2018年11月24日星期六

電纜的損耗計算 Power Lost in the cable

電纜的損耗計算



PDF版本是免費下載及使用,如要購買書刊的話,可以在大型書局,電氣公會及政府刊物銷售處購買。

Code of Practice for the Electricity (Wiring) Regulations - 2015 Edition

2015年版電力(線路)規例工作守則




        電源點A及負載點B,使用4c10平方毫米的電纜為電源電纜,長度74米,從電纜生產商數據得知,每相阻抗為1.83Ω:





計算電纜阻抗

1.83Ω / 1000 x 74米 = 0.13542Ω

P = I2 / R 

如以滿載計算

P = (502 ) 0.13542Ω
P = (2500) 0.13542Ω
P = 338.55W(每相損耗)

如以50%負載計算:

P = (252 ) 0.13542Ω
P = (625) 0.13542Ω
P = 84.6375W(每相損耗)

以上數值只適用在平衡三相及中性線並無電流,如在不平衡三相中,三相損耗不會相同也要計算中性線電流損耗
計算只是理想狀況下,並未加入電容抗等損耗

如把電源電纜升級為16平方毫米

1.15Ω / 1000 x 74米 = 0.0851Ω

P = I2 / R 

如以滿載計算

P = (502 ) 0.0851Ω
P = (2500) 0.0851Ω
P = 212.75W(每相損耗)

如以50%負載計算:


P = (252 ) 0.0851Ω
P = (625) 0.0851Ω
P = 53.1875W(每相損耗)

由以上算式可以知道使用更大的電纜,可以有效大大降低電纜損耗,當然成本也是重要的考慮因素。


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2018年11月17日星期六

電纜 Cable

電纜


放置電纜技巧

它們的尺寸分別為 0.511.52.54610162535507095120150185240300400500600800及1000平方毫米
但4芯電纜在香港只會見到4c 400平方毫米
不過以前在132kV的變壓器上見過,日本的電線截面積為1.83.25.58121828平方毫米

電纜的直徑不能反映電纜的實際截面積,特別是英國生產電纜的外皮會較薄,而中國生產的外皮會較厚,同樣地其他地方生產電纜的外皮,也不可以完全一樣厚度。

1.5平方亳米單支單膠實芯電纜
1x 1c 1.5mm PVC Cu.(Copper) Cable



4平方亳米單支孖(雙)膠絞合電纜
1x 1c 4mm PVC/PVC Cu.(Copper) Cable





4平方亳米單支單膠絞合電纜(軟線)
1x 1c 4mm PVC Earthing Cu.(Copper) Cable






4平方亳米單支單膠交聯聚乙烯絞合電纜
1x 1c 4mm XLPE/PVC Cu.(Copper) Cable

交聯聚乙烯的特點是呈奶白半透明,看到的顏色也是在外層混入一層PVC,缺點是把電纜屈曲時,如用力不當會較易令交聯聚乙烯絕緣層受損



4平方亳米單支單膠防火絞合電纜
1x 1c 4mm FR Cu.(Copper) Cable




2.5平方亳米4芯孖(雙)軟線
1x 3c 2.5mm PVC/PVC Cu.(Copper) Cable





35平方亳米4芯孖(雙)膠絞合電纜
1x 1c 35mm PVC/PVC Cu.(Copper) Cable






240平方亳米4芯孖(雙)膠交聯聚乙烯絞合電纜
1x 4c 240mm XLPE/PVC Cu.(Copper) Cable





240平方亳米4芯連接地線絞合電纜(俗稱4CORE半)
1x 4c 240mm XLPE/PVC Cu.(Copper) Cable with Earthing



240平方亳米5芯絞合電纜
1x 5c 240mm PVC/PVC Cu.(Copper) Cable





240平方亳米4芯裝甲絞合電纜
1x 4c 240mm PVC/SWA/PVC Cu.(Copper) Armoured Cable
SWA - Steel Wire Armoured





鉛皮高壓電纜 
沒有鋼線裝甲,取而代之的是一層鉛為保護層。





織帶 / 軟巴





高溫線 / 纖維線
在接駁在發熱線等器具時是必然之選




橡膠電纜 Rubber Cable
特點是柔軟度高價格較貴多使用在電弧焊機上。




高壓單芯電纜




4芯2.5平方亳米單支孖(雙)膠絞合電纜 (扁線)
1x4c 2.5mm PVC/PVC Cu.(Copper) Cable

這類電纜的耐壓值最高可達11kV(香港),供貨櫃碼頭的貨櫃起重機使用。








經已在世界各地完全停產的油浸紙線,但在香港及其他地區的地底仍然埋藏了不少。
以紙作為高壓電纜外皮再浸入絕緣油外層是PVC膠皮由於絕緣油本身會侵蝕PVC膠皮所以漏油是必然的事補救方法是在電纜兩端安裝儲油罐及定期加注絕緣油,以及觀察絕緣油的洩漏情況如漏油情況嚴重便需更換

香港政府的笑話:
在世界上,香港是最後一個放棄油浸紙線的地方,因為全世界在11kV系統使用的電纜紛紛轉用XLPE時,香港政府部門仍然堅持使用油浸紙線,直到全世界最後一批油浸紙線被香港政府購買後,才開始被迫轉用XLPE線。




架空電纜 Overhead Line Cable
多以合金鋁為導體 在內層以鋼纜或纖維來增加拉力,以避免電纜本身重量因下墜力而折斷。


兩條電纜,在不同製造方法下,其直徑同相,截面積可以相差一個等級。



鋁製裝甲電纜呈現三角形,而且比鋁製電纜硬很多,要套入常用的圓形線耳,可有點難度。
雖然在香港的新建工程已經很少使用鋁製電纜,但要是接駁舊日放置的電纜仍是有機會碰上。

如果使用的是實芯鋁裝甲電纜的話,這款三角形鋁線耳更是必然之選。





銅和鋁本身也是非常活躍的金屬,因為互相接觸後,便會產生互相侵蝕作用,除了便用鍍錫等方法之外,這些雙金屬(Bio-Matel)線耳也可以選用。(坊間會用鋁膏,只是政府工程及香港鐵路等......便不可以使用。)




這段影片便是俗稱抺瓜的工序,在香港的老師父是用一塊羊皮來抺,他們說只是有點暖,但其他人應該感到太熱而把錫水倒在地上


這個工序在香港已經近乎失傳,電力公司也只會在接駁舊電纜時,才繼續使用這種工序。


電纜索頭選擇表

頂部為電纜蕊數目,左則為電纜截面積,
例如4芯6平方亳米 便是使用20的電纜索頭
例如4芯2.5平方亳米 便是使用20S的電纜索頭


基本上的分類
第1類用以鎖緊無裝甲的電纜不需要安裝接地線
第2類用以鎖緊有裝甲的電纜需要安裝接地線
第3類是鉛皮高壓電纜,而且要抺瓜錫
因此不能錯誤地使用。
再分類由最普通連防水能力也沒有的,到防爆級別也有。




電纜索頭的基本的有水線片俗稱匙梗片及防塵套
塵套開得小或開口欠佳日子久了便會出現爆裂開太大又會失去防塵防濕能力




電纜索頭的工序






分支接線聯合 (Tap-off cable joint)當以電纜作為上升總線時,使用分支接線聯合便可以在不切斷電纜的情況下,取得分支電源,內裡組件包括塑膠外殼、接線線耳及一包未混合的樹脂。
使用步驟如下
1) 用電工刀切去適當長度的電纜外皮
2) 用接線線耳把兩條電纜接合
3) 套上塑膠外殼後,在塑膠外殼與電纜之間的接口包上自溶膠帶
4) 注意塑膠外殼不應殘留電纜外皮,電纜導體斷枝等......
5) 如果是多蕊電纜,必須注意各條電纜之間的距離
6) 把樹脂袋中央部份拉開,然後充分混和兩份樹脂
7) 直到開始產生微熱時倒入塑膠外殼內
8) 倒入應避免混入空氣,否則可能影響絕緣性
9) 如果已經開始湯手,應該盡早完成,否則開始硬化時便應該棄用
10) 倒入時,要令兩個氣吼滿至流出
11) 完全乾固,需要12小時或以上,完成後必須進行絕緣測試。






銅皮線 (Mineral Insulated Copper Core MICC)也是明線佈線系統電纜的一種,它的特點是防火、防熱、防潮及機械強度高,由於採用礦物質絕緣,所以載流量比普通同體積的電纜約大一倍,因此特別適用於高溫(150℃),和容易引起火警的地方。銅皮線外層是一條沒有介面的銅管,中間注入一些經壓縮處理的絕緣粉氧化鎂(MgO),使導電體能互相絕緣,在特別情況下,外層會套上橙色PVC 膠皮作為保護及辨認,結構及接口配件如下圖。銅皮線的來電及出電的接駁位都要用特定的接頭配件及嚴謹的工序,所以銅皮線的價錢及安裝成本比一般佈線系統高,最適宜使用於消防系統、油庫、危險倉、爐房和大廈緊急照明等重要裝置。反之在工程人員技術不足情況下,銅皮線在接駁處容易因未有完善防潮工序,在受潮後令絕緣值下降而需要維修。由於此種電纜成本較高,現時已經較少採用,一般以耐火電線(FR Cable)取代,而耐火電線安裝方法及外觀上與普通裝甲電纜無異,不論是結構及接口配件。




        這種線耐用度極高,但工人的手藝欠佳時往往會引致容易受濕,令絕緣值下降,如發現絕緣值不足時方法是退去膠皮後(約1米),由線耳方向用火燒(銅的熔點約為3000度,一般手提式不可能把它燒熔),把水氣推入至積聚成一團,再做絕緣測試時你會發現數值更低(其中一個原因是引證了絕緣值不足是因為受濕),在這時可以再把水份由該聚集點推出線耳外。


電容效應 Capacitor Effect

        一個電容的結構是兩個導體之間一層介質(絕緣物),而電纜的結構便剛好相同,不管是相對相,還是相對地之間。電纜本身的導體形成電容器的其中一面,而另一條導體或大地便形成電容器的另中一面,包裹導體本身的絕緣外皮便是兩個導體之間的絕緣物,所以不管是單相還是三相系統的電纜也會形成一個電容器,而電纜本身愈長,電容器便愈大。
        因此在電纜在交流電路的計算時,會出現電容抗。而在直流電路的計算時,則只是純電阻電路。

高壓電纜的接駁




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2018年11月14日星期三

超級電氣佬 - 自家維修 Self-repairing III

超級電氣佬 - 自家維修 Self-repairing III


超級電氣佬 - 自家維修 Self-repairing I

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2018年11月10日星期六

132kV 環路開關 RMU - Ring Main Unit

132kV 注氣式高壓環路開關  RMU - Ring Main Unit


西門子影片



三菱

(在學徒其間領隊的安裝工程)
與師弟一起的2-3人工程

        幸運的際遇(其實在職業訓練局安排見工時,毛我已經鎖定了這家公司),讓我在一間中型公司工作,更值得的是在工作表演上被公司最看重管工(Supervisor)看上,在這公司7年內,超過一半時間是在132kV的高壓環路開關掣房及變壓器房內工作,令我見識比別人更多,在職業基礎上打得更好。
        當然在個人的探知能力上也很重要,如果一直只知道是 - 這樣做便了事,你永遠也只是一個電工。當然這是各人所嗜,未賞不好。



電纜至環路開關的導電組件


由其他承辦商完成的油紙線高壓電纜接頭(蠟燭頭)


第1部分組件鎖緊電纜接頭


第2部份外殼組件以本身絲牙旋轉套入


磅尺是常用工具之一


第3部份組件用螺絲收緊巴掌


第4部份組件螺絲收緊彈簧接頭


第5部份外殼組件以本身絲牙旋轉套入


第6部份組件由環路開關引出導電銅巴


套入外殼後再安裝第7部份上垂直組件


大部份將會被掉棄的鐵板


第8部份組件下垂直組件


第10部份組件把上下垂直組件接合


其中一套垂直組件未安裝時


大型真空泵
這台真空泵可以抽真空
也可以把環路開關內的六氟化硫(SF6)壓縮回儲存瓶內
        六氟化硫 - 無毒性,過去100年來,其導致全球變暖的潛能比CO 2高22,000倍。快速、有效地檢測及維修洩漏可令能源製造商,避免損壞斷路器並能節省電力中斷成本,同時可達到環保目的。因此必須妥善處理


132kV的測試電纜接頭(Test Plug)


132kV環路開關全貌



頂部圓桶為132kV電壓變壓器


環路開關的掣櫃面板




水平部入為132kV電流變壓器


六氟化硫(SF6)氣壓檢測儀


132kV接地開關(Earthing Switch)


其他監察儀器 (Monitoring system) 


注氣式高壓系統有一個極大好處便是在沒有氣體(SF6)洩漏情況下理論上是不會爆炸。除非監察系統在洩漏氣體後仍然未有運作

六氟化硫(SF6)的其中一個問題,在通風不足的環境下,如有六氟化硫出現洩漏,由於比空氣重的關係,它會積累在該空間的低層,同時有人在這裡工作,便會有氣絕的危險。

六氟化硫(SF6)是一種焦色無味無臭的人工製造墜性氣體,因此不易被人察覺,而且醫學上未完全證實對人體沒有影響。

思考問題
為何132kV的環路開關內的導電銅巴可以這麼近?
因為內裡的六氟化硫(SF6)是以高壓氣體注入氣壓為20Bar以提升絕緣氣體的密度來提升絕緣能力因此氣壓檢測儀在這裡相當重要,而且六氟化硫(SF6)也能有效壓制火焰理論上注氣式高壓系統是不會爆炸
反白出現答案

當年完工時會進行耐壓測試(Pressure Test) 測試儀器的大小像一個人造衛星如該線路中使用舊線便會以275kV來進行測試15分鐘要是全新系統的話便會以305kV來測試(現在有的會使用380kV)可是由廠商提供的測試電纜在出廠測試時也只是用305kV進行1分鐘耐壓測試,所以經常出現燒炮杖(爆竹)的聲響

而在完成測試後的放電工序在放電棒離開4吋以上時已經有電弧出現而且該電弧更長達30秒

另一支小插曲
當時其中一個 RMU在進行絕緣測試時,數值未如理想結果負責的工程師便搬了一套故障定位器(Cable Fault Locator)來測試測試結果顯示故障的位置於超過1000米以外而這個結果是不可能發生的因為電纜沒有這麼長更甚的是另一端的RMU更本沒有閉合處理的工程師苦惱極了前後過了1個月最後由他的上級下了一個最終決定把另一個部門名下的電纜接頭(Cable Joint)拆卸重點是這個132kV的電纜接頭,在當年的購入價已經高於1百萬(HKD)幸好拆在卸後找到問題根源接著重做該電纜接頭後,很快便進入測試階段




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