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Kapazität von Erdkabeln

Wie wir früher beim Bau von sahenUnterirdischen Kabeln besteht ein Kabel im Wesentlichen aus einem (oder drei) Leitern, die von einer metallischen Hülle umgeben sind. Diese Anordnung kann als ein Satz von zwei langen, koaxialen Zylindern betrachtet werden, die durch Isolierung voneinander getrennt sind. Der stromführende Leiter bildet den inneren Zylinder, während die metallische Hülle als äußerer Zylinder wirkt. Die Hülle ist geerdet und daher tritt eine Spannungsdifferenz zwischen den Zylindern auf. Das Dielektrikum füllt den Raum zwischen den geladenen Platten (Zylindern) aus und macht es zu einem Kondensator. Daher, Kapazität des Kabels wird zu einem sehr wichtigen Aspekt und muss berechnet werden.
Wir können Kabel allgemein als einadrig und dreikernig klassifizieren. Und das Berechnung der Kapazität ist für beide unterschiedlich.

Kapazität von einadrigen Kabeln

Ein Einkabel kann wie unten dargestellt dargestellt werden.
Kapazität des einadrigen Kabels

Lassen,
r = Radius des Innenleiters und d = 2r
R = Radius der Hülle und D = 2R
ε0 = Permittivität des freien Raums = 8.854 x 10-12
εr = relative Permittivität des Mediums
Betrachten Sie einen Zylinder mit einem Radius x Meter und einer axialen Länge von 1 Meter. x so sein, dass r <x <R.
Nun ist die elektrische Intensität Ex An jedem Punkt P des betrachteten Zylinders wird angegeben, wie in den folgenden Gleichungen gezeigt.
Dann ist die Potentialdifferenz zwischen dem Leiter und der Hülle V, wie in den nachstehenden Gleichungen berechnet.
Nachdem, Die Kapazität des Kabels kann als C = Q / V berechnet werden
Berechnung der Kapazität eines einadrigen Kabels

Wenn die Kapazität eines Kabels bekannt ist, ist seine kapazitive Reaktanz durch X gegebenc = 1 / (2πfC) Ω.
Dann kann der Ladestrom des Kabels angegeben werden als
ichc= Vph / Xc EIN

Kapazität des dreiadrigen Kabels

Betrachten Sie einen symmetrischen Untergrund mit drei KernenKabel wie in der folgenden Abbildung (i) gezeigt. Sei Cs die Kapazität zwischen einem beliebigen Kern und der Hülle und Cc sei die Kern-zu-Kern-Kapazität (d. H. Kapazität zwischen zwei beliebigen Leitern).
Kapazität des dreiadrigen Kabels

In der obigen Abbildung (ii) sind die drei Cc (Kern zuKernkapazität) sind in Dreieck geschaltet, und die Kapazität Cs von Kern zu Hülle ist sternförmig verbunden, da die Hülle einen einzigen Punkt N bildet. Die Schaltung in Fig. ii kann vereinfacht werden, wie in Fig. iii gezeigt. Die äußeren Punkte A, B und C stellen Kabeladern dar und der Punkt N stellt die Hülle dar (zur Vereinfachung der Schaltung in der Mitte dargestellt).
Daher entspricht das gesamte dreiadrige Kabel drei sterngebundenen Kondensatoren mit jeweils der Kapazität Cs + 3Cc, wie in Fig. 2 gezeigt. (iii).
Der Ladestrom kann angegeben werden als
ichc = 2πf (Cs + 3Cc) Vph EIN

Messung von Cs und Cc

Um Cs und Cc zu berechnen, führen wir verschiedene Experimente durch:
  1. Zunächst werden die drei Kerne miteinander verbunden undDie Kapazität zwischen den kurzgeschlossenen Kernen und der Hülle wird gemessen. Durch das Kurzschließen der drei Kerne entfallen alle drei Cc-Kondensatoren, sodass die drei Cs-Kondensatoren parallel bleiben. Wenn also C1 ist die nun gemessene Kapazität, Cs kann als Cs = C berechnet werden1/3.
  2. Bei der zweiten Messung werden zwei beliebige Kerne und die Hülle miteinander verbunden und die Kapazität zwischen ihnen und dem verbleibenden Kern wird gemessen. Wenn c2 ist die gemessene Kapazität, dann C2 = 2Cc + Cs (stellen Sie sich die obige Abbildung (iii) vor, in der die Punkte A, B und N kurzgeschlossen sind). Da nun der Wert von Cs aus der ersten Messung bekannt ist, kann Cc berechnet werden.

Auswirkungen der Kapazität in Erdkabeln

Wir wissen, dass die Kapazität umgekehrt istproportional zum Abstand zwischen den Platten. Wenn also der Abstand zwischen den Platten groß ist, ist die Kapazität geringer. Dies ist der Fall bei Freileitungen, bei denen zwei Leiter mehrere Meter voneinander entfernt sind. Das Gegenteil ist natürlich auch richtig. Wenn der Abstand klein ist, ist die Kapazität größer. Offensichtlich ist der Abstand bei Erdkabeln relativ geringer. Daher Kapazität von Erdkabeln ist viel mehr als das von Freileitungen.
Der wichtigste Faktor, der davon betroffen ist, ist der Ferranti-Effekt. Sie ist in Kabeln stärker ausgeprägt als in Leitungen. Dies führt zu einigen Einschränkungen.
Mit erhöhter Kapazität wird auch der Ladestrom erhöht. Erdkabel haben einen 20- bis 75-fachen Ladestrom im Vergleich zu Freileitungen.
Aufgrund dieser beiden Bedingungen ist die Länge von Erdkabeln begrenzt.

Bemerkungen