3.Условия выбора проводов и жил кабеля в сетях выше 1000в.

1.Постановка вопроса. Сечения проводов и жил кабелей должны выбираться в зависимости от ряда факторов, которые разделяются на техни­ческие и экономические.

Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие:

1)нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током;

2)нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания;

3)потери (падение) напряжения в жилах кабеля или проводах воздушной линии от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах;

4)механическая прочность - устойчивость к механической нагрузке (соб­ственная масса, гололед, ветер);

5)коронирование - фактор, зависящий от применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды.

Влияние и учет перечисленных факторов в воздушных и кабельных линиях неодинаковы. Таким образом, при выборе сечения провода или жилы кабеля по техническим; условиям приняты следующие условные обозначения:

s_H - минимально допустимое сечение по нагреву;

s_ТС - минимально допустимое сечение по термической стойкости к току короткого замыкания;

s_M - минимально допустимое сечение по механической прочности;

s_K - минимально допустимое сечение по условиям коронирования;

s_∆u - минимально допустимое сечение по потерям напряжения. Из этих сечений только сечения s_M и sk для кабелей получаются без расчетов, как стандартные сечения. Остальные сечения нестандартные, и по полученным из расчетов значениям нестандартного сечения следует выбирать стандартное. При выборе стандартного сечения возникает вопрос, выбрать ли ближайшее ? большее или ближайшее меньшее? Решается этот вопрос по-разному для различных положений.

1.При выборе сечения по термической стойкости s_TC следует выбирать бли­жайшее меньшее сечение. Основанием для этого является повышенный процент ошибки, заложенный в самом методе расчета, в сторону превышения сечений от нагрева.

2.Выбор сечения по механической прочности s_M для кабелей решается npocтo. Кабели выпускаются с условием, что самое малое (начальное в таблице) сечение является механически стойким. Для воздушных линий следует выбирать ближай­шее большее стандартное сечение.

3.При выборе сечения по условиям короны s_K для проводов воздушных линий следует принимать ближайшее большее сечение. Для кабелей этот вопрос решен заводами, выпускающими кабели на каждое стандартное напряжение.

4.При выборе сечения по потерям напряжения s_∆u следует выбирать ближай­шее большее сечение. Однако в некоторых случаях, когда расчетное сечение близко к стандартному, можно принять и меньшее. Например, получено расчетное сечение 36,5 мм², можно принять сечение 35 мм³. Это решение принято на основании инже­нерного опыта и конкретных данных о достоверности электрических нагрузок, положенных в основу расчетов.

5.При выборе сечения по нагреву s_H следует брать ближайшее большее сече­ние. Во всех случаях следует стремиться не повышать сечение без достаточных на то оснований.

6.После того как определено минимально допустимое сечение провода по тех­ническим условиям s_T, сравнивают его с экономически целесообразным сечением.

До сих пор выбор экономически целесообразного сечения по ПУЭ производят по так называемой экономической плотности тока в зависимости от металла про­вода и числа часов использования максимума нагрузки в соответствии с выра­жением s_Э = I_Р / j_Э

где /_р — расчетный ток; j_э — экономическая плотность тока.

2. Вы бор сечений жил ка­белей и проводов воздуш­ных линий по нагреву рас­четным током.

а) Выбор сечений жил кабелей. Для выбора сечений жил кабелей по нагреву определяется расчетный ток и по таблицам выбирается стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току.

Выводы. Во всех случаях выбора сечении кабелей необхидимо тщательно анализировать и проверять полученные данные расчетных нагрузок и, где это возможно и целесообразно, учитывая изложенные выше дополнения, сокращать расход цветного металла на сооружаемые электрические сети.

б) Выбор сечений проводов воздушных линий по нагреву расчетным током производится аналогично выбору сечений жил кабелей в соответствии с ПУЭ.

3. Выбор сечения жил кабелей по нагреву током короткого замыкания. Для выбора термически устойчивого сечения жил кабеля необходимо иметь значение установившегося тока короткого замы­кания из соответствующего расчета и возможное время прохождения этого тока через кабель. Время определяется уставкой защиты, которая имеет наибольшее значение выдержки времени (если есть несколько видов защиты).

Определение сечения по термической стойкости производится по формуле s_ТСРАСЧ = αI_∞√t_П

где α - расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой темпе­ратуры нагрева жил кабеля.

Кабели, защищенные плавкими токоограничивающими предохранителями, на термическую стойкость к токам к. з. не проверяются, поскольку время сраба­тывания предохранителя мало (0,008 с) и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры.

4. Выбор сечений жил кабелей и проводов воздуш­ных линий по потерям напряжения. Приемники электрической энергии (двигатели, электрические печи, освещение, электролизные установки и т. п.) в условиях эксплуатации должны быть обеспечены качественной электрической энергией. Главным показателем каче­ства электрической энергии является подво­димое к приемникам напряжение. Так как в проводах линии, подводящих к приемникам электрическую энергию, неизбежно происхо­дят потери напряжения, то эти потери норми­руются и не должны превышать определенных пределов. Для этой цели введены ограничения значений напряжения в начале линии - пи­тающий конец(со стороны источников тока) и в конце ее (со стороны приемников элект­рической энергии) - приемный конец. Госу­дарственными стандартами установлено стро­гое соответствие между этими величинами. Так, например, на напряжении 400 В пита­ющий конец - 400 В, приемный конец (прием­ники) - 380 В; потери напряжения должны быть не более 20 В. Смысл этого требования заключается в том, что при снижении напря­жения осветительные устройства снижают световой поток и снижается освещенность на рабочих поверхностях (ее значение прямо пропорционально квадрату напряжения); дви­гатели снижают свой опрокидывающий вра­щающий момент, который у синхронных дви­гателей прямо пропорционален первой степе­ни, а у асинхронных двигателей - квадрату оставшегося напряжения.

Потери напряжения в трехфазной линии переменного тока могут быть при­ближенно определены из выражения

∆U = √3 I_Р(rcosφ + xsinφ)

I_Р - расчетный ток линии, А; r и х - активное и индуктивное сопротивления линии, Ом; cosφ - коэффициент мощности в конце линии.

Если пренебречь индуктивным сопротивлением проводов линии, когда х < 1/3, то потери напряжения будут равны:

∆U = I_Р rcosφ , где r = l / γs, следовательно,

∆U = √3 I_Р lcosφ / γs → s = √3 I_Р lcosφ / γ∆U

5. Выбор сечений жил ка­белей и проводов по эко­номическим соображениям.