1113 Квар.

По выражению (6.40) определим наибольшую потерю напряжения в сети для нормального и аварийного режимов:

=42,1 В;

В;

Найдем наибольшую потерю напряжения, % :

Следовательно, условие (6.39) выполняется и сечение жил кабеля увеличивать не требуется.

6.9. Проверка сечения проводов и кабелей по условиям допустимого нагрева

Защита от перегрева проводов и кабелей – важная на- роднохозяйственная задача, имеющая первостепенное зна- чение для надежной работы не только распределительных сетей низкого напряжения–городских, промышленных и сельских, но и сетей высокого напряжения.

Допустимая температура–это такая наибольшая тем- пература, при которой провод или кабель сохраняет свои электрические и механические свойства.

Провода перегорают обычно в местах соединения, в ко- торых выделяется больше тепла при протекании тока. Для обеспечения нормальных условий работы линии под нагруз- кой, в частности для обеспечения надежной работы соеди- нительных контактов и изоляции проводов, при нагреве проводов током нагрузки температура не должна превы- шать допустимых значений.

Допустимые температуры нагрева установлены в зави- симости от марки проводов и кабелей и материала изоля- ции. Так, для неизолированных проводов ВЛ и неизолиро- ванных проводов, прокладываемых внутри зданий, уста- новлена допустимая температура не выше 70°С. Для ВЛ эта температура обусловлена свойствами соединительных контактов, нагрев которых выше этой температуры приво- дит к интенсивной коррозии и возрастанию их переходных сопротивлений. Кроме того, нагрев контакта до более вы- сокой температуры вызывает его ослабление при последую- щем охлаждении, что приводит к дополнительному увели- чению его сопротивления и дальнейшему перегреву, грозя- щему в конце концов нарушить работу линии. Данными эксплуатационных наблюдений установлено, что указанная предельная температура провода гарантирует нормальную работу соединительных контактов.

Допустимая температура для неизолированных прово- дов, прокладываемых внутри помещений, определяется по- мимо указанных выше соображений еще и требованиями пожарной безопасности и гигиеническими требованиями. Необходимо, чтобы случайное попадание легко воспламе- няющихся материалов на нагретый провод не приводило к пожару либо к выделению вредных газов, вызывающих раздражение слизистых оболочек. Эти газы могут выде- ляться от пыли, оседающей на горячем проводе и подвер- гающейся сухой перегонке при высоких температурах.

Металлическую оболочку кабеля выполняют из свинца и алюминия, изоляцию фазы и поясную – из пропитанной бумаги. Изоляция при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается больше, чем свинец. Между свин- цом и изоляцией образуется вакуумное расстояние, которое под действием электрического поля ионизируется. Когда ионизация достигает большой величины, происходит про- бой кабеля. Допустимая температура для кабеля = =50–80°С. Она зависит от рабочего напряжения кабелей и типа применяемой изоляции (бумажная, поливинилхло- ридная), наличия и состава пропиточной массы, изоляцион- ного масла (для маслонаполненных кабелей 110–220 кВ) и других факторов. Чем выше напряжение кабеля, тем боль- ше напряженность электрического поля и меньше допусти- мая температура _доп.

Как известно из физики, изменение температуры про- водника при его нагревании током определяется показа- тельной функцией (кривая 1 на рис. 6.10, а)

где –разность температур провода и окру- жающей среды; – температура проводника через t се- кунд после начала включения тока; – температура окружающей среды; – предельная максимальная уста- новившаяся температура проводника; Т–постоянная вре- мени нагрева

Рис. 6.10. Нагрев и охлаждение проводов:

а–кривые нагрева (1) и охлаждения (2), T–постоянная времени (подкасатель- ная); б–сечение и поверхность провода; в–зависимости допустимого тока (1) и плотность тока (2) от сечения для алюминиевых многопроволочных проводов

При протекании электрического тока в проводе выделя- ется теплота, часть которой идет на нагревание провода, а часть отводится в окружающую среду. Если бы теплота не отводилась в окружающую среду, то процесс нагрева определялся бы прямой линией на рис. 6.10, а. Разность температур достигла бы максимального значения через время Т. В действительности не все количество теплоты, выделяемой электрическим током, идет на нагрев провода, часть ее отводится в окружающую среду. Поэтому темпе- ратура изменяется не по прямой, а в соответствии с кри- вой 1 на рис. 6.10, а и асимптотически стремится к предель- ной температуре . По прошествии времени температура достигает значения . Прак- тически в этот момент наступает равновесие между тепло- той, выделенной в проводнике, и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. Температура проводника больше не повышается и сохраняет постоянное значение, зависящее от тока нагрузки.

Таким образом, определенному длительно протекающе- му по проводнику току при заданных условиях охлаждения соответствует вполне определенное превышение темпера- туры провода над температурой окружающей среды.

Понижение температуры проводника после прекраще- ния тока нагрузки представляется зависимостью 2 на рис. 6.10, а

,

которая является зеркальным отображением кривой нагре- ва 1.

Допустимый ток–это такой ток, при длительном про- текании которого проводник нагревается до допустимой температуры.

При протекании тока I в проводнике с сопротивлением r за единицу времени выделяется количество теплоты

,

где – коэффициент перевода электрической мощности в теплоту; –удельное сопротивление проводника; l– длина проводника; F – его поперечное сечение (рис. 6.10, б).

Отдаваемое в окружающую среду количество теплоты равно

,

где – коэффициент теплопроводности, равный количест- ву теплоты, отводимой в окружающую среду в единицу времени через единицу поверхности охлаждения при раз- ности температур между проводником и окружающей средой в 1 °С; – поверхность охлаждения проводника (рис. 6.10, б).

В установившемся режиме количество теплоты, выде- ляемой в единицу времени, равно отдаваемому в окружаю- щую среду: . Если учесть, что при , то легко получить следующее выражение для допу- стимого тока:

,

где .