Проверка сечения проводов и кабелей по условиям

Допустимого нагрева

 

Допустимая температура - это такая наибольшая температура, при которой провод или кабель сохраняют свои электрические и механические свойства.

Допустимые температуры нагрева установлены в зависимости от марки проводов и кабелей и материала изоляции.

Для неизолированных проводов ВЛ и неизолируемых проводов, прокладываемых внутри зданий, установлена предельная температура не выше +70^оС.

Для ВЛ эта температура обусловлена свойствами соединительных контактов, нагрев которых до более высоких температур приводит к интенсивной коррозии и возрастанию их переходных сопротивлений.

Перегрев контактов вызывает их ослабление при последующем охлаждении, что приводит к дополнительному увеличению его сопротивления и дальнейшему перегреву, который может привести к перегоранию провода в контактном соединении.

Опытом эксплуатации установлено, что предельная температура +70^оС гарантирует нормальную работу соединительных контактов.

Допустимая температура для неизолированных проводов, прокладываемых внутри помещений, определяется, помимо указанного, еще и требованиями пожарной безопасности и гигиеническими требованиями (выделение вредных газов при попадании пыли и случайных предметов на нагретый провод).

Известно, что металлическую оболочку кабеля выполняют из свинца или алюминия, изоляцию фазы и поясную - из пропитанной бумаги и других диэлектриков. Изоляция при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается больше, чем, например, свинец. В результате между свинцовой оболочкой и изоляцией образуется вакуумный промежуток, подверженный ионизации под действием электрического поля. Когда ионизация достигает большой величины, происходит "пробой" кабеля.

Допустимая температура для кабеля лежит в диапазоне от 50 до 80^оС. Она зависит от:

· рабочего напряжения кабеля;

· типа применяемой изоляции (бумажная, поливинилхлоридная, резиновая и т.д.);

· наличия и состава пропиточной массы;

· изоляционного масла (для маслонаполненных кабелей 110, 220 кВ) и др.

Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена эта температура установлена выше. Сравнительную теплостойкость основных видов кабельной изоляции характеризуют данные, приведенные в табл. 2.13.

Таблица 2.13. Основные характеристики теплостойкости

основных видов кабельной изоляции

 

Параметр	Материал изоляции кабеля
	Сшитый полиэтилен	Бумажно-пропитанная	ПВХ
Длительно допустимая температура нагрева жил, оС	90	80	70
Допустимая температура при работе в аварийном режиме (до 6 часов), оС	130	105	80
Предельно допустимая температура при протекании т.к.з., оС	250	200	160
Допустимые токовые нагрузки в зависимости от сечения жил, %	120-125	105-110	100

 

Допустимый ток - это такой ток, при длительном протекании которого проводник нагревается до допустимой температуры.

В проводах и кабелях большого сечения допустимая по нагреву плотность тока меньше, чем в проводниках малого сечения. Это объясняется тем, что чем больше сечение кабеля, тем меньше охлаждаемая поверхность, приходящаяся на единицу поперечного сечения, и тем, следовательно, меньше допустимая по нагреву плотность тока, так как поверхность проводника (поверхность теплоотдачи) зависит от первой степени диаметра, а сечение - от его квадрата.

Используя уравнение теплового баланса проводника, легко получить формулу для расчета допустимого тока через параметры проводника и допустимую температуру.

При практических расчетах значение допустимого тока определяют по таблицам I _{ДОП.ТАБЛ} с учетом поправочного коэффициента К _П на количество кабелей в траншее, на температуру окружающей среды и допустимую температуру кабеля или провода - температурный коэффициент К _Q.

Допустимый по нагреву ток определяется выражением:

.

Если нагрузка имеет повторно - кратковременный характер, в расчете вместо действительного кратковременного тока I _КР учитывается условный "приведенный длительный" ток I _ПР.ДЛ:

,

где ПВ - продолжительность включенного состояния (рабочего периода), о.е.,

,

S t _ВКЛ - время, на которое включается установка;

t _Ц - длительность цикла работы установки:

t _Ц= t _ВКЛ + t _ОТКЛ.

Область применения данного отношения ограничена:

t _Ц £ 10 мин;

S t _ВКЛ £ 4 мин

и сечением проводника более:

Cu > 6 мм²;

Al > 10 мм².

Все остальные ситуации просчитываются так же, какдля установок с длительным режимом работы.

Для обеспечения нормальных условий работы линии и правильной работы защищающих по нагреву аппаратов надо выбирать такое сечение проводника, для которого

I _ДОП ³ I _НБ.

При проверке по нагреву используется наибольший из средних получасовых токов, т.е.

I _НБ - это наибольший из средних за полчаса токов данной линии.

Для воздушных линий по этому условию проверяются:

· нормальные;

· послеаварийные;

· ремонтные режимы.

Для кабельных линий до 10 кВ можно превысить I _ДОП при перегрузках или авариях, если наибольший ток предварительной нагрузки линии в нормальном режиме был не более 80% допустимого:

.

В послеаварийных режимах кабельных линий перегрузка допускается до 5 суток и определяется условием:

,

где  - наибольший из средних получасовых токов в послеаварийном режиме;

 - коэффициент перегрузки в послеаварийном режиме, показывающий, насколько можно превышать I _ДОП. В зависимости от условий прокладки, предварительной загрузки в нормальном режиме и длительности наибольшей нагрузки  определяется в диапазоне 1,1 - 1,5 по таблицам.

Для электрических сетей до 1 кВ выполняется дополнительная проверка правильности выбора допустимого сечения проводника, необходимая для проверки правильной работы аппаратов, защищающих сеть от перегрева (предохранителей, автоматических выключателей):

I _ДОП ³ I _{НОМ.ЗАЩ.АП} / К,

где I _{НОМ.ЗАЩ.АП} - номинальный ток защищающего аппарата;

К - коэффициент, равный:

0,8 - для городских сетей (освещение, быт);

3,0 - для промышленных предприятий и силовых установок.

Недогрузка городских сетей в тепловом отношении определяется реальной невозможностью тщательного осмотра и возможностью неконтролируемого присоединения нагрузки.

КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ

Контрольные работы