Тема 4.2. Выбор сечений жил кабельных линий и шин

Выбор сечений жил кабельных линий (КЛ) выполняется по экономической плотности тока (табл. 4.1). Выбранные сечения должны удовлетворять ряду технических требований, при которых обеспечивается нормальная эксплуатация КЛ. Окончательный выбор сечения можно сделать только после проверки выполнения этих требований.

Проверка по допустимому нагреву. Длительные допустимые токи I_д для разных марок кабелей при различных условиях прокладки принимаются по справочным материалам [3]. Значения I_д приводятся для одиночного кабеля, проложенного открыто при температуре воздуха +25^оС или в земле при температуре земли +15^оС и тепловом сопротивлении земли 1,2 мК/Вт. При других условиях работы КЛ на величину допустимого тока вводятся поправочные коэффициенты k₁, k₂, k₃, учитывающие количество кабелей в одной земляной траншее, действительную температуру окружающей среды, тепловое сопротивление грунта.

Таким образом, допустимый длительный ток кабеля с учетом реальных условий его прокладки составит

I_д' = k₁ k₂ k₃ I_д. (4.6)

Нормативные документы допускают перегрузку кабелей по отношению к допустимому длительному току, например, на период ликвидации аварии. В соответствии с «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» допускаются следующие перегрузки кабелей с изоляцией:

- бумажной пропитанной напряжением до 10 кВ k_п=1,3;

- полиэтиленовой и поливинилхлоридной k_п=1,15;

- резиновой k_п=1,18.

Продолжительность перегрузки этих кабелей допускается не более 6 часов в сутки в течение 5 суток и не более 100 часов в год, если в остальное время указанных суток нагрузка не превышала длительно допустимой.

Перегрузка кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением 20 кВ и выше не допускается.

В соответствии с данными заводов-изготовителей допускаются следующие перегрузки кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена:

- при прокладке в земле k_п = 1,23 (напряжение до 35 кВ);

- при прокладке в воздухе k_п = 1,27 (напряжение до 35 кВ).

Сечение жилы кабеля, выбранное по (4.1), должно быть проверено по условию

I_р  k_п I_д', (4.7)

где I_р – расчетный ток (максимальный ток длительного режима).

Проверка по допустимой потере напряжения для КЛ выполняется по условию (4.5)

U_max  U_д, (4.8)

где U_д – допустимая потеря напряжения.

Линии 6-10 кВ, идущие непосредственно к электроприемникам этого напряжения, проверяются на допустимые отклонения напряжения в соответствии с ГОСТ 13109-97.

Проверка по термической стойкости. При протекании по сети аварийных токов КЗ происходит интенсивное нагревание токоведущих элементов кабеля. В [3] установлены предельные допустимые температуры _пр для кабелей с различной изоляцией. Расчет температуры жилы кабеля при протекании тока КЗ достаточно сложен. Поэтому в практических расчетах сечение кабеля проверяется по условию

F > F_{min тс}, (4.9)

где F_{min тс} – минимальное термически стойкое сечение кабеля, определяемое величиной тока КЗ, временем его отключения, материалом жил и изоляции кабеля.

При невыполнении любого из технических требований, сечения жил КЛ, выбранные по экономической плотности тока, увеличиваются до значений, удовлетворяющих этим требованиям.

Выбор сечений шин

В закрытых РУ 6-10 кВ ошиновка и сборные шины выполняются, как правило, жесткими алюминиевыми или медными шинами. Сечение жестких шин выбирают по нагреву (по допустимому току). Условие выбора:

I_max ≤ I_д , (4.10)

где I_max – наибольший длительный рабочий ток;

I_д – допустимый длительный ток шины выбранного материала, формы и сечения, приводимый в справочных материалах [3].

Проверка выбора сечений проводников по условиям выбора защиты

Цеховые электропроводки выбирают по допустимому нагреву и проверяют по потере напряжения (4.5) и по условиям выбора защиты.

В сетях, защищаемых только от токов КЗ должно обеспечиваться условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам выбранных проводников, аппараты защиты имели кратность не более: 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя; 450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку); 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки); 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.

В сетях, защищаемых от перегрузок должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, аппараты защиты имели кратность не более: 80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), - для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; 100% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), - для кабелей с бумажной изоляцией; 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) - для проводников всех марок; 100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой - для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой - для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.

Модуль 5. Короткие замыкания в системах электроснабжения