Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı

Yıl 2024, Cilt: 14 Sayı: 1, 19 - 26, 30.01.2024

Öz

Single-core cables are widely used in electric power systems. Their leakage impedance is an important parameter. XLPE is the most common material used as an insulator in power cables. The complex permittivities of XLPE and Copper Polyester tape layers (Mylar) of the cable determine its leakage current. The complex permittivity of XLPE and Copper Polyester tape are functions of both operation frequency and temperature. In a power cable, the temperature varies as a function of radius, which makes the calculation of the leakage impedance difficult. In this study, it is shown how to calculate the leakage impedance of the cable using the data taken from the literature and numerical integration.

Destekleyen Kurum

Ünika Üniversal Kablo Sanayi ve Tic. A.Ş.

Proje Numarası

UPN-2002.

Teşekkür

This study has been supported by the research and development center of Ünika Üniversal Kablo Sanayi ve Tic. A.Ş.: Project number: UPN-2002.

Kaynakça

  • [1] G. F. Moore (Ed.), “Electric cables handbook”. Blackwell Science, UK, 1997
  • [2] Dai D., X. Zhang, & J. Wang , “Calculation of AC resistance for stranded single-core power cable conductors”, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 50, no. 11, pp. 1-4, 2014.
  • [3] P. Wagenaars, , P. A.Wouters, , P. C. Van Der Wielen, & E. F. Steennis, “Approximation of transmission line parameters of single-core and three-core XLPE cables”, IEEE transactions on dielectrics and electrical insulation, vol. 17, no. 1, pp. 106-115, 2010.
  • [4] B. Gustavsen, “Panel session on data for modeling system transients insulated cables”, 2001 IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, Conference Proceedings (Cat. No. 01CH37194), COLUMBUS, OHIO, USA, 2001, vol. 2, pp. 718-723.
  • [5] Z. H. Yuan, & Y. Du, “Harmonic impedance of single-core armored cables”, 2003 IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition (IEEE Cat. No. 03CH37495), Dallas, TX, USA, 2003, vol. 1, pp. 45-48.
  • [6] O. E. Gouda & Z. Matter, “Effect of the temperature rise on the XLPE dielectric properties”, IEEE Proceedings of the 35th Midwest Symposium on Circuits and Systems, 1992, pp. 95-98.
  • [7] W. A. Thue (Ed.), “Electrical power cable engineering”, CRC Press, Boca Raton, 2017.
  • [8] G. J. Anders, “Rating of electric power cables in unfavorable thermal environment”, Hoboken, NJ, USA, Wiley-IEEE Press, 2005.
  • [9] IEC Publication 60287, “Calculation of the continuous current ratings of cables”, 1982, 3. Edt., 1995.
  • [10] F. Aras, & C. Oysu, “Thermal analysis of 154 kV underground cable joint using finite element method”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 22, no. 3, 281-286, 2007.
  • [11] F. Aras, V. Alekperov, N. Can, & H. Kirkici, “Aging of 154 kV underground power cable insulation under combined thermal and electrical stresses”, IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 23, no. 5, pp. 25-33, 2007.
  • [12] F. Aras, C. Oysu, & G. Yilmaz, “An assessment of the methods for calculating ampacity of underground power cables”, Electric Power Components and Systems, vol. 33, no. 12, pp. 1385-1402, 2005.
  • [13] Y. G. Sahin, & F. Aras, “Investigation of harmonic effects on underground power cables”, 2007 IEEE International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, Setubal, Portugal, 2007, pp. 589-594.
  • [14] C. Uydur, O. Arikan, & O. Kalenderli, “The Effect of insulation defects on electric field distribution of power cables”, 2018 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), Athens, Greece, 2018, pp. 1-4.
  • [15] M. Karhan & M. Uğur, “XLPE izoleli tek damarlı orta gerilim kablolarında elektrik alanının sulu ağaçlanmaya etkisinin incelenmesi”, Güç Sistemleri Konferansı (GSK2016), İstanbul, 2016.
  • [16] M. Karhan, M. F. Çakır , Ö. Arslan , F. Issı, & V. Eyüpoğlu , "XLPE dielektrik malzemelerde elektrik alanının temas açısına ve damlacık şekline etkisi", Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 36, no. 3, pp. 1747-1760, 2021.
  • [17] Y. Du, P. Geng, J. Song, M. Tian, & D. Pang, “Influence of temperature and frequency on leakage current of XLPE cable insulation”, 2016 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), Chengdu, China, 2016, pp. 1-4.
  • [18] P. Geng, J. Song, M. Tian, Z. Lei, & Y. Du, “Influence of thermal aging on AC leakage current in XLPE insulation”, AIP Advances, vol. 8, no. 2, 025115. 2018.
  • [19] B. Perka & K.Piwowarski, “A Method for Determining the Impact of Ambient Temperature on an Electrical Cable during a Fire”, Energies, vol. 14, no. 21, 7260, 2021.
  • [20]https://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=981d85aa72b0419bb4b26a3c06cb284d
  • [21] https://europe.dupontteijinfilms.com/media/2431/info-mylar-a-electrical-properties.pdf
  • [22] Y. A. Cengel, “Introduction to thermodynamics and heat transfer”, McGraw-Hill, New York, 1997.
  • [23] S. Manjang, & B. Armynah, “The radial distribution of temperature in XLPE cable an analysis the finite element numerical method”, 2006 IEEE 8th International Conference on Properties & applications of Dielectric Materials, Denpasar, Bali, 2006, pp. 439-442.
  • [24] https://getdata-graph-digitizer.software.informer.com/ (Access date; June 02, 2023)

Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı

Yıl 2024, Cilt: 14 Sayı: 1, 19 - 26, 30.01.2024

Öz

Tek damarlı kablolar elektrik sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kaçak empedans bu kabloların önemli bir parametresidir. XLPE güç kablolarında yalıtkan olarak kullanılan en yaygın malzemedir. Kablonun XLPE ve Bakır Polyester band katmanlarının kompleks elektriksel geçirgenliği kablonun kaçak akımını belirler. XLPE'nin ve Bakır Polyester bandın (Mylar) kompleks elektriksel geçirgenliği, hem çalışma frekansının hem de sıcaklığın bir fonksiyonudur. Bir güç kablosunda sıcaklık, yarıçapın bir fonksiyonu olarak değişir ve bu da kablo kaçak empedansının hesaplanmasını zorlaştırır. Bu çalışmada literatürden alınan veriler ve sayısal entegrasyon kullanılarak kablonun kaçak empedansının nasıl hesaplanacağı gösterilmiştir.

Proje Numarası

UPN-2002.

Kaynakça

  • [1] G. F. Moore (Ed.), “Electric cables handbook”. Blackwell Science, UK, 1997
  • [2] Dai D., X. Zhang, & J. Wang , “Calculation of AC resistance for stranded single-core power cable conductors”, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 50, no. 11, pp. 1-4, 2014.
  • [3] P. Wagenaars, , P. A.Wouters, , P. C. Van Der Wielen, & E. F. Steennis, “Approximation of transmission line parameters of single-core and three-core XLPE cables”, IEEE transactions on dielectrics and electrical insulation, vol. 17, no. 1, pp. 106-115, 2010.
  • [4] B. Gustavsen, “Panel session on data for modeling system transients insulated cables”, 2001 IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, Conference Proceedings (Cat. No. 01CH37194), COLUMBUS, OHIO, USA, 2001, vol. 2, pp. 718-723.
  • [5] Z. H. Yuan, & Y. Du, “Harmonic impedance of single-core armored cables”, 2003 IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition (IEEE Cat. No. 03CH37495), Dallas, TX, USA, 2003, vol. 1, pp. 45-48.
  • [6] O. E. Gouda & Z. Matter, “Effect of the temperature rise on the XLPE dielectric properties”, IEEE Proceedings of the 35th Midwest Symposium on Circuits and Systems, 1992, pp. 95-98.
  • [7] W. A. Thue (Ed.), “Electrical power cable engineering”, CRC Press, Boca Raton, 2017.
  • [8] G. J. Anders, “Rating of electric power cables in unfavorable thermal environment”, Hoboken, NJ, USA, Wiley-IEEE Press, 2005.
  • [9] IEC Publication 60287, “Calculation of the continuous current ratings of cables”, 1982, 3. Edt., 1995.
  • [10] F. Aras, & C. Oysu, “Thermal analysis of 154 kV underground cable joint using finite element method”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 22, no. 3, 281-286, 2007.
  • [11] F. Aras, V. Alekperov, N. Can, & H. Kirkici, “Aging of 154 kV underground power cable insulation under combined thermal and electrical stresses”, IEEE Electrical Insulation Magazine, vol. 23, no. 5, pp. 25-33, 2007.
  • [12] F. Aras, C. Oysu, & G. Yilmaz, “An assessment of the methods for calculating ampacity of underground power cables”, Electric Power Components and Systems, vol. 33, no. 12, pp. 1385-1402, 2005.
  • [13] Y. G. Sahin, & F. Aras, “Investigation of harmonic effects on underground power cables”, 2007 IEEE International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, Setubal, Portugal, 2007, pp. 589-594.
  • [14] C. Uydur, O. Arikan, & O. Kalenderli, “The Effect of insulation defects on electric field distribution of power cables”, 2018 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), Athens, Greece, 2018, pp. 1-4.
  • [15] M. Karhan & M. Uğur, “XLPE izoleli tek damarlı orta gerilim kablolarında elektrik alanının sulu ağaçlanmaya etkisinin incelenmesi”, Güç Sistemleri Konferansı (GSK2016), İstanbul, 2016.
  • [16] M. Karhan, M. F. Çakır , Ö. Arslan , F. Issı, & V. Eyüpoğlu , "XLPE dielektrik malzemelerde elektrik alanının temas açısına ve damlacık şekline etkisi", Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 36, no. 3, pp. 1747-1760, 2021.
  • [17] Y. Du, P. Geng, J. Song, M. Tian, & D. Pang, “Influence of temperature and frequency on leakage current of XLPE cable insulation”, 2016 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), Chengdu, China, 2016, pp. 1-4.
  • [18] P. Geng, J. Song, M. Tian, Z. Lei, & Y. Du, “Influence of thermal aging on AC leakage current in XLPE insulation”, AIP Advances, vol. 8, no. 2, 025115. 2018.
  • [19] B. Perka & K.Piwowarski, “A Method for Determining the Impact of Ambient Temperature on an Electrical Cable during a Fire”, Energies, vol. 14, no. 21, 7260, 2021.
  • [20]https://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=981d85aa72b0419bb4b26a3c06cb284d
  • [21] https://europe.dupontteijinfilms.com/media/2431/info-mylar-a-electrical-properties.pdf
  • [22] Y. A. Cengel, “Introduction to thermodynamics and heat transfer”, McGraw-Hill, New York, 1997.
  • [23] S. Manjang, & B. Armynah, “The radial distribution of temperature in XLPE cable an analysis the finite element numerical method”, 2006 IEEE 8th International Conference on Properties & applications of Dielectric Materials, Denpasar, Bali, 2006, pp. 439-442.
  • [24] https://getdata-graph-digitizer.software.informer.com/ (Access date; June 02, 2023)
Toplam 24 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil İngilizce
Konular Devreler ve Sistemler, Elektrik Enerjisi Taşıma, Şebeke ve Sistemleri
Bölüm Akademik ve/veya teknolojik bilimsel makale
Yazarlar

Hakan Çanta 0009-0004-2013-1478

Reşat Mutlu 0000-0003-0030-7136

Rabia Korkmaz Tan 0000-0002-3777-2536

Proje Numarası UPN-2002.
Yayımlanma Tarihi 30 Ocak 2024
Gönderilme Tarihi 17 Haziran 2023
Yayımlandığı Sayı Yıl 2024 Cilt: 14 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Çanta, H., Mutlu, R., & Korkmaz Tan, R. (2024). Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı. EMO Bilimsel Dergi, 14(1), 19-26.
AMA Çanta H, Mutlu R, Korkmaz Tan R. Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı. EMO Bilimsel Dergi. Ocak 2024;14(1):19-26.
Chicago Çanta, Hakan, Reşat Mutlu, ve Rabia Korkmaz Tan. “Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı”. EMO Bilimsel Dergi 14, sy. 1 (Ocak 2024): 19-26.
EndNote Çanta H, Mutlu R, Korkmaz Tan R (01 Ocak 2024) Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı. EMO Bilimsel Dergi 14 1 19–26.
IEEE H. Çanta, R. Mutlu, ve R. Korkmaz Tan, “Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı”, EMO Bilimsel Dergi, c. 14, sy. 1, ss. 19–26, 2024.
ISNAD Çanta, Hakan vd. “Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı”. EMO Bilimsel Dergi 14/1 (Ocak 2024), 19-26.
JAMA Çanta H, Mutlu R, Korkmaz Tan R. Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı. EMO Bilimsel Dergi. 2024;14:19–26.
MLA Çanta, Hakan vd. “Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı”. EMO Bilimsel Dergi, c. 14, sy. 1, 2024, ss. 19-26.
Vancouver Çanta H, Mutlu R, Korkmaz Tan R. Yeni Üretilen XLPE İzolasyonlu Tek Damarlı Bir Güç Kablosunun Kaçak Empedansının Hesabı. EMO Bilimsel Dergi. 2024;14(1):19-26.

EMO BİLİMSEL DERGİ
Elektrik, Elektronik, Bilgisayar, Biyomedikal, Kontrol Mühendisliği Bilimsel Hakemli Dergisi
TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI 
IHLAMUR SOKAK NO:10 KIZILAY/ANKARA
TEL: +90 (312) 425 32 72 (PBX) - FAKS: +90 (312) 417 38 18
bilimseldergi@emo.org.tr