36. Устройство бронированного кабеля. Обозначение на схемах. Выбор.

Выбор сечения кабелей по экономической плотности тока

Выбор сечений кабелей по экономической плотности тока ведется для нормального рабочего режима максимальных нагрузок рассматриваемой электрической сети, для которого и определяется расчетный ток Iнб. Далее, исходя из предлагаемой марки кабеля и времени использования максимальных нагрузок, выбираем значение экономической плотности тока jэ.

Сечение проводника, определяется по формуле F = Iнб / jэ

Полученное сечение округляют до ближайшего стандартного.

Выбор кабелей по условиям допустимого нагрева

Надежность работы электрических сетей в большой степени зависит от температуры нагрева кабелей. Поэтому кабели должны выбираться или, если они выбраны по другим условиям, проверяться по условиям допустимого нагрева: Iнб <= Iдоп ,

где Iдоп – допустимый ток проводника, учитывающий реальные условия его прокладки и охлаждения и аварийной перегрузки; Iнб – наибольший ток из нормального, послеаварийного и ремонтного режимов.

Допустимый ток определяется по выражению: Iдоп = Iдоп.т×kп×kт×kав ,

где kп – поправочный коэффициент, учитывающий число рядом проложенных работающих кабелей; kт – поправочный коэффициент на температуру окружающей среды, исходя из условий прокладки; kав – коэффициент перегрузки в послеаврийном режиме.

Минимально допустимое сечение проводника по условию термической стойкости определяется:

где Вк.з. – тепловой импульс; с – коэффициент, значение которого для кабелей зависит от напряжения и материала проводника.

Для кабелей на номинальное напряжение 10 кВ коэффициент с имеет следующие значения: алюминиевые жилы - 98,5; медные жилы -141

Тепловой импульс от полного тока короткого замыкания определяется по выражению: Вк.з. = Iп.с×Iп.с×(tотк + Та.с),

где Iп.с. – действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания системы; tотк - время отключения к.з.; Та.с – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания энергосистемы: где хS,rS - результирующие индуктивное и активное сопротивление энергосистемы соответственно: w = 2pf = 314 – угловая частота.

Расчет воздушных и кабельных линий электропередач

При расчёте воздушных и кабельных линий определяют:

S_н – номинально допустимое сечение по нагреву, S_эк – допустимое сечение по экономической плотности тока, S_т.с. – минимально допустимое сечение по термической устойчивости к токам КЗ, S_ΔU – минимальное допустимое сечение по потерям напряжения, S_м – допустимое сечение по механической прочности.

1) Выбор сечения жил кабеля и проводов ЛЭП по нагреву.

Для выбора сечений жил кабеля и проводов ВЛ по нагреву определяют расчётный ток, А:

 

 , (2.1)

 

где S_р–мощность трансформатора или максимального приёмника, кВА;

U_н – номинальное напряжение, кВ.

...

Зная величину расчётного тока, по таблице выбирают стандартное сечение, соответствующее большему ближайшему току, в зависимости от величины напряжения.

Для ВЛЭП с ОРУ-110 кВ: S_р = 40000 кВА, U_н = 110 кВ:

 А.

по таблице справочника выбираем провода типа АС-95, длительно-допустимым током   А.

Для КЛ: S_р = 2000 кВт – мощность наибольшего приёмника питательного насоса. U_н = 6 кВ, cos φ = 0,9:

 

 А.

по таблице выбираем кабель типа АСБ – 3×95, длительно-допустимым током   А.

2) Выбор сечения жил кабеля и проводов ЛЭП по экономической плотности.

Сечение, выбранное по нагреву, проверяют по экономической плотности тока. Сечение по экономической плотности тока, мм²:

 

 , (2.2)

 

где I_р – максимальный расчётный ток, А;

j_эк = 1,4 – экономическая плотность тока, А/мм².

Для ВЛЭП-110 кВ: I_р = 210 А:

 

 мм²

 

Сечение выбранное по пункту (2.18) нам не подходит. Выбираем ближайшее большое сечение АС–150, длительно-допустимым током   А.

Для КЛ: I_р = 213,8 А:

 мм² .

 

Выбранное по пункту (2.18) сечение нам не подходит, условие не выполняется. Выбираем ближайшее большее сечение АСБ - 3´185, длительно-допустимым током   А.

3) Расчёт сети по потерям напряжения.

Выбор сечений жил кабелей и проводов по потере напряжения необходим для проверки обеспечения стабильности у приёмников электрической энергии, поддерживания нормированных уровней напряжения имеет большое значение для нормальной работы электрооборудования предприятий. Отклонение напряжения в ту или иную сторону наносит значительный ущерб.

ГОСТ-1309-67 на нормы качества электрической энергии допускает следующие отклонения напряжения на зажимах электродвигателей и личных электроприёмников:

- на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления в пределах от -5 до +10% номинального;

- на зажимах остальных приемников электрической энергии допускается отклонение напряжения в пределах ±5% номинального.

При номинальном напряжении двигателя 6 кВ отклонение в 5% составит 300 В, отклонение в +10% составит 600 В.

Выбранное сечение (мм²) проводов или жил кабелей с учётом допустимых отклонений напряжения между источником тока и электроприёмником проверяют по формуле:

 

 , мм² , (2.3)

 

где I_р – расчётный ток электроприёмника, А;

l – длина воздушной или кабельной ЛЭП, м;

cos φ – коэффициент мощности электроприемника;

γ – удельная проводимость проводника, м/(Ом · мм²);

ΔU – допустимое значение потери напряжения, В.

При температуре +20˚C для меди γ = 53 м/(Ом · мм²), для алюминия γ = 32 м/(Ом · мм²);

Для ВЛ: I_р = 210 А, l = 2800 м, cos φ = 0,75, γ = 32 м/(Ом · мм²):

 

 мм² .

 

Выбранный провод АС-150 по потерям напряжения проходит т. к. 150 мм²≥ 49 мм².

Для КЛ: I_р = 213,8 А, l = 100 м, cos φ = 0,9, ΔU₆ = 300 В, γ = 32 м/(Ом · мм²)

 мм² .

 

Выбранный кабель АСБ-3х185 по потерям напряжения проходит т. к. 185 мм² ≥ 3,47 мм².

4) Выбор сечения жил кабелей по условию термической стойкости к току КЗ.

Выбранное сечение кабелей напряжением свыше 1 кВ проверяется на термическую стойкость к току КЗ по выражению:

 , мм², (2.4)

 

где I_∞ - установившийся ток КЗ, кА;

t_п – приведенное время протекания КЗ;

α- расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой температуры нагрева и материалом жил кабеля, для кабеля с медными жилами α = 7, с алюминиевыми жиламиα = 12;

t_п – приведённое время , принимаем соответственно времени срабатывания защиты (t_п = 0,2 с).

Для КЛ: I_∞ = 12,5 кА:

  мм²

 Выбранный кабель АСБ-3х185 по термической устойчивости проходит т. к. 185 мм² ≥ 67,1 мм².

5) Расчёт проводов на механическую прочность.

По условиям механической прочности на воздушных ЛЭП напряжением до 35 кВ минимальным сечением являются: 16 мм² для сталеалюминевых, 25 мм² для алюминиевых проводов.При напряжение свыше 35 кВ допускается применять многопроволочные провода с минимальным сечением: 35 мм²для алюминиевых; 25 мм² для сталеалюминевых и стальных проводов.Кабельные ЛЭП на механическую прочность не проверяются. Выбранные сечения ВЛЭП проходят по механической прочности. Результаты расчета внесены в таблицу 2.1.