8.2. Вибір перерізу проводів і жил кабелів вище 1 кВ

При проектуванні розподільної мережі міст і промисло-вого підприємства здійснюють вибір окремих її елементів таким чином, щоб забезпечити економічність і надійність роботи мережі в нормальних і післяаварійних режимах. Одним з важливих пи-тань при цьому є вибір переріз проводів і жил кабелів з ураху-ванням ряду технічних і економічних факторів. Серед технічних факторів, що впливають на вибір перерізу, відзначимо такі:

1) нагрівання від тривалого виділення теплоти розрахун-ковим струмом;

2) нагрівання від короткочасного виділення теплоти стру-мом КЗ;

3) втрати напруги в жилах кабелів або проводах повіт-ряної лінії від струму навантаження (у нормальному і післяава-рійному режимах);

4) механічна міцність – стійкість до механічного наванта-ження. Вплив і врахування цих факторів при проектуванні повіт-ряних і кабельних ліній не однакові.

Відповідно до ПУЕ вибір економічно доцільного пере-різу роблять за так званою економічною густиною струму.

8.2.1. Вибір перерізу жил кабелів за нагріванням розрахунковим струмом

Для вибору перерізу жил кабелів за нагріванням визна-чають розрахункове навантаження і розрахунковий струм і за таблицями ПУЕ вибирають стандартний переріз, що відповідає найближчому більшому значенню струму.

Для кабелів напругою до 10 кВ із паперовою просоченою ізоляцією, що мають навантаження менше номінального, може до-пускатися короткочасне перевантаження, зазначене в табл. Д2.9.

На період ліквідації післяаварійного режиму для кабелів з поліетиленовою ізоляцією допускається перевантаження до 10%, а для кабелів з полівінілхлоридною ізоляцією – до 15% но-мінального на час максимумів навантаження тривалістю не біль-ше 6 год. за добу протягом 5 діб, якщо навантаження в інші пе-ріоди часу цієї доби не перевищують номінального.

Вибір перерізів проводів повітряних ліній за нагріванням розрахунковим струмом здійснюється аналогічно вибору пере-різів жил кабелів.

8.2.2. Вибір перерізу жил кабелів за нагріванню струмом кз

Згідно закону Джоуля-Ленца, кількість теплоти, що виділя-ється електричним струмом у провіднику, пропорційна квадрату струму I², опору провідника r і часу t. Час проходження струму КЗ визначається дією захисних пристроїв і апаратури. Незважаючи на невелику тривалість перехідного процесу при КЗ, можливий зна-чний перегрів провідників через те, що струм КЗ значно перевищує номінальний струм навантаження. Перегрів понад допустиму тем-пературу може викликати пошкодження ізоляції: вигоряння, втрату еластичності, електричної міцності. Швидке нагрівання до визна-ченої температури з наступним повільним охолодженням може привести до втрати механічних якостей провідника. Щоб кабелі були термічно стійкі до струмів КЗ, розрахункова температура t_р повинна бути не вище припустимої температури t_доп для даного матеріалу (°С).

Для кабелів з паперовою просоченою ізоляцією t_доп скла-дає: для 10 кВ – 200 °С, для 20-220 кВ – 125 °С.

Для кабелів і ізольованих проводів з мідними й алюмі-нієвими жилами й ізоляцією:

– полівінілхлоридної і гумової: t_доп =150°С;

– поліетиленової t_доп складає: t_доп =120°С.

Визначення температури провідника t_р при КЗ є досить складним, тому що струм КЗ складається з періодичної і аперіо-дичної складових, змінюється в часі.

У практиці проектування термічну дію струму КЗ оці-нюють в (А²·с) і називають тепловим імпульсом В_к.з.

(8.8)

де В_к.з.п. – тепловий імпульс від періодичної складової струму КЗ; В_к.з.а. – імпульс від аперіодичної складового струму КЗ. Для схеми живлення споживачів від енергосистеми теплові імпульси обчислюють за такими виразами:

(8.9)

де I_п.с. – діюче значення періодичної складової струму КЗ сис-теми; t_вимкн. – час вимкнення КЗ; Т_а.с. – постійна часу загасання аперіодичної складової струму КЗ енергосистеми:

(8.10)

де X_∑, R_∑ – результуючі індуктивний та активний опори енергосис-теми відповідно; ω = 2πf = 314 – кутова частота (при f = 50 Гц).

Результуючий тепловий імпульс від повного струму КЗ визначають за виразом:

(8.11)

Мінімально допустимий переріз провідника за умовою термічної стійкості в інженерних та практичних розрахунках визначають так :

(8.12)

де С – коефіцієнт, значення якого для кабелів залежить від на-пруги і матеріалу провідника:

– з алюмінієвими жилами: при U=6 кВ, С=98; при U=10 кВ, С=100;

– з мідними жилами: U=6 кВ, С=145; при U=10 кВ, С=150;