AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe restrictive effects of the induced sheath losses on the cable's thermal budget and core ampacity are explicitly quantified and discussed
📌 3 Key Takeaways
Abstract
In this study, active power losses occurring in the metallic sheaths of single-core unarmored and armored power cables utilized in high-voltage power transmission and distribution systems are rigorously investigated via analytical and electromagnetic approaches. Under alternating current (AC) operating conditions, the underlying physical mechanisms generating induced eddy and circulating currents on the sheath surface are mathematically derived based on Maxwell's equations and Faraday's Law of Induction. Skin and proximity effects, which introduce asymmetry into the current density distribution across the conductor cross-section, are explicitly modeled in compliance with the international standard IEC 60287. To quantitatively evaluate the impact of these theoretical formulations on practical engineering systems, a comprehensive full-step analytical scenario is established for a single-core 1×240 mm² XLPE-insulated steel-sheathed cable line under a solid-bonded configuration at both ends. The restrictive effects of the induced sheath losses on the cable's thermal budget and core ampacity are explicitly quantified and discussed
Özet
Bu çalışmada, yüksek gerilim güç iletim ve dağıtım sistemlerinde kullanılan tek damarlı, zırhsız ve zırhlı güç kablolarının metalik kılıflarında meydana gelen aktif güç kayıpları, analitik ve elektromanyetik yaklaşımlarla incelenmiştir. Alternatif akım (AA) işletme koşulları altında, kılıf yüzeyinde indüklenen girdap (fuko) ve sirkülasyon akımlarını oluşturan temel fiziksel mekanizmalar, Maxwell denklemleri ve Faraday Endüksiyon Kanunu temel alınarak matematiksel olarak türetilmiştir. İletken kesitindeki akım yoğunluğu dağılımında asimetriye neden olan deri ve yakınlık (proximity) etkileri, IEC 60287 uluslararası standardına uygun olarak açıkça modellenmiştir. Bu teorik formülasyonların pratik mühendislik sistemleri üzerindeki etkisini nicel olarak değerlendirmek amacıyla, her iki ucu düz bağlı (solid-bonded) konfigürasyona sahip tek damarlı 1×240 mm² XLPE yalıtımlı, çelik kılıflı bir kablo hattı için kapsamlı ve tam adımlı bir analitik senaryo oluşturulmuştur. İndüklenen kılıf kayıplarının kablonun termal bütçesi ve öz (iletken) akım taşıma kapasitesi (ampasite) üzerindeki kısıtlayıcı etkileri incelenmiştir.