The short-circuit analysis in multi-parallel single cable lines

• Autorzy: Albrechtowicz Paweł , Biesaga Bartłomiej

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.12.41

Warianty tytułu

PL

Analiza zwarć w wielorównoległych liniach kablowych jednożyłowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the methodology of the short-circuit analysis when it occurs in the arrangement of multi-parallel cables per one phase. Therefore the relations between impedance changes as a function of the number of faulted cables and localization are described. As it is presented in this article, always the worst case is visible, when only one cable from total number N is faulted (e.g. ground fault). In this way the resultant real short circuit impedance increase and proper work of the protection devices may be questioned.

PL

Artykuł przedstawia metodologię analizy wartości prądów zwarciowych w układach zasilanych wielkokablowymi, jednożyłowymi liniami na fazę. W artykule opisano zależność pomiędzy zmianami impedancji w funkcji liczby i lokalizacji zwartych kabli. W artykule przedstawiono, że najgorszy przypadek występuje gdy tylko jeden kabel z całkowitej N-liczby jest zwarty (np. doziemienie). W rezultacie rzeczywista wartość impedancji pętli zwarcia wzrasta, co pozwala na kwestionowanie skuteczności zadziałania urządzeń zabezpieczających.

Słowa kluczowe

EN

parallel cable line; short-circuit; cable bundle

PL

ównoległa linia kablowa; zwarcie; wiązka kablowa

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 12
• Strony: 181--185
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Albrechtowicz Paweł

• Politechnika Krakowska, Katedra Inżynierii Elektryczne

• https://orcid.org/0000-0003-1607-6598

autor

Biesaga Bartłomiej

• Enetecs Engineering Technologies Sp. z o.o.

Bibliografia

• [1] Książkiewicz A., Batura R., Calculation of minimal short-circuit current in parallel arrangement of cables for a three phase shortcircuit fault, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 95 no. 5 (2019), https://doi.org/doi:10.15199/48.2019.05.30
• [2] Li Z., Zhong X., Xia J., Bian R., Xu S., Cao J., Simulation of Current Distribution in Parallel Single-Core Cables Based on Finite Element Method, 2015 Fifth International Conference on Instrumentation and Measurement, Computer, Communication and Control (IMCCC), pp. 411-415 (2015), https://doi.org/doi:10.1109/IMCCC.2015.94.
• [3] Cywiński A, Chwastek K., Modeling of skin and proximity effects in multi-bundle cable lines, 2019 Progress in Applied Electrical Engineering (PAEE), pp. 1-5 (2019), https://doi.org/doi:10.1109/PAEE.2019.8788986.
• [4] Carrescia M., Profumo F., Tartaglia M., Prediction of magnetic fields in multiconductor systems with significant harmonic currents, IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 36, no. 5, pp. 1206–1211 (2000), https://doi.org/10.1109/IAS.1999.801677.
• [5] Zhang Y., Wang L., Meng L., Optimization and improvement of ac resistance calculation method for multi-phase parallel-wiring cables, Chinese Journal of Aeronautics, vol. 35, no. 3, pp. 356-366 (2022), https://doi.org/10.1016/j.cja.2021.07.007.
• [6] Zhang P., Zhang H., Li W., Li B., Li L., Study on optimization of laying mode of two parallel high voltage cables in the same phase of two circuits, Energy Reports, vol.8, pp.1839-1846 (2022), https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.12.076.
• [7] Wang Y., Kong X., Deng X., Zhang Z., Yin X., Calculation & analysis of sequence impedance for parallel multi-circuit cable lines, 2010 International Conference on Power System Technology, pp. 1-6 (2022), https://doi.org/10.1109/POWERCON.2010.5666150.
• [8] Freschi F., Tartaglia M., Power Lines Made of Many Parallel Single- Core Cables: A Case Study, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 49, no. 4, pp. 1744-1750 (2013), https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2257979.
• [9] Canova A., Freschi F., Tartaglia M., Multiobjective Optimization of Parallel Cable Layout, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 43, no. 10, pp. 3914-3920 (2007), https://doi.org/10.1109/TMAG.2007.904456.
• [10] Du Y., Yuan Y. Z., Wang X. H., Current Distribution in Parallel Single-Core Cables on Metal Tray, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 44, no. 6, pp. 1886-1891 (2008), https://doi.org/10.1109/TIA.2008.2006345
• [11] Black W. Z., Harshe B. L., Ampacity of diversely loaded cables in covered and uncovered trays, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 15, no. 1, pp. 3-7 (2000) https://doi.org/10.1109/61.847220.
• [12] Rerak, M., Ocłoń, P. Thermal analysis of underground power cable system. J. Therm. Sci. 26, pp. 465–471 (2017) https://doi.org/10.1007/s11630-017-0963-2.
• [13] Hegyi J., Klestoff A. Y., Current-carrying capability for industrial underground cable installations, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 24, no. 1, pp. 99-105 (1988), https://doi.org/10.1109/28.87258.
• [14] Liu S., Calculation of the Steady-State and Transient Temperature Rises of Round Cable Bundles, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 25, no. 3, pp. 1229-1235 (2010) https://doi.org/10.1109/TPWRD.2010.2046681.
• [15] Xu P., Wang G., Li H., Liang Y., Zhang P., A Short-circuit Fault Calculation Scheme for Four-Parallel Transmission Lines, 2010 Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, pp. 1-4 (2010) https://doi.org/10.1109/APPEEC.2010.5449320.
• [16] Carrescia V., Crea F., Protection against overcurrent of cables in parallel, L’Elettrotecnica, vol. LXV, no. 26, pp. 769–777, (1978).
• [17] de Metz-Nozblat B., Dumas F., Poulain Ch., Calculation of shortcircuit currents, Cahier Technique Schneider Electric no 158, Schneider Electric, France (2005).
• [18] Albrechtowicz P., Szczepanik J., The Analysis of the Effectiveness of Standard Protection Devices in Supply Systems Fed from Synchronous Generator Sets, 2018 International Symposium on Electrical Machines (SME), pp. 1-5 (2018) https://doi.org/10.1109/ISEM.2018.8442774.
• [19] Wiatr, J. Generating Sets in Emergency Power Supply Systems for Buildings. In Notebooks for Electricians–no 3 Series; Publishing House Medium: Warsaw, Poland (2009)
• [20] Rozegnał B., Albrechtowicz P., Mamcarz D., Radwan-Pragłowska N., Cebula A., The Short-Circuit Protections in Hybrid Systems with Low-Power Synchronous Generators, Energies. 14, no. 1:160 (2021). https://doi.org/10.3390/en14010160.
• [21] Regulation of the Minister for Infrastructure and Construction Amending the Regulation of the Minister for Infrastructure of 12 April 2002 on the Technical Conditions to Be Met by Buildings and Their Location, Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690. Available online: http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDU20020750690/O/ D20020690.pdf (accessed on 30 November 2022).
• [22] Musiał E.: Zabezpieczenia w instalacjach niskiego napięcia (3) // INPE: Informacje o Normach i Przepisach Elektrycznych, 2021, nr 260, s. 3-48, https://www.redinpe.com/
• [23] Książkiewicz A., Batura R., Short circuit currents in parallel electrical wires and cables (part 1), elektro.info vol.1-2 (2019) (accessed online on 30.11.2022, https://www.elektro.info.pl/artykul/instalacjeelektroenergetyczne/ 75034,prady-zwarciowe-w-przewodach-ikablach- elektroenergetycznych-polaczonych-rownolegle-czesc-1), in Polish.
• [24] Książkiewicz A., Batura R., Short circuit currents in parallel electrical wires and cables (part 2), elektro.info vol. 3 (2019) (accessed online on:30.11.2022 https://www.elektro.info.pl/artykul/kable-iprzewody/ 75234,prady-zwarciowe-w-przewodach-i-kablachelektroenergetycznych- polaczonych-rownolegle-czesc-2 ), in Polish.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).