản xuất cáp.
Phương pháp tính toán dòng ngắn mạch danh định của bất kỳ bộ phận mang dòng nào trong cáp thường giả định rằng nhiệt được giữ lại bên trong chất lỏng mang trong suốt thời gian ngắn mạch (tức là gia nhiệt đoạn nhiệt). Trên thực tế, trong thời gian ngắn mạch, một phần nhiệt sẽ được truyền sang các vật liệu lân cận, điều đó có nghĩa là dòng điện ngắn mạch có thể lớn hơn, nghĩa là xét đến hiệu ứng không đoạn nhiệt. Phương pháp không đoạn nhiệt có hiệu quả trong toàn bộ quá trình ngắn mạch.
So với phương pháp đoạn nhiệt, việc sử dụng phương pháp không đoạn nhiệt để tính toán cho phép tăng đáng kể dòng điện ngắn mạch đối với các lớp che chắn, lớp bảo vệ và dây dẫn nhỏ hơn 10mm2 (đặc biệt dùng làm dây che chắn).
Việc tính toán dòng ngắn mạch không đoạn nhiệt cho áo giáp bằng dây nhôm như sau:
1, Tính toán hệ số hiệu chỉnh có xét đến ảnh hưởng không đoạn nhiệt
Do bên trong của áo giáp dây nhôm là lớp bảo vệ PVC, trong khi bên ngoài cần được buộc bằng vải không dệt trước khi có thể ép đùn lớp vỏ ngoài PVC nên các thông số môi trường xung quanh chỉ cần xem xét lớp bảo vệ PVC lớp và vải không dệt. Trong công thức σ 2, σ 3-- nhiệt dung riêng của môi trường xung quanh lớp giáp dây nhôm (J/Kom3)
Ngoài ra: Lớp bảo vệ PVC có σ 2=1.7 × 106J/Kom3
Sợi vải không dệt σ {{0}}.0 × 106J/Kom3
Ngoài ra: Điện trở nhiệt của môi trường xung quanh lớp giáp dây nhôm với ρ 2 và ρ 3 (Kom/W)
Lớp bảo vệ PVC ρ {{0}}.0Kom/W
Sợi vải không dệt ρ {{0}}.0Kom/W
F - Hệ số tiếp xúc không hoàn toàn xét đến tiếp xúc không hoàn hảo về nhiệt giữa áo giáp dây nhôm và vật liệu phi kim loại xung quanh, F=0.5
σ 1- Nhiệt dung riêng của lớp che chắn, lớp bảo vệ hoặc lớp giáp, J/Kom3 Dây nhôm σ 1=2.5 × 106J/Kom3
Bằng cách thay thế tất cả các tham số vào phép tính:
ε=1.158 Hệ số không đoạn nhiệt.
2, Công thức tính dòng điện ngắn mạch trong quá trình đoạn nhiệt:
Trong số đó, diện tích mặt cắt che chắn của cáp S - lấy YJV7212/20kV1 × 500 làm ví dụ, S=60 * 2,5 ^ 2 * 0.7854=295mm2
Dây nhôm IAD bọc thép chống dòng ngắn mạch
Nghịch đảo của hệ số nhiệt độ, 228
Nhiệt độ ngắn mạch cuối cùng của θ f là 250 độ
Nhiệt độ ngắn mạch ban đầu là θ i, θ i=90 độ
Nhiệt dung riêng của dây dẫn ở σ c 20 độ, 2,5 × 106J/Kom3
Điện trở suất của dây dẫn ở ρ 2020 độ là 2,8264x10-8 Ω. m. T là thời gian ngắn mạch (S) tính bằng 1 giây.
Sau đó, quá trình đoạn nhiệt cho phép dòng điện ngắn mạch (1 giây) là 28,87kA
3, Tính toán dòng điện ngắn mạch cho hiệu ứng không đoạn nhiệt
Theo quá trình tính toán ở trên,
Dòng điện ngắn mạch cho phép (1 giây) đối với các quá trình không đoạn nhiệt là:=1.158 * 28.87=33.43kA
Từ những tính toán trên, có thể thấy dòng ngắn mạch không đoạn nhiệt của áo giáp dây nhôm thực tế đã tăng đáng kể so với dòng ngắn mạch đoạn nhiệt. Tiêu chuẩn IEC949 (1988) đã giả định các điều kiện tính toán trong trường hợp xấu nhất, có nghĩa là biên độ thực tế đã được xem xét trong tính toán. Tất nhiên, kết quả tính toán dòng điện ngắn mạch định mức có xu hướng thiên về an toàn. Tính toán trên về cơ bản vẫn dựa trên công thức tính toán che chắn bằng dây đồng theo tiêu chuẩn IEC949 (1988), ngoại trừ môi trường xung quanh của áo giáp dây nhôm khác với môi trường che chắn bằng dây đồng và các thông số tương ứng của dây đồng trong công thức ban đầu đã được thay thế bằng công thức dây nhôm.
Ngoài ra, dựa trên kinh nghiệm nước ngoài, nhiệt độ ngắn mạch cuối cùng của lớp che chắn kim loại có thể đạt tới 350 độ. Vì lý do an toàn, cũng có các tùy chọn để đạt tới 300 độ. Để nâng cao mức độ an toàn của lưới điện Trung Quốc, tính toán thực tế dựa trên 300 độ. Và các tấm chắn kim loại trên đều dành cho dải đồng hoặc dây đồng. Áo giáp bằng dây nhôm nên khác với tấm chắn bằng đồng vì nhôm có khả năng chịu nhiệt độ cao yếu hơn đồng. Chúng tôi đã đề cập đến nhiệt độ ngắn mạch cuối cùng của dây dẫn nhôm trong tính toán thực tế, được tính ở mức 250 độ. Dòng điện ngắn mạch được tính toán này đảm bảo dây nhôm bọc thép sẽ không gặp vấn đề về an toàn do quá tải trong thời gian ngắn mạch thực tế.
