7.2.Сети напряжением 6-35 кВ

Промышленные сети напряжением 6–10 кВ обычно работают в режиме изолированной нейтрали, реже – с компенсированной нейтралью. В этих сетях отсутствует нулевой рабочий проводник и для них следует применять трехпроводные воздушные линии, токопроводы, или трехжильные кабели. Наименьшую стоимость имеют кабели с бумажной, пропитанной маслоканифольной смесью изоляцией, например, марки ААШв. В последние годы многими заводами кабельной продукции освоен массовый выпуск сравнительно недорогих кабелей из сшитого полиэтилена марок ПвВ, АПвВ, ПвПКШ и других на напряжения от 6 до 220 кВ [17] сечениями от 50 до 800 мм². В отличие от обычного, сшитый полиэтилен, изготовленный с применением технологий вулканизации, имеет более длинные полимерные молекулы, образующие молекулярные связи не только вдоль молекул полимера, но и поперечные связи между полимерами. Такой сшитый полиэтилен отличается повышенной электрической и механической прочностью, при сохранении гибкости, большей допустимой температурой нагрева. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, в силу перечисленных достоинств, постепенно вытесняют кабели с бумажной изоляцией.

Выбор сечений проводов и кабелей в сетях выше 1000 В следует производить по экономической плотности тока [3]

, (36)

где j – экономическая плотность тока [3] (табл.8).

Экономическая плотность тока

Проводники	Экономическая плотность тока, А/мм2, при числе часов использования максимума нагрузки в год
	более 1000 до 3000	более 3000 до 5000	более 5000
Неизолированные провода и шины:
- медные	2,5	2,1	1,8
- алюминиевые	1,3	1,1	1,0
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:
- медными	3,0	2,5	2,0
- алюминиевыми	1,6	1,4	1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:
- медными	3,5	3,1	2,7
- алюминиевыми	1,9	1,7	1,6

Значение, полученное по формуле (36), следует округлить до ближайшего стандартного значения и проверить по допустимому току (33) и допустимым потерям напряжения (35).

В сетях выше 1000 В, кроме перечисленных, важнейшим условием выбора сечений изолированных проводов и кабелей является условие термической стойкости изоляции к воздействию токов коротких замыканий [7]. Изоляция провода, или кабеля не должна потерять своих изоляционных свойств, при воздействиях токов КЗ. В сетях выше 1000 В время воздействия тока КЗ зависит не только от времени отключения защитного аппарата вместе с его приводом , но и от дополнительной выдержки времени , в особых случаях специально предусмотренной в схеме релейной защиты. Эта выдержка времени (от долей секунды до нескольких секунд) реализуется с помощью специальных реле времени. Она называется ступенью селективности (избирательности действия защиты по времени, с целью отключения только одного поврежденного элемента сети). Для обеспечения селективности каждая следующая защита (по отношению к защищаемому элементу) должна иметь большую выдержку времени срабатывания, если другим путем селективность действия защиты не может быть обеспечена¹. Таким образом, воздействие тока КЗ на изоляцию кабеля зависит не только от значения тока КЗ, но и от времени его отключения.

Принято термическое действие тока КЗ оценивать по так называемому тепловому импульсу

, кА²с, (37)

где , кА – наибольшее значение тока трехфазного КЗ в начале защищаемой линии (проверяемой линии на термическую стойкость); , с – суммарная, расчетная продолжительность воздействия тока КЗ.

Формула (37) оценивает количество теплоты, выделенной в кабеле (проводе) за время воздействия тока КЗ. А тем самым, и конечную температуру нагрева жил и прилегающих к ним изоляционных материалов при адиабатическом нагреве с практически полным отсутствием отдачи тепла в окружающую среду за короткое время воздействия тока КЗ.

При проверке проводников и электрических аппаратов на термическую стойкость в качестве расчетной продолжительности КЗ следует принимать сумму времен действия токовой защиты (с учетом действия АПВ) ближайшего к месту КЗ выключателя и полного времени отключения этого выключателя. При проверке кабелей на невозгораемость при КЗ в качестве расчетной продолжительности КЗ следует принимать сумму времен действия резервной защиты и полного времени отключения выключателя присоединения.

Термически стойкое сечение определяется по формуле [3]

, мм², (38)

где – эмпирический коэффициент, определяемый допустимой температурой нагрева кабеля при КЗ.

Численные значения для кабелей различных конструкций приведены в табл.9.

Значение параметра для кабелей

Характеристика кабелей	Значение , А  с1/2/мм2
Кабели до 10 кВ:
с медными жилами	140
с алюминиевыми жилами	90
Кабели 20-30 кВ:
с медными жилами	105
с алюминиевыми жилами	70
Кабели и изолированные провода с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией:
с медными жилами	120
с алюминиевыми жилами	75
Кабели и изолированные провода с поливинилхлоридной изоляцией:
с медными жилами	103
с алюминиевыми жилами	65

Стандартное сечение выбранного кабеля должно быть не менее полученного по формуле (38).

Методы расчетов токов КЗ изложены в дальнейших параграфах.