 |
4.10. Перегрузочная способность кабелей
|
|
|
|
4. 10. Перегрузочная способность кабелей
Из-за высокой теплоемкости грунта температура токопроводящей жилы в кабеле, проложенном в земле, возрастает значительно медленнее, чем для кабеля, проложенного на воздухе. Поэтому для кабеля, проложенного в земле, в течение ограниченного времени возможно увеличение токовой нагрузки по сравнению с длительно допустимой. При этом температура жилы не должна превысить 90 °С.
На рис. 4. 7 приведена перегрузочная кривая (зависимость допустимой длительности перегрузки от ее кратности) при первоначальном включении кабеля (т. е. при первоначальном перегреве t1=0), полученная по формуле:
,
где I – ток перегрузки, А; Iном – длительно допустимый ток в земле, А; tпер – допустимая длительность перегрузки, ч; b - постоянная времени нагрева, ч (см. таблицу 4. 11).
Рис. 4. 7. Перегрузочная кривая при первоначальном включении кабеля:
1 – для сечения жилы 240 мм2;
2 – для сечения жилы 800 мм2
Таблица 4. 11
Постоянная времени нагрева в зависимости
от номинального сечения кабеля
Допустимая кратность перегрузки I/Iном кабеля, предварительно нагретого током I0 = m0∙ Iном, приведенная на рис. 4. 8 для времени перегрузки 0, 5; 1; 2 и 3 ч, получена по формуле:
Рис. 4. 8. Допустимая кратность перегрузки кабеля
Допустимый ток при перегрузках послеаварийного режима, при котором температура нагрева жилы не превысит 130 °С, рассчитывается умножением длительно допустимого тока, по методике приведенной выше, на коэффициент 1. 17 для кабелей, проложенных в земле, и 1. 20 – для кабелей, проложенных на воздухе.
Потребление электроэнергии, а значит, и нагрузка кабеля, колеблется в течение суток и в течение года в целом. На рисунке 4. 9 приведен пример суточной кривой потребления электроэнергии (в процентах от максимального значения), на рис. 4. 10 изображена зависимость коэффициента увеличения нагрузки от фактора нагрузки.
|
|
|
Рис. 4. 9. – Суточная кривая потребления электроэнергии
Рис. 4. 10. Зависимость коэффициента увеличения нагрузки от фактора нагрузки
4. 11. Допустимые токи короткого замыкания по жиле и по экрану
Допустимые токи односекундного короткого замыкания по жиле, приведенные в таблице 4. 12, рассчитаны, исходя из начальной температуры жилы кабеля 90 °С и конечной температуры 250 °С. Для расчета допустимых токов короткого замыкания при начальной температуре жилы, отличающейся от 90 °С, используются расчетные плотности токов короткого замыкания (таблица 4. 13).
Допустимые токи односекундного короткого замыкания по медному экрану, рассчитанные исходя из конечной температуры экрана 350 °С, приведены в таблице 4. 14.
Для продолжительности короткого замыкания, отличающейся от 1 с, значения допустимого тока короткого замыкания по жиле или экрану необходимо умножить на поправочный коэффициент: к=1/√ t, где t – продолжительность короткого замыкания, с.
Таблица 4. 12
Допустимые токи односекундного короткого замыкания по жиле кабелей
Таблица 4. 13
| Материал жилы | Расчетная плотность тока к. з., А/мм2, (при длительности к. з. 1 с) для температуры жилы к началу к. з., °С | |||||||
| медь | ||||||||
| алюминий | ||||||||
Таблица 4. 14
| Сечение медного экрана, мм2 | ||||||
| Допустимый односекундный ток к. з. экрана, кА | 7, 1 | 10, 2 | 14, 2 | 19, 3 | 24, 4 | 30, 4 |
4. 12. Пример выбора номинального сечения токопроводящей жилы кабеля и экрана
Исходные данные:
1) передаваемая мощность линии 170 МВт, cosφ =0. 95;
|
|
|
2) марка кабеля АПвЭгВ;
3) линия разделена на две группы кабелей. Кабели могут быть расположены одним из способов:
а) две группы кабелей, скрепленных в треугольник;
б) две группы кабелей проложены в плоскости с расстоянием между фазами, равным диаметру кабеля;
4) расстояние в свету между группами кабелей: в траншее 700 мм, на эстакаде равно диаметру кабеля;
5) кабельная линия прокладывается в грунте (траншее) и по территории предприятия по крытой эстакаде и имеет переход под автомобильной дорогой в керамической трубе длиной 12 м, проложенной на воздухе;
6) глубина прокладки в земле 1. 8 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1°С·м/Вт;
7) расчетная температура воздуха 35 °С, грунта 25 °С;
8) ток однофазного короткого замыкания на землю по данным проекта энергосистемы составляет 35 кА при времени отключения защиты однофазного короткого замыкания 0, 3 с.
1. Ток в линии составит:
Ток в одном кабеле:
I1=I/2=469. 6[A]
2. Необходимо выбрать номинальное сечение жилы, допустимый ток для которого равен или превышает 469, 6 А.
Для кабелей, проложенных в земле:
а) для способа прокладки треугольником:
В таблице 4. 4 указан допустимый ток в земле 487А, которому соответствует номинальное сечение алюминиевой жилы 350 мм2.
Допустимый ток для заданных условий прокладки кабеля в траншее рассчитывается при помощи поправочных коэффициентов k1=0, 97 (табл. 4. 5), k2=0, 98, k3=1, 00, k5=0, 93 (табл. 4. 9):
I2=487· 0, 97·0, 98·1, 00·0, 93=430, 5 A,
т. е. сечения жилы 350 мм2 при выбранных условиях прокладки недостаточно.
б) для прокладки в плоскости:
допустимый ток для номинального сечения жилы 350 мм2 в земле 510 А.
Найдем допустимый ток для заданных условий прокладки кабеля в траншее: поправочные коэффициенты k1=0, 97 (табл. 4. 5), k2=0, 98, k3=1, 00, k5=0, 93 (табл. 4. 9):
I3=510·0, 97·0, 98·1, 00·0, 93=450, 9 A.
Необходимо выполнить расчет для номинального сечения жилы 400 мм2:
а) при прокладке треугольником:
допустимый ток в земле 524 А, поправочные коэффициенты см. выше:
I4=524·0, 97·0, 98·1, 00·0, 93≈ 463, 2 A.
б) при прокладке в плоскости:
допустимый ток 549 А, поправочные коэффициенты см. выше:
I5=549·0, 97·0, 98·1, 00·0, 93=485, 3 A.
Таким образом, сечение жилы 400 мм2 при прокладке кабелей в земле в плоскости обеспечивает требуемую передаваемую мощность.
|
|
|
Проверка допустимых токовых нагрузок на участках трассы с другими условиями прокладки:
а) для участка кабеля, проложенного в трубе:
допустимый ток для сечения 400 мм2 при прокладке в воздухе 775 А, поправочные коэффициенты k1=0, 96 (табл. 4. 5), k6=0, 9 (табл. 4. 10):
I6=775·0, 96·0, 9=669, 6 A.
б) для кабеля на эстакаде. Группы кабелей связаны в треугольники и проложены на двух полках, расположенных вертикально:
поправочные коэффициенты k1=0, 96 (табл. 4. 5), k5=0, 95 (табл. 4. 11).
Таким образом, выбранное номинальное сечение 400 мм2 обеспечивает пропускную способность линии на всей длине трассы при прокладке кабелей в плоскости.
При необходимости прокладки кабелей треугольником в земле необходимо было бы принять номинальное сечение кабеля 500 мм2 и также проверить нагрузочную способность.
Для продолжительности короткого замыкания t=1 с ток короткого замыкания по экрану составит:
Iэ=35·0, 3=19, 2 кА.
Из табл. 4. 14 при таком токе короткого замыкания необходимо сечение медного экрана 95 мм2.
|
|
|
