The effect of cable duct diameter on the ampacity of high voltage power cables

• Autorzy: Ratkowski Filip , Kołtun Michał , Czapp Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.03.32

Warianty tytułu

PL

Wpływ średnicy przepustów kablowych na obciążalność prądową długotrwałą kabli elektroenergetycznych wysokiego napięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The ampacity of power cables depends, among others, on the conditions of heat dissipation from the cable to the environment. Cables are usually laid directly in the ground, but in some sections, they may be placed in ducts, which adversely affects the ampacity of the cable line. The paper presents heat transfer phenomena for cables installed in pipe-type ducts filled with air. The effect of cable duct diameter on this ampacity is discussed. The results of the theoretical analysis have been validated by calculations performed with CYMCAP software. The comparison of the ampacity for air-filled vs. water- or bentonite-filled ducts is also included. The analyses and comparisons have shown that with an appropriate dimension of the duct, the simplest filling (with air) allows to obtain the ampacity not lower than when water or bentonite is used.

PL

Obciążalność prądowa długotrwała kabli elektroenergetycznych zależy między innymi od warunków oddawania ciepła z kabli do otoczenia. Kable są zwykle układane bezpośrednio w ziemi, ale na pewnych odcinkach stosuje się przepusty kablowe, co niekorzystnie wpływa na obciążalność linii kablowej. W artykule przedstawiono zjawiska wymiany ciepła w rurowych przepustach kablowych wypełnionych powietrzem. Przeanalizowano wypływ średnicy przepustów na tę obciążalność. Wyniki analizy teoretycznej zweryfikowano przy użyciu programu komputerowego CYMCAP. Porównano również obciążalność prądową długotrwałą kabli w przepustach wypełnionych powietrzem z obciążalnością w przypadku wypełnienia przepustów wodą lub bentonitem. Analizy i porównania wykazały, że przy odpowiednich wymiarach przepustu najprostsze wypełnienie (powietrzem) pozwala uzyskać obciążalność kabli w przepustach nie mniejszą niż przy zastosowaniu wody lub bentonitu.

Słowa kluczowe

EN

high voltage power cable; ampacity; cable duct

PL

kable wysokich napięć; obciążalność prądowa długotrwała; przepust kablowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 3
• Strony: 141--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ratkowski Filip

• Gdańsk University of Technology, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland
• Research & Development Center, Eltel Networks Energetyka SA, Gutkowo 81 D, 11-041 Olsztyn, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4698-9729

autor

Kołtun Michał

• Research & Development Center, Eltel Networks Energetyka SA, Gutkowo 81 D, 11-041 Olsztyn, Poland

autor

Czapp Stanisław

• Gdańsk University of Technology, ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1341-8276

Bibliografia

• [1] Neher J. H., McGrath M. H., The calculation of the temperature rise and load capability of cable systems, AIEE Transactions, 76 (1957), No. III, 752–772
• [2] IEC 60287-1-1:2006 Electric cables – Calculation of the current rating – Part 1-1: Current rating equations (100% load factor) and calculation of losses – General (2006)
• [3] Anders G. J., Rating of Electric Power Cables in Unfavorable Thermal Environment, IEEE Press: Piscataway, NJ, USA (2005)
• [4] Anders G. J., Rating of Electric Power Cables Ampacity Computations for Transmission, Distribution, and Industrial Applications, McGraw–Hill: New York, NY, USA (1997)
• [5] de Leon F., Major factors affecting cable ampacity, IEEE Power Engineering Society General Meeting (2006)
• [6] De Mey G., Xynis P., Papagiannopoulos I., Chatziathanasiou V., Exizidis L., Wiecek B., Optimal position of buried power cables, Elektronika ir Elektrotechnika, 20 (2014), 37–40
• [7] Liang Y., Zhao J., Du Y., Zhang J., An optimal heat line simulation method to calculate the steady-stage temperature and ampacity of buried cables, Przeglad Elektrotechniczny, (2012), No. 3b, 156–160
• [8] Maśnicki R., Heat dissipation from the cable in underground power lines, Przeglad Elektrotechniczny, 97 (2021), No. 5, 74–77
• [9] Czapp S., Ratkowski F., Optimization of thermal backfill configurations for desired high-voltage power cables ampacity, Energies, 14 (2021), No. 5, 1452, https://doi.org/10.3390/en14051452
• [10] Balzer C., Hinrichsen V., Drefke C., Stegner J., Sass I., Hentschel K., Dietrich J., Improvement of ampacity ratings of Medium Voltage cables in protection pipes by comprehensive consideration and selective improvement of the heat transfer mechanisms within the pipe, Jicable'15 (2015), F2-19, 1–6
• [11] Ariaratnam, S., Koo, D. H., & Dyer, M. L., Thermoconductivity effects on electrical installations using horizontal directional drilling. In International Society for Trenchless Technology - 25th No-Dig International Conference and Exhibition, Roma 07: Mediterranean No-Dig (2007), 478–486
• [12] HEKOTERM Material technical sheet, Hekobentonity (2017)
• [13] IEC 60287-3-1:2017 Electric Cables – Calculation of the Current Rating – Part 3-1: Operating conditions–Site Reference Conditions (2017)
• [14] Czapp S., Ratkowski F., Effect of soil moisture on current-carrying capacity of low-voltage power cables, Przeglad Elektrotechniczny, 95 (2019), No. 6, 154–159, doi:10.15199/48.2019.06.29
• [15] International Council on Large Electric Systems, CIGRE. A Guide for Rating Calculations of Insulated Cables. Working group B1.35, CIGRE: Paris, France (2015)
• [16] Ratkowski F., Analiza obciążalności prądowej długotrwałej linii 110 kV RPZ Powiśle – RPZ Stadion na podstawie danych DTS, XXVI Konferencja Szkoleniowo-Techniczna „Elektroenergetyczne sieci kablowe i napowietrzne KABEL 2019”, Janów Podlaski (2019)
• [17] IEC 60287-2-1:2001 Electric Cables–Calculation of the Current Rating–Part 2-1: Thermal Resistance–Calculation of the Thermal Resistance (2001)
• [18] Hemant J., Residential, Commercial and Industrial Electrical Systems: Equipment and Selection, Volume 1, McGraw Hill Education (India), (2008)
• [19] N SEP-E-004 Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa (2014)
• [20] CYMCAP – software for power cable ampacity rating
• [21] International Council on Large Electric Systems, CIGRE. Long Term Performance of Soil and Backfill Systems, Working group B1.41, CIGRE, France (2017)
• [22] Jakubowski J., Cichy A., Rakowska A., Wytyczne projektowania linii kablowych 110 kV, PTPIREE (2019)

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).