26
Active Learning Assignments on Under Ground Cables Prepared By :- Guided By :- PAWAR PARTH J. :-150123109012 BUTANI PARTH D. :-150123109002 Prof. Yogesh Patel SURANI KISHAN J. :-150123109014 Batch B3 EPS Electrical Dept. (2015-16)

Underground Cables

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Underground Cables

Active Learning Assignments on Under Ground Cables

                           Prepared By :-                                                           Guided By :-  PAWAR PARTH J. :-150123109012 BUTANI PARTH D. :-150123109002 Prof. Yogesh Patel SURANI KISHAN J. :-150123109014

 Batch B3

EPS

Electrical Dept. (2015-16)

 

Page 2: Underground Cables

Introduction• An Underground cable essentially consists of one or more conductor coved with suitable 

insulation and surrounded by a protecting layer.

• The types of cable to be used will depend upon the working voltage and service requement,In general cable must follow following necessary conditions:-

Page 3: Underground Cables

NECCESITY CODITIONS • The conductor used in cables should be tinned stranded copper or aluminium 

of high conductivity. Stranding is done so that conductor may become flexible and carry more current.• The conductor size should be such that the cable carries the desired load 

current without overheating and causes voltage drop within permissible limits.• The cable must have proper thickness of insulation in order to give high degree 

of safety and reliability at the voltage for which it is designed.• The cable must be provided with suitable mechanical protection so that it may 

withstand the rough use in laying it.• The materials used in the manufacture of cables should be such that there is 

complete chemical and physical stability throughout.

Page 4: Underground Cables

Construction Of Cable•Cores:- A cable may have one or more than one core (conductor) depending 

upon the type of service for which it is intended.

• Insulation:- Each core or conductor is provided with a suitable thickness of insulation, the thickness of layer depending upon the voltage to be withstood by the cable. The commonly used materials for insulation are impregnated paper, varnished cambric or rubber mineral compound.

•Metallic Sheath:- order to protect the cable from moisture, gases or other damaging liquids (acids or alkalis) in the soil and atmosphere, a metallic sheath of lead or aluminium is provided over the insulation.

Page 5: Underground Cables

Construction Of Cable•Bedding:- Over the metallic sheath is applied a layer of bedding which 

consists of a fibrous material. The purpose of bedding is to protect the metallic sheath against corrosion and from mechanical injury due to armouring.

•Armouring:- Over the bedding, armouring is provided which consists of one or two layers of galvanised steel wire or steel tape. Its purpose is to protect the cable from mechanical injury while laying it and during the course of handling. Armouring may not be done in the case of some cables.

•Serving :- In order to protect armouring from atmospheric conditions, a layer of fibrous material similar to bedding is provided over the armouring. This is known as serving

Page 6: Underground Cables

Properties of Insulating MaterialHigh resistivity.

High dielectric strength.

Low thermal co-efficient.

Low water absorption.

Low permittivity.

Non – inflammable.

Chemical stability.

High mechanical strength. 

High viscosity at impregnation temperature.

Capability to with stand high rupturing voltage.

High tensile strength and plasticity.

Page 7: Underground Cables

Professional Associates Limited. 7

Insulating Materials for Cables Rubber It  can  be  obtained  from  milky  sap  of  tropical  trees  or  from  oil 

products. It has the dielectric strength of 30 KV/mm. Insulation resistivity of 10 exp 17 ohm.cm Relative permittivity varying between 2 and 3. They readily absorbs moisture, soft and liable to damage due to rough 

handling and ages when exposed to light. Maximum safe temperature is very low about 38 C

Page 8: Underground Cables

Insulating Materials for CablesVulcanized India Rubber

It  can  be  obtained  from  mixing  pure  rubber  with  mineral  compounds  i-e 

zinc oxide, red lead and Sulphur and heated up to 150 C.

It has greater mechanical strength, durability and wear resistant property.

The  Sulphur  reacts  quickly  with  copper  so  tinned  copper  conductors  are 

used.

It is suitable for low and moderate voltage cables.

Page 9: Underground Cables

Insulating Materials for Cables Impregnated PaperThis material has superseded the rubber, consists of chemically pulped paper 

impregnated with naphthenic and paraffinic materials.It has low cost, low capacitance, high dielectric strength and high insulation 

resistance.It has low cost, low capacitance, high dielectric strength and high insulation 

resistance. Varnished CambricThis is simply the cotton cloth impregnated and coated with varnish.As the varnish cambric is also hygroscopic so need some protection.Its dielectric strength is about 4KV / mm and permittivity is 2.5 to 3.8.

Page 10: Underground Cables

Insulating Materials for Cables Polyvinyl chloride (PVC)This material has good dielectric strength, high insulation resistance and high 

melting temperatures.These have not so good mechanical properties as those of rubber. It is inert to oxygen and almost inert to many alkalis and acids.Therefore, this type of insulation is preferred over VIR in extreme 

environmental conditions.

       PVC insulated cables are generally used for low and medium domestic lights and power installations.

Page 11: Underground Cables

CLSSIFICATION OF CABLES

Low tension (L.T) ----- up to

High tension (H.T) ----- up to 11, 000V

Super tension (S.T) ---- from 22KV to 33KV

Extra high tension (E.H.T) cables --- from 33KV to 66KV 

Extra super voltage cables ------beyond 132KV

Page 12: Underground Cables

Professional Associates Limited. 12

3- Core CablesBelted Cables

In these cables the conductors are wrapped with oil impregnated paper,  and  then  cores  are  assembled  with  filler  material.  The assembly is enclosed by paper insulating belt.

These can be used for voltages up to 11KV or in some cases can be used up to 22KV.

High voltages beyond 22KV,  the tangential stresses becomes an important consideration. 

As  the  insulation  resistance    of  paper  is  quite  small  along  the layer,  therefore  tangential  stress  set up, hence,  leakage current along the layer of the paper insulation. 

This  leakage  current  causes  local  heating,  resulting  breaking  of insulation at any moment

Page 13: Underground Cables

13

3-core belted Cable

Professional Associates Limited.

Page 14: Underground Cables

Professional Associates Limited. 14

• Screened CablesThese can be used up to 33kv but in certain cases can be extended up to 

66kv.These are mainly of two typesi. H-type and ii. S.L type cables

3- Core Cables

Page 15: Underground Cables

15

3- Core CablesH-TYPE Cables: Designed by H. Hochstetler. Each core is insulated by layer of impregnated paper. The insulation on each core is covered with a metallic screen which is usually 

of perforated aluminum foil.The cores are  laid  in such a way that metallic screen make contact with one 

another.Basic advantage of H-TYPE is that the perforation in the metallic screen assists 

in  the complete  impregnation of  the cable with  the compound and  thus  the possibility of air pockets or voids in the dielectric is eliminated.

The metallic screen increase the heat dissipation power of the cable.

Page 16: Underground Cables

16

3- Core Cables (H-Type)

Page 17: Underground Cables

17

S.L - Type: (Separate Lead)

Each core insulation is covered by its own lead sheath.It  has  two  main  advantages,  firstly  the  separate  sheath  minimize  the 

possibility  of  core-to-core  breakdown.  Secondly  the,  bending  of  cables become easy due to the elimination of over all sheath. 

The disadvantage is that the lead sheaths of S.L is much thinner as compared to H-Type cables, therefore for greater care is required in manufacturing.

3- Core Cables

Page 18: Underground Cables

18

3- Core Cables (S.L. Type)

Page 19: Underground Cables

• Pressurized Type Cables In these cables, pressure maintained above 

atmosphere either by oil or gas. Gas pressure cables are used up to 275KV. Oil filled cables are used up to 500KV.

3- Core Cables

Page 20: Underground Cables

3- Core CablesOil Filled Cables:- Low  viscosity  oil  is  kept  under 

pressure and fills the voids in oil impregnated  paper  under  all conditions of varying load.

There  are  three  main  types  of oil filled cables

i. Self-contained circular typeii. Self-contained flat typeiii. Pipe Type cables

Page 21: Underground Cables

Gas Pressure CablesIn these cables an inert gas like nitrogen is used to exert pressure on paper dielectric to prevent void formation.

These are also termed as Compression cablesThey insulated cores similar to solid typeThe cable is  inserted in a pressure vessel which may 

be  a  rigid  steel  pipe,  commonly  known  as  pipe  line compression cable.

The  nitrogen  gas  is  filled  in  vessel  at  nominal pressure of 1.38 * 10 exp 6 N/  square meter with a maximum  pressure  of  1.725  *  10  exp  6  N/  square meter. 

Page 22: Underground Cables

Laying of Underground Cables• The  reliability  of  underground  cable  network  depends  to  a  considerable 

extent upon proper laying.• There are three main methods of Laying underground cablesi. Direct Layingii. Draw in systemiii. Solid system 

Page 23: Underground Cables

Direct LayingThis  method  is  cheap  and  simple  and  is 

most likely to be used in practice.A trench of about 1.5 meters deep and 45 

cm wide is dug.A cable is been laid inside the trench and 

is covered with concrete material or bricks in  order  to  protect  it  from  mechanical injury.

This  gives  the  best  heat  dissipating conditions beneath the earth.

It is clean and safe method

Page 24: Underground Cables

Draw in System• In this conduit or duct of concrete is laid in ground with main holes at suitable 

positions along the cable route.• The cables are then pulled into positions from main holes.

Page 25: Underground Cables

Solid SystemIn this system the cable is laid in open pipes 

or  troughs  dug out  in  earth  along  the  cable route.

The toughing is of cast iron or treated wood.Toughing  is  filled  with  a  bituminous  after 

cables is laid.It provides good mechanical strength.It has poor heat dissipation conditions.It  requires  skilled  labor  and  favorable 

weather conditions.It is very much expensive system.

Page 26: Underground Cables

Insulation Resistance of a Single-Core CableConsider a single-core cable of conductor radius r 1 and internal sheath radius r 

2 as shown in Fig. 11.12. Let l be the length of the cable and ρ be the resistively of the insulation.

Consider a very small layer of insulation of thickness dx    at a radius x.The length through which leakage current tends to flow    is dx and the area of X-section offered to this flow is     2Insulation resistance considered layer = Insulation resistance for whole cable is   R =   = dx  =