Mengapa kabel bawah tanah “memerlukan tingkat kompensasi daya reaktif yang lebih tinggi” daripada saluran udara?

Saya sedang membaca lembaran kebanggaan untuk sebuah transformer raksasa perusahaan tertentu, dan saya menemukan kalimat ini:

Selain itu, di beberapa daerah, saluran kepala yang ada diganti dengan kabel bawah tanah, yang membutuhkan tingkat kompensasi daya reaktif yang lebih tinggi .

Kenapa ini?

Jawaban singkat: Kabel Underground (U / G) menggunakan coaxial dengan earth gnd shield.

Jadi itu adalah bahan PE putih (polietilen) yang meningkatkan kapasitansi bawah tanah karena memisahkan inti tengah dan selubung tanah jalinan tembaga dan bukan kedekatan garis fasa ke fasa (walaupun ini memiliki beberapa efek.)

Di bawah ini hanyalah contoh fase tunggal.

Desain kabel distribusi daya telah meningkat selama beberapa dekade dan sekarang memiliki pengalaman historis tentang apa yang terbaik.

Mereka menggunakan inti baja berpakaian non-koaksial dengan / tanpa kelongsong isolasi. Hal ini membuat kapasitansi saluran listrik dapat diabaikan dibandingkan dengan kabel koaksial yang digunakan untuk U / G karena jalur insulasi ke ground adalah urutan yang lebih tinggi pada kabel koaksial.

Unit ABB tersebut memiliki jangkauan dinamis yang unggul untuk menangani berbagai macam koreksi faktor daya impedansi reaktif kabel yang mungkin termasuk kabel U / G koaksial O / H dan XLPE.

• Reaktor shunt digunakan untuk mengkompensasi kapasitansi shunt saluran di bawah beban ringan atau tanpa beban untuk mengatur tegangan.
• Kapasitor seri sering digunakan untuk mengkompensasi reaktansi induktif saluran untuk mentransfer lebih banyak daya dan meningkatkan stabilitas jaringan

Kabel Overhead (triaksial) terhunus

• setiap bundel 3 kawat membawa tegangan yang sama untuk mengurangi efek busur dan angin.

Kabel bawah tanah (dan kadang di atas kepala) (kabel XLPE berpelindung)

Kabel tegangan tinggi berpelindung Cross Link selalu digunakan untuk saluran listrik bawah tanah.

Latar belakang teknis

Kapasitansi saluran transmisi satu fase diberikan oleh rasio pemisahan dan jari-jari efektif.

$C=\dfrac{2πε}{ln(\frac{D}{r})}$

Jalur O / H mendapat manfaat dari jarak 2,3 atau 4 konduktor berjauhan untuk menambah kekuatan terhadap angin dan meningkatkan efek kerusakan dari berkurangnya radius divergensi medan E. Ini menurunkan L dan menaikkan C sedikit tetapi masih nilai C sangat rendah / km membandingkan C / km tinggi kabel U / G koaksial karena celah kecil r konduktor tengah ke selubung koaksial.

Di bawah ini adalah model Telegrapher untuk semua saluran transmisi termasuk ethernet, TV kabel, saluran telepon dan kabel listrik AC atau DC. (kecuali kebocoran shunt R diabaikan di sini)

Resistansi pada DC tidak sama dengan impedans terdistribusi yang memengaruhi pantulan dan voltase lonjakan karena gangguan.

Garis O / H seringkali triaksial seperti di atas.

Kabel O / H sering diberi nilai impedansi gelombang karakteristik SIL 400 ohm dan kabel U / G adalah 50 ohm = + / - 25% tergantung pada ampacity dan peringkat BIL.

Hal ini membuat arus lonjakan start hitam lebih tinggi untuk kabel U / G sehingga reaktansi shunt perlu disesuaikan.

Foto yang harus diikuti.

Lain

Overhead, kabel O / H jauh lebih murah per km untuk membeli dan menginstal tetapi frekuensi perbaikan lebih tinggi karena petir, badai, dan paparan pohon. Tetapi kemudian mereka juga lebih cepat dan lebih murah untuk diperbaiki. Tetapi melihat kehancuran di Puerto Riko dan lokasi lain dengan infrastruktur yang buruk, siklus hidup keunggulan biaya kabel listrik U / G bawah tanah meskipun biaya easement yang lebih tinggi, biaya kabel dan hasil perbaikan tetapi pada hasil MTBF yang lebih tinggi (jika dilakukan dengan benar) hasilnya dalam biaya siklus hidup yang lebih rendah. Stres lingkungan selalu memengaruhi keputusan ini.

Karena konduktor saluran bawah tanah dikemas lebih dekat daripada untuk saluran overhead, kapasitansi lebih tinggi. Kapasitansi ini dapat mengambil arus pengisian yang cukup besar.

Kebetulan, induktansi, karena mereka termasuk area loop yang lebih kecil, lebih rendah.

Pertanyaan: Mengapa kabel bawah tanah “membutuhkan tingkat kompensasi daya reaktif yang lebih tinggi” daripada saluran udara?

Menjawab:

Karena kapasitansi saluran bawah tanah untuk kabel listrik jauh lebih tinggi daripada kapasitansi saluran udara.

Alasan utama untuk ini:

• Kabel lebih dekat satu sama lain.

• Kabel lebih dekat ke bumi (dalam beberapa inci).

Induktansi juga lebih rendah.

Juga, karena (sebagai akibat dari karakteristik di atas) saluran bawah tanah memiliki 20-75 kali arus pengisian garis yang dimiliki saluran udara (tergantung pada tegangan saluran).

Sumber:

https://www.puc.nh.gov/2008IceStorm/ST&E%20Presentations/NEI%20Underground%20Presentation%2006-09-09.pdf

Juga, jika Anda ingin melihat lebih dekat karakteristik umum saluran transmisi melalui matematika, Anda juga dapat memeriksa dokumen ini (yang lain juga telah memposting ini):

http://www.egr.unlv.edu/~eebag/TRANSMISSION%20LINES.pdf