Выбор сечений жил кабелей напряжением выше 1 кВ

Наименьшее допустимое сечение проводов воздушных линий напряжением 1-10 кВ по условиям механической прочности (F_мех) – 25 мм², 35 кВ – 35 мм².

Для кабельной линии должны быть установлены наибольшие допустимые токовые нагрузки. Нагрузки определяются по участку трассы с наихудшими тепловыми условиями, если длина участка не менее 10 м. Этими участками могут быть:

· участок с более высокой температурой окружающей среды, чем принятая температура для всей трассы;

· участок трассы с числом кабелей больше одного;

· участок открыто проложенного кабеля.

Фактическая допустимая токовая нагрузка кабелей в нормальном и послеаварийном режимах работы определяется по выражению

I_{доп.факт} = I_{доп.табл}k_υk_пk_пер,

где I_{доп.табл} - допустимая длительная токовая нагрузка, определяемая по справочнику для выбранного способа прокладки кабеля в зависимости от марки кабеля; k_υ – коэффициент, учитывающий фактическую температуру окружающей среды; k_п – коэффициент, учитывающий количество проложенных кабелей в траншее (таблица 7.5); k_пер – коэффициент систематической перегрузки, зависящий от длительности перегрузки и способа прокладки (в земле или в воздухе), а также от коэффициента предварительной нагрузки.

Таблица 7.5 – Поправочные коэффициенты k_п на число работающих кабелей, лежащих рядом в земле

Расстояние в свету, мм	Число кабелей
		0,9 0,92	0,85 0,87	0,8 0,84	0,78 0,82	0,75 0,81

Резервные кабели, не нагруженные током, при определении числа проложенных в одной траншее кабелей в расчет не принимаются.

Кабели, проложенные по стенам зданий, в кабельных каналах и туннелях, считаются проложенными на воздухе, и поправка на число кабелей не вводится.

При пересечении рек и водоемов кабели прокладываются в воде. Условия охлаждения проложенных в воде кабелей более благоприятны по сравнению с кабелями, проложенными в земле. Вода является лучшим проводником тепла, и, кроме того, отвод тепла в воде происходит дополнительно посредством конвекции – перемещения нагретых слоев воды. Для кабелей, проложенных в воде, поправка на количество кабелей не вводится. Температура воды принимается равной +15⁰С.

Кабельные линии напряжением 6÷10 кВ, несущие нагрузки меньше номинальных, могут кратковременно перегружаться в пределах, указанных в таблице 7.6.

На время ликвидации аварий для кабельных линий напряжением до 10 кВ включительно допускаются перегрузки в течение 5 суток в пределах, указанных в таблице 7.7.

Таблица 7.6 – Допустимая перегрузка k_пер при нормальном режиме по отношению к номинальной нагрузке

Коэффициент предварительной нагрузки	Вид прокладки	При длительности допустимой перегрузки, ч
1,5	2,0	3,0
0,6	В земле В воздухе В трубах (в земле)	1,35 1,25 1,20	1,30 1,15 1,10	1,15 1,10 1,00
0,8	В земле В воздухе В трубах (в земле)	1,20 1,15 1,10	1,15 1,10 1,05	1,10 1,05 1,00

Таблица 7.7 - Допустимая перегрузка k_пер при послеаварийном режиме по отношению к номинальной нагрузке

Коэффициент предварительной нагрузки	Вид прокладки	При длительности допустимой перегрузки, ч
1,5	3,0	6,0
0,6	В земле В воздухе В трубах (в земле)	1,50 1,35 1,30	1,35 1,25 1,20	1,25 1,20 1,15
0,8	В земле В воздухе В трубах (в земле)	1,35 1,30 1,20	1,25 1,20 1,15	1,25 1,20 1,10

Критерием для выбора сечения кабельных линий является минимум приведенных затрат. В практике проектирования линий массового строительства выбор сечения производится не по сопоставимым технико-экономическим расчетам в каждом конкретном случае, а по нормируемым обобщенным показателям. В качестве такого показателя при проектировании кабельных линий используется экономическая плотность тока j_эк. В ПУЭ установлены значения экономических плотностей тока, зависящие от материала, конструкции провода, продолжительности использования максимума нагрузки Т_max и региона, характеризующегося стоимостью топлива (таблица 7.8).

Экономически целесообразное сечение определяют предварительно по расчетному току линии I_р нормального режима и экономической плотности тока j_эк

, мм².

Найденное расчетное сечение округляется до ближайшего стандартного.

Для обеспечения нормальных условий работы кабельных линий и правильной работы защищающих аппаратов выбранное сечение должно быть проверено по допустимой длительной нагрузке по нагреву в нормальном и послеаварийном режимах, а также по термической стойкости при токах к.з.

Таблица 7.8 - Экономическая плотность тока

Тип линии	Экономическая плотность тока (А/мм^2) при продолжительности использования максимума нагрузки Тм (ч/год)
от 1000 до 3000	от 3000 до 5000	от 5000 до 8700
Медные неизолированные провода и шины	2,5	2,1	1,8
Алюминиевые неизолированные провода и шины · Казахстан европейская часть России, Забайкалье, Дальний Восток Центральная Сибирь	1,5   1,3 1,5	1,4   1,1 1,4	1,3   1,0 1,3
Кабели с бумажной изоляцией с жилами: - медными - алюминиевыми Казахстан европейская часть России, Забайкалье, Дальний Восток · Центральная Сибирь	3,0   1,8   1,6 1,8	2,5   1,6   1,4 1,6	2,0   1,5   1,2 1,5
Кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией с жилами: - медными - алюминиевыми Казахстан европейская часть России, Забайкалье, Дальний Восток Центральная Сибирь	3,5   2,2   1,9 2,2	3,1   2,0   1,7 2,0	2,7   1.9   1,7 1,9

Проверка по допустимой токовой нагрузке по нагреву длительным расчетным током в нормальном режиме:

I_{доп.факт} ³ I_р ;

по аварийному режиму (для двухцепной КЛ)

I_доп.ав. ³ I_ав,

где I_{доп.факт} - фактическая допустимая токовая нагрузка; I_р – расчетная токовая нагрузка кабельной линии; I_доп.ав.=1,3 I_{доп.факт}.

Расчетная токовая нагрузка определяется:

,

где S_расч - расчетная полная мощность, передаваемая по кабельной линии; n – количество кабелей в линии; U_ном – номинальное напряжение сети.

Проверка сечений по термической стойкости проводится после расчета токов к.з. Минимальное термически стойкое токам к.з. сечение кабеля:

, мм²,

где - суммарный ток короткого замыкания от энергосистемы и синхронных электродвигателей; t_пр – приведенное расчетное время к.з.; C - термический коэффициент для кабелей. Например, для кабелей напряжением 10 кВ с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной или резиновой изоляцией С=78 Ас²/мм²; для кабелей с алюминиевыми жилами и полиэтиленовой изоляцией С=65 Ас²/мм².

По потере напряжения кабельные линии систем электроснабжения длиной менее 1 км не проверяются.

Для кабельных линий длиной более 1 км потеря напряжения определяется:

, В или , В,

где R = ρ₀L и X = x₀L – активное и индуктивное сопротивления линии, Ом; ρ₀ и x₀ - удельное активное и реактивное сопротивления кабелей, Ом/км.

Потери напряжения в процентах от номинального напряжения

.

Сечение участка линии, выбираемого по допустимой потере напряжения, определяется из выражения:

F_ΔU = ,

где Р – активная мощность, протекающая по кабельной линии, кВт; - допустимые потери напряжения, обусловленные реактивными мощностями (Q) и сопротивлениями

= .

Из пяти полученных по расчетам сечений – по экономической плотности тока, нагреву в нормальном режиме; по нагреву в послеаварийном режиме, допустимым потерям напряжения и термической стойкости токам к.з – принимается наибольшее как удовлетворяющее всем условиям.

Контрольные вопросы

1. Какие марки проводов ВЛ и токопроводов знаете?

2. Перечислите марки наиболее часто применяемых кабелей на промышленных предприятиях.

3. Каким условиям должна отвечать площадь сечения проводов и кабелей сетей напряжением выше 1 кВ?

4. Каковы допустимые потери напряжения для силовой сети напряжением выше 1 кВ?

5. Как конструктивно устроены воздушные, кабельные линии, токопроводы?

6.Допустимые перегрузки кабелей в нормальном и аварийном режимах?

7. От чего зависит минимальное сечение проводника?

8.В каких случаях применяют кабельные линии?

Дата добавления: 2014-01-04