Aviatreid.ru

Прокат металла "Авиатрейд"
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выбор кабеля по термической стойкости

Выбор кабеля по термической стойкости

Выбор проводников по термической и динамической устойчивости к току к.з.

Проводники и токопроводы в электрических сетях выше 1000 в, как правило, подлежат проверке на условия нагревания током к. з.
В электрических сетях до 1000 в на термическую устойчивость проверяются только токопроводы.
Повышение температуры жил изолированных проводников и кабелей в результате прохождения тока к. з. ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности, а следовательно, и к возможности аварии. Поэтому установлены определенные максимально допустимые пределы температур в режиме к. з., указанные в табл. 6-1.

Проверка кабелей на нагревание от токов к. з. должна производиться:
1)для одиночных кабелей небольшой протяженности, исходя из к. з. в начале кабеля;
2)для одиночных кабелей, имеющих соединительные муфты, исходя из к. з. s начале каждого участка, с тем чтобы иметь возможность ступенями уменьшать сечение кабеля по его длине;
3)для двух и более параллельно включенных кабелей, исходя из к. з. непосредственно за пучком <по сквозному току).

Допускается не проверять проводники по режиму к. з. в случяе их защиты плавкими предохранителями. Линия считается защищенной предохранителем, когда отключающая способность предохранителя достаточна для отключения наибольшего возможного аварийного тока линии.
Для линий к индивидуальным электроприемникам, в том числе к цеховым трансформаторам общей мощностью до 1000 ква включительно, допускается не проверять сечения проводников по току к. з при одновременном соблюдении следующих условий:

1.В электрической или технологической части предусмотрено резервирование, гарантирующее от расстройства производственного процесса.
2.Повреждение проводников при к. з. не может вызвать взрыва.
3.Возможна замена проводников без значительных затруднений.

Для линий к индивидуальным электроприемникам или небольшим распределительным пунктам неответственного назначения допускается не производить проверку проводников на термическую устойчивость при к. з., если обеспечивается только одно условие 2 (отсутствие опасности взрыва).
Провода воздушных линий до 10 кв не проверяются по току к. з.
Допустимые величины тока к. з. для кабелей определяются в зависимости от материала и сечения кабеля и длительности прохождения тока к. з.
Термическое действие тока к. з. в течение действительного времени прохождения его t д , характеризуется величиной фиктивного времени t ф прохождения установившегося тока к. з. с одинаковым по термическому действию эффектом.
Фиктивное время определяется в зависимости от отношения

где I" — действующее значение периодической составляющей тока к. з. в начальный момент, а
— установившийся ток к. з. (действующее значение), а.
Действительное время I д слагается из выдержки времени, установленной на максимально-токовой защите линии, и собственного времени отключающего аппарата (выключателя мощности).
При проверке на термическую устойчивость проводников линий, оборудованных быстродействующим автоматическим повторным включением, должно учитываться повышение нагревания проводников из-за увеличения суммарной продолжительности к. з.
При расчетах тока к. з. в распределительных сетях 6-10 кв весьма часто затухание не учитывают. В этом случае фиктивное время может быть принято равным действительному и задача проверки проводников на термическую устойчивость упрощается отсутствием необходимости определения фиктивного времени.
Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току к. з. при заданной величине фиктивного времени t ф , определяется из выражения

где F-сечение жилы кабеля, мм кв
С — постоянная, определяемая в зависимости от заданной ПУЭ конечной температуры нагревания жил и напряжения; числовые значения постоянной С- указаны в табл. 6-1.
Ниже приведена табл. 6-2 для проверки кабелей на термическую устойчивость, составленная по формуле (6-2) в величинах допустимого установившегося тока к. з. в килоамперах.
В дополнение к расчету на термическую устойчивость сечение шин токопроводов должно быть проверено также на механическую прочность при к. з. (динамическая устойчивость токопровода).

Таблица 6-1 Допустимые температуры нагревания проводников и шин при к. з.

11 Проверка кабеля 10 кВ на термическую устойчивость

к токам короткого замыкания

При проверке кабелей ПУЭ рекомендует для одиночных кабелей место короткого замыкания принимать в начале линии, если она выполняется одним сечением или в начале каждого участка нового сечения, если линия имеет по длине разные сечения. При наличии пучка из двух и более параллельно выполненных кабелей ток короткого замыкания определяют, исходя из того, что замыкание произошло непосредственно за пучком, т.е. учитывается сквозной ток короткого замыкания.

Проверка сечения кабелей по термической стойкости производится по формуле:

(11.1)

где I∞ — действующее значение установившегося тока короткого замыкания;

tn – приведенное время короткого замыкания;

С – расчетный коэффициент.

С=95 А*с 1/2 /мм 2 /7/

При проверке кабелей 10 кВ городских сетей на термическую стойкость затухание тока короткого замыкания, как правило, не учитывается и tn принимается равным действительному, которое слагается из выдержки времени релейной защиты линий 10 кВ и собственного времени отключающего аппарат.

Читайте так же:
Что означает световое поражение электрическим током ответ

При проверке кабелей 10 кВ городских сетей на термическую стойкость затухание тока короткого замыкания, как правило, не учитывается и tn принимается равным действительному, которое слагается из выдержки времени релейной защиты линий 10 кВ и собственного времени отключающего аппарат. /8/

Проверяем выбранное сечение кабеля на участке п/ст «Шелковая» — РП с ТП-2 по термической устойчивости:

Расчетная точка короткого замыкания – К1.

I∞=8530 А; tр.з=0,1 с.; tn=0,13 с.

95 мм 2 >32,4 мм 2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

Проверим сечения кабелей кольцевой схемы, вариант I.

Проверяем сечение кабеля на участке РП – ТП-1, расчетная точка короткого замыкания – К1.

I∞=8530 А; tр.з=0,05 с.; tn=0,08 с.

50 мм 2 >25,4 мм 2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

Проверяем сечение кабеля на участке ТП-1 – ТП-4, расчетная точка короткого замыкания – К2.

I∞=8250 А; tр.з=0,05 с.; tn=0,08 с.

35 мм 2 >24,6 мм 2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

Проверяем сечение кабеля на участке ТП-3 – ТП-6, расчетная точка короткого замыкания – К6.

I∞=8150 А; tр.з=0,05 с.; tn=0,08 с.

35 мм 2 >24,3 мм 2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

Двухлучевая схема. Вариант II.

Проверяем сечение кабеля на участке РП – ТП-1, расчетная точка короткого замыкания – К1.

I∞=8530 А; tр.з=0,05 с.; tn=0,08 с.

35 мм 2 >25,4 мм 2

Выбранный кабель удовлетворяет условию проверки по термической устойчивости.

12 Выбор и расчет оборудования сети 10 кВ

В данном разделе мною рассмотрены вопросы по выбору электрооборудования в ячейках РП-10 кВ, РЦ 10 кВ на трансформаторных подстанциях и в ячейках питающих линий 10 кВ на п/ст «Шелковая».

В проектируемом жилом микрорайоне распределительный пункт совмещен с трансформаторной подстанцией, с трансформаторами на 250 кВА.

Распределительный пункт 10 кВ предназначен для приема и распределения электрической энергии в городских сетях 10 кВ и размещается в отдельно стоящем здании. Выбираем распределительный пункт типа II РПК-2Т на восемь отходящих линий /9/. Силовые трансформаторы, распределительный щит 0,4 кВ и РУ 10 кВ размещаются в отдельных помещениях.

РУ 10 кВ комплектуется камерами КСО-212, распределительное устройство 0,4 кВ – панелями серии ЩО-70 /14/. Соединение трансформаторов со щитом 0,4 кВ осуществляется голыми шинами, с РУ 10 кВ – кабелем. Крепление металлоконструкций (камер, щитов, панелей) осуществляется сварным соединением к закладным металлическим деталям в стенах и полу, предусмотренных в строительной части проекта.

Панель собственных нужд размещается вместе со щитом освещения и электроотопления, навесного исполнения в помещении РУ 0,4 кВ. Снаружи
РУ 0,4 кВ предусмотрено место для панели внутриквартального освещения. Для автоматического регулирования уличного освещения в ночное время устанавливается щит уличного освещения ЩУО-200, который комплектуется вводным аппаратом на 100 А, трансформатором тока и счетчиком, четырьмя групповыми автоматами на 25 и 40 А.

Выбор кабелей 10 кВ немного отличается от выбора кабелей 0,4 кВ. Здесь есть некоторые особенности, о которых нужно знать. Также хочу представить свою очередную вспомогательную программу, с которой выбор сечения кабелей 10 кВ станет проще.

Еще в далеком 2012 г у меня была статья: Как правильно выбрать сечение кабеля напряжением 6 (10) кВ? На тот момент я не владел теми знаниями, которые есть у меня сейчас, поэтому данная статья является дополнением.

Задача: выбрать кабель для питания трансформаторной подстанции 250 кВА. Расстояние от точки питания (РУ-10кВ, ТП проходного типа) до проектируемой КТП – 200 м. Объект в городской черте.

Первое, с чем необходимо определиться: тип кабеля.

Я решил применить кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Полезная информация из каталога:

Кабели марок ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу, ПвБП, АПвБП, в том числе с индексами «г», «2г», «гж» и «2гж» предназначены для эксплуатации при прокладке в земле независимо от степени коррозионной активности грунтов. Допускается прокладка этих кабелей на воздухе, в том числе в кабельных сооружениях, при условии обеспечения дополнительных мер противопожарной защиты, например, нанесения огнезащитных покрытий.

Прокладка одножильного кабеля в стальной трубе не допускается.

Кабели указанных марок с индексами «г», «2г», «гж» и «2гж» предназначены для прокладки в земле, а также в воде (в несудоходных водоемах) — при соблюдении мер, исключающих механические повреждения кабеля.

Кабели марок ПвПу, АПвПу, ПвБП, АПвБП, в том числе с индексами «г», «2г», «гж» и «2гж» предназначены для прокладки на сложных участках кабельных трасс, содержащих более 4 поворотов под углом свыше 30 градусов или прямолинейные участки с более чем 4 переходами в трубах длиной свыше 20 м или с более чем 2 трубными переходами длиной свыше 40 м.

Читайте так же:
Ethernet кабель сеть ток

Кабели марок ПвВ, АПвВ, ПвВнг-LS, АПвВнг-LS, ПвБВ, АПвБВ, ПвБВнг-LS, АПвБВнг-LS могут быть проложены в сухих грунтах (песок, песчано-глинистая и нормальная почва с влажностью менее 14%).

Кабели марок ПвВнг-LS, ПвБВнг-LS могут быть использованы для прокладки во взрывоопасных зонах классов В-I, B-Ia; кабели марок АПвВнг-LS,

АПвБВнг-LS – во взрывоопасных зонах В-Iб, В-Iг, B-II, B-IIa.

Кабели предназначены для прокладки на трассах без ограничения разности уровней.

Исходя из рекомендаций, выбор мой остановился на АПвБП. В этой статье не буду рассматривать стоимость различных марок кабелей.

Далее нам необходимо определиться с сечением кабеля.

Сечение кабеля 6 (10) кВ выбирают на основании расчетного тока линии, длины линии, тока трехфазного КЗ на шинах питания, времени срабатывания защиты, материала изоляции и жилы кабеля.

Основные проверки, которые нужно выполнить при выборе сечения кабеля 6 (10) кВ:

1 Проверка кабеля по длительно допустимому току.

2 Проверка кабеля по экономической плотности тока.

3 Проверка кабеля по термической устойчивости току трехфазного КЗ.

4 Проверка по потере напряжения (актуально для больших длин).

5 Проверка экрана кабеля на устойчивость току двухфазного КЗ (при наличии).

Для упрощения выбора сечения кабеля я сделал программу: расчет сечения кабеля 6 (10) кВ.

Внешний вид программы:

Программа для расчета сечения кабеля 6 (10)кВ

Более подробно о программе и выборе сечения кабеля смотрите в видео:

Выбор сечения кабеля:

Изначально выбираем кабель по расчетному току: АПвБП- (3×35) 16. Расчетный ток в нашем примере всего около 15 А. По экономической плотности тока выходит и вовсе 10 мм2.

При проверке кабеля на термическую устойчивость минимальное сечение получается 29 мм2. Здесь стоит отметь, ток трехфазного КЗ я принял 10 кА, т.к. сейчас в отпуске и нет возможности запросить данное значение в РЭСе, а в ТУ не указано. Согласно ТУ необходимо предусмотреть КСО с выключателем нагрузки (для установки в подключаемой ТП). Выключатель нагрузки я применил с предохранителями типа ПКТ на 40 А.

Согласно время-токовой характеристике предохранителя ПКТ, время отключения составит не более 0,01 с. Я решил перестраховаться и принял время 0,1 с.

Для расчета потери напряжения можно использовать программу: расчет потери напряжения в трехфазных сетях с учетом индуктивного сопротивления. В моем случае нет смысла проверять кабель на потери напряжения.

Экран выбранного кабеля способен выдержать ток двухфазного КЗ.

На основании всех расчетов и с учетом того, что ток трехфазного КЗ мне пришлось принять самому я решил подстраховаться и выбираю кабель АПвБП- (3×50) 16, за что от вас получу справедливую критику Попытаюсь запросить дополнительную информацию в РЭСе и сделаю новый расчет, который с этой программой займет пару минут.

На подготовку данного материала у меня ушло около двух дней. Но, с этими знаниями вы сможете сделать подобную программу значительно быстрее.

5.2.3 Выбор кабелей питающих ТСН

По формуле (5.2) найдём ток нормального режима: А. Определение экономического сечения кабеля производим по формуле (5.3). Экономическая плотность тока А/мм2. мм2, Предварительно выбираем кабель типа СБ-3х150 с А.

5.2.2 Выбор кабелей питающих трансформаторы 10/0,4 кВ

По формуле (5.2) найдём ток нормального режима: А. Определение экономического сечения кабеля производим по формуле (5.3). Экономическая плотность тока А/мм2. мм2, Предварительно выбираем кабель типа СБ-3х50 с А.

1.1 Выбор числа питающих ВЛ, выбор сечения проводов питающих Вл

Так как через подстанцию осуществляется транзит мощности и среди потребителей есть потребители первой категории, то необходим резерв по линиям, питающим подстанцию, откуда понятно, что количество, питающих ВЛ должно быть не меньше двух.

3.1.1 Расчёт кабелей питающих ТП

Расчёт высоковольтных кабелей, питающих трансформаторную подстанцию, заключается в выборе площади сечения проводников по нагреву и по экономической плотности тока.

2. Выбор марки и емкости магистральных кабелей и кабелей ответвлений; распределение цепей в симметричных кабелях

В соответствие с заданием, необходимо организовать 6 цепей ОТС и 5 цепей АТ. Для организации цепей ОТС используется кабель ТЗПАБпШп 4х4х1,2 (ТУ 16.505.715-75). Для организации цепей АТ используется кабель СБЗПу 5х2х0,9 (ГОСТ Р 51312-99).

2. ВЫБОР ЧИСЛА ПИТАЮЩИХ ВЛ, ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ ПИТАЮЩИХ ВЛ
2.4.2 Выбор сечения кабелей на напряжение 6 кВ, питающих высоковольтные двигатели

Выбор сечений кабельных линий на напряжение 6 кВ производится по экономической плотности тока. Для этого необходимо определить расчётный ток, который будет протекать по линии. Выполним расчёты для кабелей, питающих электродвигатели 6 кВ.

Читайте так же:
Supra stv lc32552wl уменьшить ток подсветки
4. Выбор марки и сечения питающих проводов и кабелей
3.1 Выбор проводов и питающих кабелей

Сечение проводов и кабелей для напряжения до 1000 В по условию нагрева определяется по справочнику в зависимости от расчетного значения длительно допустимой токовой нагрузки из соотношения: где Iдл — ток расчетной длительной нагрузки; Iном -.

1.4.3 Выполняем расчет и выбор питающих кабелей

По условиям нагрева проводов длительным расчетным током. , А (2.35) где: Ip=расчетный ток нагрузки, при расчетах кабеля расчетный ток трансформатора не учитывается. Iн=41А , А (2.

3.3 Выбор кабелей питающих и распределительных линий

Выбор сечений электрических проводников осуществляется по допустимому нагреву длительно протекающим максимальным рабочим (расчетным) током, по экономической плотности тока и условию короны[6].

3.1 Выбор кабелей питающих и распределительных линий 0,4 кВ

Выбор сечений по допустимому нагреву. Выбор сечений по допустимому нагреву длительно протекающим максимальным рабочим (расчетным) током производится по условию [1]: где — максимальный рабочий (расчетный) ток нагрузки.

1.5 Выбор питающих кабелей и высоковольтных выключателей

Выбираем кабель с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в алюминиевой оболочке (кабель с алюминиевыми жилами), марки ААШв. · Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока: (1.

2.3 ВЫБОР КАБЕЛЕЙ ПИТАЮЩИХ ЛИНИЙ СИЛОВЫХ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПУНКТОВ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШИНОПРОВОДОВ
2.3.1 Выбор кабелей питающих линий

В таблицу 12 сведены все электроприемники вспомогательного цеха Таблица 12 Электроприемники вспомогательного цеха СП Наименование электроприемника Колич- во Мощ-ность, кВт Кн cosцн tgцн СП1 ЭП вентилятора 1 3 0.65 0,8 0.

Расчет токов короткого замыкания

По максимальному току производится проверка электротехнического оборудования на электродинамическое и термическое действие, по минимальному — работоспособность релейной защиты и автоматики.

Так как расчет релейной защиты и автоматики не входит в задание, расчетный ток короткого замыкания на шинах распредустройства примем 8,5 кА. Будем считать ЭДС источника постоянной. Тогда действующее значение сверхпереходного тока короткого замыкания будет равно действующему значению установившегося тока короткого замыкания, то есть:

Определим приведенное время короткого замыкания, для этого примем время действия защиты 1,2 с (линия от ПС до РУ -10 кВ).

1.Определим сечение линии по нагреву:

Выбираем сечение кабеля 185 мм 2 (предварительный расчет показал, что кабель сечением 150 мм 2 не пройдет по условиям прокладки 2-х кабелей при условии выбора 2-х кабелей, проложенных в одной траншее), однако токовая нагрузка такого кабеля составляет всего 340 А, следовательно, необходимо использовать 2 кабеля, так как в этом случае токовая нагрузка уменьшается в 2 раза.

(2.21)

Коэффициент К1 учитывает аварийную перегрузку (коэффициент предварительной загрузки был равен (280,4/340) ≈0,8, по таблицам ПУЭ находим коэффициент 1,2 при продолжительности максимума 6ч), К2 учитывает количество прокладываемых кабелей в земле (в нашем случае 2 кабеля по таблицам ПУЭ находим коэффициент 0,9 при расстоянии в свету 100мм между ними).

Итак, 340 А > 259,63 А.

2. По термическому действию тока короткого замыкания.

Определяем действительное время короткого замыкания

(2.22

Определим периодическую составляющую для приведенного времени тока короткого замыкания:

для , так как действительное время К.З. больше 1 с, то определения апериодической составляющей не требуется.

(2.23)

Таким образом, сечение кабеля, выбранного по нагреву, удовлетворяет условию нагрева током короткого замыкания.

Отметим тот факт, что определение термической устойчивости определялось по току короткого замыкания на шинах подстанции, что является некоторым допущением. Однако найденное значение тока короткого замыкания на шинах РУ -10 кВ не приведет к противоречию между выбором сечения, так как ток в этом случае получится несколько ниже.

В данном случае введения поправочных коэффициентов не требуется

Определим минимальное сечение термической стойкости кабельной линии:

для этого необходимо составить схему замещения рассматриваемого случая:

Рисунок 2.4 — Схема замещения

На рисунке 2.4 изображена схема замещения для расчета токов короткого замыкания сети выше 1 кВ. Точки короткого замыкания определены соответственно на шинах РУ — 10 кВ, а также у выводов обмоток высшего напряжения у трансформаторов КТП (ввиду однотипности кабельных линий к КТП выбрано 3 точки короткого замыкания, так как расчет для параллельно работающих кабелей будет однотипным).

Считаем, что ЭДС источников питания неизменны. Здесь необходимо отметить, что ничего общего нет между нахождением сопротивления системы бесконечной мощности, которая приравнивается к нулю в сетях высшего напряжения, когда источник короткого замыкания приближен к месту короткого замыкания и нахождением сопротивления по заданному току короткого замыкания на шинах подстанции.

Учитывая то, что в сетях промышленных предприятиях обычно периодическая составляющая считается неизменной, то . Следовательно, по этим данным можно приблизительно оценить мощность питающей системы. Определим x*расч :

Читайте так же:
Розетки с ночной подсветкой

x*расч = 0,6 (по таблицам справочников).

(2.24)

Учитывая тот факт, что сверхпереходные значения токов короткого замыкания для двух источников одинаковы, следовательно, и мощности питающих систем одинаковы. Очевидно, что источники работают параллельно при отключенных секционных разъединителях, следовательно, будем рассматривать работу двух источников раздельно.

Определим ток короткого замыкания в точке К1:

Определяем сопротивление системы:

За значение базисной мощности в электроустановках напряжением выше 1 кВ рекомендуется принимать Sб = 10000 МВА.

Определяем базисный ток:

(2.25

Кабельная линия от ЗРУ подстанции до проектируемого распредустройства:

(2.26)

Определим сопротивление системы:

(2.28)

Действительно, если проверить кабель (от ПС до РУ) на термическую стойкость по данному значению то минимальное сечение будет несколько меньше, чем рассчитанное выше.

Определим постоянную времени:

(2.29)

(2.30)

Определим ток короткого замыкания в точке К2 (для КТП №1).

Для этого кабеля определим (по таблицам справочников или из технических данных) удельные активные и реактивные сопротивления:

Rуд150 = 0,206 Ом/км; Xуд150 = 0,074 Ом/км.

Определим ток короткого замыкания на выводах высшего напряжения трансформатора:

Определим суммарное сопротивление до точки К2:

Активные сопротивления учитывались в обоих случаях, так как не выполнялось условие: R* < X*/3.

Ток короткого замыкания в точке К2:

Ударный ток короткого замыкания:

Время действия защиты для РУ — 10 кВ (ступень селективности) примем равным 0,5 с.

Собственное время отключения выключателя примем 0,015 с (для выключателя ВВ/TEL).

Действительное время К.З. составит:

Приведенное время для апериодической составляющей составит приблизительно 0,05 с.

Для систем с источниками питания, ЭДС которых неизменна во времени, можно считать, что tп.п = tд .

Таким образом, приведенное время К.З:

.

Минимальное сечение по условию нагрева током короткого замыкания:

Ближайшее меньшее стандартное сечение: 50 мм 2 .

По экономической плотности тока:

Стандартное ближайшее сечение 150 мм 2 .

По потере напряжения проверять кабель не имеет смысла по причине небольшой длины.

Кабель работающий параллельно к двухтрансформаторной КТП №1 выбирается аналогично.

Определим токи короткого замыкания в точках К3 .

Ударный ток короткого замыкания:

Определим токи короткого замыкания в точках К4:

Ударный ток короткого замыкания:

Проверяем выбранные кабели на термическую устойчивость:

Минимальное сечение для кабеля второй КТП по условию нагрева током короткого замыкания определяется аналогично выбору термически стойкого сечения для КТП №1.

Ближайшее меньшее стандартное сечение: 50 мм 2 . По экономической плотности тока:

Стандартное ближайшее сечение 150 мм 2 .

По потере напряжения проверять кабель не имеет смысла по причине небольшой длины.

По экономической плотности тока:

Стандартное ближайшее сечение 150 мм 2

Проверим кабель по потере напряжения:

Потери напряжения незначительны.

Расчет токов короткого замыкания проводился в относительных единицах. Расчет для кабельной линии длиной 1, 76 км проводится аналогично, поэтому приведем значения токов короткого замыкания без расчетных формул.

Итак, ток короткого замыкания на второй шине составит: 7,39 кА, действительно, так как линия короче, то ток будет несколько выше. Причем активным сопротивлением в данном случае принебрегли. Ударный ток короткого замыкания при коэффициенте ударном 1,4 составил на шине 14,7 кА.

Составим итоговую таблицу расчета токов короткого замыкания:

Таблица 2.1- Расчета токов короткого замыкания

Место расчета тока короткого замыкания

Результаты полностью соответствуют теоретическим положениям. Действительно, чем меньше сопротивление, тем больше ток. Результаты в первом и во втором случае отличаются незначительно.

Действительно, наибольшее минимальное сечение термически устойчивое к току короткого замыкания составит:

(2.31)

Выбор и проверка силовых кабелей на соответствие их параметров расчетным при коротких замыканиях

Силовые кабели выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, способу прокладки, условиям окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании путем расчета минимальной площади сечения токоведущей жилы по формуле:

где — ?т.у – минимальная площадь сечения токоведущей жилы кабеля; ?– установившейся ток короткого замыкания; ?пр – приведенное время короткого замыкания, сек, в течение которого установившейся ток ? выделяет такое же количество теплоты, что и изменяющийся ток короткого замыкания за действительное время; С – термический коэффициент, соответствующий разности значений теплоты, выделенной в проводнике после и до короткого замыкания, значения которого принимаются для кабелей с медными жилами С = 141, с алюминиевыми С = 85.

После расчета минимальной площади сечения токоведущей жилы по термической устойчивости уточняют сечение токоведущих жилы силовых кабелей с учетом установленной мощности электроприемников и проверяют его по допустимым потерям напряжения, термической стойкости к воздействию токов КЗ и на невозгорание при протекании токов КЗ.

Читайте так же:
Токи кз для параллельных кабелей

Проверка силовых кабелей на невозгорание при протекании тока КЗ осуществляется из предположения, что максимальный ток, протекающий в кабеле, равен действующему значению тока короткого замыкания в начале линии.

Проверка силовых кабелей на нагрев при протекании тока КЗ производится в соответствии с циркуляром Ц02-98 (Э) «О проверке кабелей на невозгорание при протекании тока короткого замыкания». Проверка производится для каждого выбранного сечения кабелей, при этом для проверки выбирается кабельная линия с наиболее «тяжелыми» условиями, т.е. с максимальным значением тока КЗ в начале линии.

Температура жилы силового кабеля при протекании тока КЗ определятся по формуле:

где ϑн – максимальная температура жилы до КЗ; ? = 228 ℃ − величина, обратная температурному коэффициенту электрического сопротивления при 0 ℃;

где ϑн– фактическая температура окружающей среды, ℃ ; ϑдд– длительно допустимая температура токопроводящих жил кабеля, ℃ ; ϑокр – температура окружающей среды:

  • для кабелей в земле 15 ℃ ;
  • для кабелей на воздухе 25 ℃ ;

?раб – рабочий ток, А; ?дд – длительно допустимый ток нагрузки кабеля, А;

где b – постоянная, характеризующая теплофизические характеристики материала токопроводящей жилы:

(?к) ∙ ? – суммарный тепловой импульс;

?к –действующее значение тока КЗ, кА;

t – длительность тока КЗ (время срабатывания резервной защиты вышестоящего АВ), с;

S – сечение токоведущей жилы кабеля, мм 2 .

Термическая стойкость проводника обеспечивается, если площадь сечения S, мм 2 , удовлетворяет неравенству: ? ≥ ?тер . где ? ≥ ?тер . — минимальное сечение проводника по условию термической стойкости, мм 2 , которое следует определять по формуле:

?откл – время срабатывания защиты, зависящее от уровня напряжения (регламентированное время отключения тока КЗ), для сетей 220 кВ обычно принимается равным 0,1 с;

– параметр, принимаемый по таблице 8 стандарта ГОСТ Р 52736-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта электродинамического и термического действия токов короткого замыкания» и значения которого равны:

  • для кабеля 220 кВ – 90;
  • для кабеля 10 кВ – 65.

Отметим, что температура жилы силового кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена не должна превышать 350 градусов Цельсия.

Термическая стойкость электропроводящего экрана силового кабеля обеспечивается, если обеспечивается следующее условие:

где – ?д.э – допустимый ток медного экрана, кА, значения которого:

  • для кабеля 220 кВ (сечение экрана 120 мм2) – 24,36 кА;
  • для кабеля 10 кВ (сечение экрана 25 мм2) – 19,2 кА.

– ток двухфазного короткого замыкания, кА.

Основным назначением экрана является обеспечение равномерности электрического поля, воздействующего на главную изоляцию кабеля (изоляцию «жила-экран»), что достигается только в случае заземления экрана. Поэтому электропроводящая оболочка кабеля (экран), как правило, заземлена на его концах и в ряде промежуточных точек (муфтах или транспозиционных узлах). При этом для токов нагрузки образуется путь в земле, параллельный проводнику. В этом отношении металлическая оболочка кабеля аналогична заземленным тросам у воздушной линии. На распределение тока между оболочкой и землей существенное влияние оказывает не только собственное сопротивление оболочки (экрана), но и сопротивление ее заземлений, значения которых зависят от характера прокладки кабеля (траншея, блоки, туннель, эстакада и т.д.) и ряда других факторов.

В однофазном режиме ток нагрузки протекает по экрану и земляному каналу, обладающего сопротивлением ?з (рис. 1).

Активное сопротивление линии «экран – земля» складывается из активного сопротивления экрана ?э и дополнительного сопротивления ?з, учитывающего потери активной мощности в земле от протекающего в ней тока:

На частоте ? = 50 Гц удельное сопротивление земли ?з = 0,05 Ом⁄км, что свидетельствует о практическом постоянстве потерь активной мощности в земле при заданной частоте.

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена в однофазном включении Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена - схема замещения

Рис. 1. Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена: а) в однофазном включении; б) схема замещения

Сопротивление, обусловленное взаимоиндукцией между двумя параллельными линиями «провод-земля» с расстоянием ? ≪ ?з между осями их проводов:

где , м, – эквивалентная глубина возврата тока через землю.

На промышленной частоте 50 Гц и среднем значении удельной проводимости земли ? = 10 −4 (Ом ∙ см) −1 , получим ?з = 935 м.

Заземление экранов с двух сторон

Рис. 2. Заземление экранов с двух сторон трех однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

При отсутствии данных о проводимости земли обычно принимают

Отметим, что взаимоиндукция с другими фазами уменьшает сопротивление фазы для токов прямой (обратной) последовательности и увеличивает его для токов нулевой.

При расчете режима экранов однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в трехфазном включении необходимо учитывать взаимоиндукцию с другими фазами (рис. 2) с учетом расстояния между центрами кабелей при выбранном способе прокладки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector