37) Как правильно выбрать сечение кабеля напряжением 6 (10) кВ?

Опубликовано 09.09.2012

Вблизи потребителей электроэнергии всегда ставят трансформаторные подстанции 6 или 10кВ. Для подключения этих подстанций необходимо провести питающий кабель. В этой статье расскажу, как выбрать сечение кабеля напряжением 6 (10) кВ. ОСТОРОЖНО, высокое напряжение 

Сначала нужно определиться с типом применяемого кабеля. Я в основном применяю ААБл. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена позволяют пропускать большие тока, но они и дороже. Выбор типа кабеля необходим нам будет при определении сечения кабеля, т.к. медные и алюминиевые жилы, а также изоляция имеет важное значение.

Сечение жил кабеля 6 (10) кВ должно выбираться:

1. По допустимому длительному току в аварийном и послеаварийном режимах;

2. По экономической плотности тока в нормальном режиме;

3. По допустимому отклонению напряжения.

Выбор кабеля по допустимому длительному току.

При выборе кабеля по допустимому длительному току необходимо учитывать еще поправочные коэффициенты: на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле (К1, ПУЭ, табл. 1.3.26), на допустимую перегрузку в послеаварийном режиме (К2), фактическую температуру среды (К3, ПУЭ, табл. 1.3.3), тепловое сопротивление грунта (К4, ПУЭ, табл. 1.3.23) и на отличие номинального напряжения кабеля от номинального напряжения сети (К5).

По поводу К2 и К5. У меня всегда они равны 1:) Возможно правильнее К2 взять согласно таблиц 1.3.1 и 1.3.2. Я думаю у вас тоже номинальное напряжение кабеля совпадает с номинальным напряжением сети, поэтому здесь однозначно К5=1. К5 будет отличен от 1, если кабель 10кВ применить в сети 6кВ. Я такое не встречал, хотя возможно.

При выборе кабеля по допустимому длительному току должно выполняться следующее условие:

Iр<=Iд

Iд= Iд.т.*Кпк

Кпк=К1*К2*К3*К4*К5

где Iр— расчетный ток на один кабель,

Iд – допустимый длительный ток с учетом  Кпк,

Iд.т. – допустимый длительный ток (табличный),

Кпк – поправочный коэффициент.

Iд.т.  определяем по таблицам в зависимости от среды прокладки кабеля, сечения и материала жил, материала изоляции (ПУЭ, табл. 1.3.13, 1.3.16, 1.319-1.3.22). Допустимые длительные токи представленные в таблицах приняты из расчета прокладки одного кабеля в траншее на глубине 0,7-1,0м при температуре земли + 15? С и удельном сопротивлении земли 120 см·К/Вт.

С учетом выражения Iр<=Iд. выбирается подходящее сечение  S кабеля 6 (10) кВ.

Выбор сечения жил кабеля по экономической плотности тока.

Сечение кабеля нужно проверить по экономической плотности тока для нормального режима работы. Ток в послеаварийном режиме не учитывается.

При выборе кабеля по экономической плотности тока должно выполняться условие:

S=>Sэк,

Sэк=I/Jэк,

где  Sэк – экономически целесообразное сечение, мм2,

I — расчетный ток в час максимума энергосистемы, А,

Jэк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2, для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.36 (ПУЭ).

Выбор сечения жил кабеля по допустимому отклонению напряжения.

Кабельные линии 6 (10) кВ как правило не превышают 1км. В этом случае нет смысла рассчитывать потерю напряжения в кабельной линии. При таких напряжениях и небольшой длине участка она будет ничтожно мала.

О том, как рассчитать падение напряжения в кабельной или воздушной линии электропередач 6 (10) кВ будет посвящен отдельный пост. Я пока сам не знаю:)

Если сечение кабеля, определенное по вышеперечисленным условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям, то должны выбрать большее сечение, требуемое этими условиями.  

В любом случае, сечение кабельной линии 6 (10) кВ должно быть не менее 25мм2. РД 34.20.185-94 рекомендует применять кабели 6 (10) кВ не менее 70мм2.

Кабели широко применяются в электроустановках. Потребители 6—10 кВ, как правило, получают питание по кабельным линиям, которые сначала прокладываются в кабельных туннелях в распределительном устройстве, а затем в земле (в траншеях).

Для присоединения потребителей собственных нужд электростанций и подстанций к соответствующим шинам также используются кабели 6 и 0,4 кВ. Эти кабели прокладываются в кабельных полуэтажах, кабельных туннелях, на металлических лотках, укрепленных на стенах и конструкциях здания или открытого распределительного устройства.

Чтобы обеспечить пожарную безопасность в производственных помещениях ТЭС и АЭС, рекомендуется применять кабели, у которых изоляция, оболочка и покрытия выполнены из невоспламеняющихся материалов, например из самозатухающего полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.

В зависимости от места прокладки, свойств среды, механических усилий, воздействующих на кабель, рекомендуются различные марки кабелей (табл.)

Кабели выбирают: по напряжению установки

U_ном ≥ U_{сет.ном}

по конструкции (см. табл.);

по экономической плотности тока

q_э = I_норм ⁄ J_э

по допустимому току

I_max ≤ I_доп,

где I_доп — длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом положенных в земле кабелей κ₁ и на температуру окружающей среды κ₂:

I_доп = κ₁ × κ₂ × I_{доп.ном},

где I_{доп.ном} – допустимый ток при нормированной температуре жил, °С; согласно ПУЭ для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией θ_доп = +65°С, для кабелей до 35 кВ с изоляцией из пропитанной кабельной бумаги в свинцовой, алюминиевой или поливинилхлоридной оболочке приняты:

U_ном, кВ…….. до 3       6          10     20 и 35 θ_доп, °С……….+80      +65      +60      +50

Поправочные коэффициенты κ₁ и κ₂ допустимый ток находят по справочникам или ПУЭ.

При выборе сечения кабелей следует учитывать их допустимую перегрузку, определяемую по п. 1.3.5 и 1.3.6 ПУЭ в зависимости от вида прокладки, длительности максимума и предварительной нагрузки.

Выбранные по нормальному режиму кабели проверяют на термическую стойкость по условию

θ_к ≤ θ_к.доп или q_min ≤ q

При этом кабели небольшой длины проверяют по току при КЗ в начале кабеля; одиночные кабели со ступенчатым сечением по длине проверяют по току при КЗ в начале каждого участка. Два параллельных кабеля и более проверяют по токам при КЗ непосредственно за пучком кабелей, т. е. с учетом разветвления тока КЗ.

36) Расчет распределительной сети. Передачу электроэнергии от источника питания до приёмного пункта промышленного предприятия осуществляется воздушными или кабельными линиями. Сечение проводов и жил выбирается по техническим и экономическим условиям. Выбор сечения по нагреву осуществляется по расчётному току. Для параллельно работающих линий в качестве расчётного тока принимается ток после аварийного режима, когда одна питающая линия вышла из строя. По справочным данным в зависимости от расчетного тока определяется ближайшее большее стандартное сечение. Это сечение приводится для конкретных условий среды и способа прокладки кабеля и проводов. Если условия применения проводов и кабелей отличается от приведённых, то длительно допустимые токовые нагрузки пересчитывают по формуле: I'_доп=I_доп K₁K₂ ,где I_доп – длительно допустимый ток одиночного кабеля (провода); K₁ – коэффициент, учитывающий количество кабелей; К₂ – коэффициент допустимой перегрузки кабельной линии. При выборе сечения кабельной линий учитывают допустимые кратковременные перегрузки. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, для таких кабелей допускается перегрузки в течении 5 суток в пределах, указанных в таблицах справочника. Для кабелей с полиэтиленовой изоляцией и с поливинилхлоридной изоляцией перегрузки на время ликвидации аварий допустимы соответственно до 10 и 15%; при этом максимальная перегрузка допускается на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 часов в сутки в течении 5 суток, если в остальные периоды времени этих суток нагрузка не превышает номинальной. Перегрузка кабельных линий 20-35 кВ не допускается.  По длительно допустимому току нагрузки:  По потере напряжения:  По экономической плотности тока: