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Las pantallas interiores y exteriores de semiconducción tienen un permitividad relativa de orden de 1000, debido a la cantidad grande de carbón contienen. Esto significa que la capacitancia de las pantallas es mucho más alta que eso del aislador y tenderá a actuar como un corto circuito al calcular la admitancia de derivación entre el centro y la cubierta. Un efecto similar se debe a la conductividad óhmica de las pantallas de semiconducción, lo cual es requerido por la norma para estar más alto 1.0 E−3S /m. Al mismo tiempo, la conductividad de las pantallas de semiconducción está muy más bajo que del centro y los conductores de la cubierta, así es que las pantallas de semiconducción no contribuyen a la conducción longitudinal de la corriente. Esto implica que, al entrar en los datos geométricos en una rutina de la CC, el usuario debería dejar al aislador XPLE extiéndete hasta la superficie del conductor de fondo y el conductor de la cubierta, y aumenta el permitividad relativo para dejar la capacitancia inalterada. Estos descuidos modelan que la atenuación posible dio lugar por las pantallas de semiconducción. La atenuación podría tener un impacto fuerte sobre los transitorios de frecuencia muy alta. Esto se discute en el Ejemplo 3.3, Sección 3.8.1 (ver Figura 3.26).

3.7.2.3 Pantalla del Cable

Usando el conductor de la cubierta consiste en una pantalla del alambre, el método más práctico es para reemplazar La pantalla con un conductor tubular haciendo un área de sección transversal igual para el total enviarle un telegrama área As. Con un radio interior de la funda de r2 , el r3 exterior del radio viene bien.

3.8 Estudios de Casos

EJEMPLO 3.3

Los métodos esquematizados arriba , a preparar datos de entrada , serán aplicados a un cable 66 kV como se muestra. En grupo de seguidores del 3.22.The de la Figura a los datos estaba provistos por el fabricante (ve Sección 3.7 para notaciones) [35]:

El área de sección transversal de fondo: A c=1000 mm2

C = 0.24 nF/m

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RDC=2.9 E−5 Ω /m r 1=19.5 mm El espesor de pantalla interior del aislador: 0.8 mm El espesor de aislador: 14 mm El espesor de pantalla exterior del aislador: 0.4 mm El área de la pantalla del alambre: As=50 mm 2

Este ejemplo está dirigido a ilustrar cómo aplicar las recomendaciones previas a dar razón de semitransmitir pantallas en las rutinas de la CC.También viene a mostrar cómo dar razón de variaciones e incertidumbres en fabricantes los datos. Finalmente, provee una comparación entre las medidas y las simulaciones de corrientes del inrush. La comparación demuestra que es mejor obtener datos de capacitancia a partir de un ejemplar y que una exactitud más bajo es obtenida abandonando la semiconducción filtra.

a. Materialidad de datos

Las pantallas del aislador pueden estar representadas como cortos circuitos al calcular la admisión de derivación. Esto equivale a una capacitancia dos conchas cilíndricas deducidas de Ecuación

3.20 .En este caso a=(19.5+0.8)mm=20.3mm, and b=a+14=34.3mm.Con permeabilidad

relativa de 2.3, para XLPE, este resulta una capacitancia de 0.244 nF /m. Lo cual es para una capacitancia de 0.24 nF /m dado por el fabricante.

b. conversión de datos

centroDel fabricante: r 1=19.5 mm.La resistividad se calcula por medio de la Ecuación 3.47 : ρc=3.4643 E−8Ω・m . Las pantallas de aislante y del aislador

r 2=r 1+(0.8+14+0.4)=34.7 .Para la ecuacion 3.49 , εr 1=2.486 . La pantalla del alambreEl radio exterior está calculado usando Ecuación 3.50 :r 3=34.93 mm.ρ s=1.718 E−8 Ω・m(cobre).

c. imprecisión de datos del fabricante

Los estándares por cable aplicables (eg. IEC 840 , IEC 60502) limitan el espesor mínimo de cada capa por cable (en relación al espesor nominal) , pero no el máximo espesor. Por consiguiente, el fabricante tiene libertad de usar capas más grueso que el uno nominal; eg. Para dar razón de disparidad en la fabricación y los resultados decadentes. Esta situación es predominante para el aislador principal, la sobre-cubierta, y las pantallas de semiconducción.

Después de tomar las dimensiones de un ejemplar del cable 66 kV, fue encontrado que el aislador y, en particular, las pantallas de semiconducción estaban más gruesas que lo que dijeron en las hojas de datos

El espesor de pantalla interior del aislador:1.5 mm.

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El espesor de aislador:14.7 mm. El espesor de pantalla exterior del aislador:1.1 mm. la distancia entre la pantalla exterior del material aislante y el centro de cada conductor dentro

la pantalla del alambre:1mm .

Esto le da el siguiente modelo modificado

•r 1=19.5 mm•r 2=37.8 mm• εr 2=2.856 (de la ecuacion3.48) .

d. Análisis de sensibilidad

En las altas frecuencias, la velocidad asintótica de propagación (perdidas) y surge impedancia son dada como:

v=1/√ L0C (3.51)

Z c=√L0/C (3.52)

Donde:

With ❑0 = 4πE-7.

Considera los siguientes tres casos, que se usan para comparar las características asintóticas de propagación:

Caso 1: Las pantallas de semiconducción están descuidadas; La capacitancia e inductancia se calculan usando Ecuaciones 3.20 y 3.53 con a=r 1 ,b=r 2.

Caso 2: Las pantallas de semiconducción son tomadas en consideración ; la capacitancia y los datos geométricos son proporcionados por el fabricante

Caso 3: Las pantallas de semiconducción son tomadas en consideración ; la capacitancia es proporcionada por el fabricante ; los datos geométricos son deducidos de ejemplar por cable

La tabla 3.5 de datos de entrada de funciones para cada caso, y los valores deducidos para la velocidad y la impedancia característica, usando la inductancia calculada de Ecuación 3.53.Es obvio de estos resultados que las características de propagación por cable son altamente sensibles para la representación de las capas de la cubierta de fondo.

e.Las pruebas de campo y la simulación de dominio de tiempo

Una prueba de campo fue efectuada en un cable de 6.05 longitud km , ve Figura 3.23. Un conductor de alma fue cargado a un voltaje de CD 5 kV y entonces puesto en cortocircuito para suelo. De ese modo, un voltaje negativo de paso estaba dentro resultado se concentró en el final por cable.

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Figura 3.24 muestras la corriente inicial medida del inrush saliendo al conductor eléctrico de fondo en p.u. del DC-VOLTAGE.La corriente inicial concuerda con la admitancia ante picos transitorios del lazo fundamental de la cubierta por cable , lo cual es la inversa de la impedancia de arranque.

La corriente del inrush estaba simulada usando al así llamado modelo Lineal Universal (ULM).La rutina de la CC fue aplicada para el tres casos diferente definidos arriba. Está visto así de usado la representación por cable dentro del Case 3 da una respuesta calculada que está bastante de acuerdo con la respuesta medida. Las dos otras representaciones tienen una discrepancia muy mayor. La punta ocurriendo a eso de 50us resultados por largas pistas asociando las dos secciones por cable.

f.La modelización mejorada de pantallas de semiconducción

Stone and Boggs [33] sugieren modelar la admisión entre el corazón y la funda por medio del circuito mostrada en Figura 3.25.Dentro cuál cada pantalla de semiconducción es modelada por una conductancia dentro paralelamente con un condensador. Con valores componentes obtenidos de medidas, un buen arreglo entre la atenuación medida y la atenuación calculada puede ser obtenido en el alcance de 1–125 MHz. El efecto de atenuación de las pantallas de semiconducción fue fuerte.

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FIGURA 3.24Ejemplo 3.3: Measured and simulated inrush current. (From Gustavsen, B., IEEE PES Winter Meeting, January 28–February 1, 2001. With permission.)

FIGURA 3.25Ejemplo 3.3: Improved model of insulation screens. (From Stone, G.C. and Boggs, S.A., Proceedings of the Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, National Academy of Sciences, Washington, DC, pp. 275–280, October 1982. With permission.)

Weeks y Min Diao [34] dan una investigación que sigue un sistema de los efectos de semitransmitir pantallas sobre las características de propagación.

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La conductividad y permitividad de las pantallas de semiconducción dependen muchísimo en la cantidad de carbono agregado, La estructura del carbono, y el tipo de polímero bajo. Las concentraciones muy altas de carbono son usadas (ej. 35%).IEC 840 recomienda una resistividad debajo de 1000 Ω・m para mientras interior pantalla y debajo de 500 Ω・m para pantalla exterior. El permitivitdad relativo es muy alto , típicamente de la orden de 1000. El permitividad y conductividad pueden presentar una dependencia fuerte de frecuencia.

Para investigar la atenuación posible efectúa de las pantallas del aislador del cable considerado en este ejemplo, Una representación así como en Figura 3.25 estaba empleada asumiendo frecuencia capacitancias y conductancias independientes. Los valores componentes se calcularon como sigue:

Donde:a Es el radio exterior de pantalla interior de semiconducci ó nb Es el radio interior de pantalla exterior de semiconducci ó nεr Es el permitividad relativa desemitransmitir pantallasσ Es la conductividad de semitransmitir pantallas

la figura 3.26 muestra funciones de la atenuación por km , para algunas combinaciones de σ y ε r . Las curvas definen para cuál el valor culminante un voltaje sinusoidal de 1 p.u. El valor culminante viene a menos sobre una distancia de 1 km.( La señal se descompone exponencialmente como función de longitud) El modelo predice una contribución significativa de las pantallas de semiconducción para un valor bajo de ambas el permeabilidades relativas(10, 100) y una conductividad(0.001).con una alta permeabilidad de (1000), La capacitancia tiende al cortocircuito fuera de la conductancia , Y ningún incremento apreciable de la atenuación se ve. El valor mínimo para una permeabilidad (10) es probablemente poco realista.

Ejemplo 3.4

Considérale las tres 145 kV sistema del cable SC mostrado en Figura 3.27. El diseño por cable usa un aislador de cobre en el centro y XLPE, El radio de fondo y grosores del aislador siendo estos mostrados dentro Tabla 3.6. Las capas semiconductores son tomadas en consideración usando Ecuación 3.49.

Usando la ULM [5], El voltaje causado por una excitación de voltaje de paso se calcula en el fin receptor de un cable 5 km , ver Figura 3.28. Todas las cubiertas son tratadas continuamente puesto en tierra. Este ejemplo tiene el propósito de mostrar el efecto de resistencias de la cubierta y de pérdidas del aislador sobre la respuesta transitoria de cables. También muestra los efectos de las pantallas de semiconducción sobre la velocidad de ondas transitorias

1. sensibilidad para la resistencia de la cubierta

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El voltaje resultante de paso se calcula para las siguientes cubiertas por cable: 1 mm Pb;2 mm Pb ;3 mmPb ;0.215 mm Cu (Que represente una pantalla del cable 50 mm 2).

Los voltajes receptores son mostrados en Figura 3.29 , asumiendo 1 mm Semicapas de conducción. Puede ser visto tan reductor el espesor de la cubierta de indicación de 2 mm para 1 pistas mm para un incremento fuerte en la atenuación, Considerando una reducción de 3 mm para 2 mm tiene efecto pequeño. Esto puede ser comprendido como la componente de frecuencia dominante del transitorio cerca 10 kHz.

FIGURA 3.26Ejemplo 3.3: Effect of semiconducting screens on attenuation. (From Gustavsen, B., IEEE PES Winter Meeting,January 28–February 1, 2001. With permission.)

En esta frecuencia, la profundidad de penetración en la indicación es 2.6 mm, Según la Ecuación 3.43. Así, Aumentando el grosor de la cubierta de indicación fuera de 2.6 mm No conducirá a un cambio significativo en la respuesta

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