Artellie.ru

Дизайн интерьеров
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

1. 2. 5 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

1.2.5 Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

гэк = 2,5 — для кабеля с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами.

Экономическая плотность тока jэ = 2,5 А/мм 2 для кабелей марки СБ и при максимуме нагрузки от 3000 до 5000 часов. Выбирается ближайшее стандартное сечение для кабелей а и в 150 мм 2 . Для кабеля б сечение по экономической плотности тока не выбирается, т.к. в рабочем режиме ток равен нулю.

Делись добром 😉

Похожие главы из других работ:

2.3.2 Расчёт по экономической плотности тока

Сечение кабеля питающей линии: , Где iэк ? экономическая плотность тока в рассматриваемом проводнике, выбирается согласно [2, с. 158, таблица 9.3]. Для ВЛ iэк.вл = 1,1, для КЛ1 iэк.кл1 = 1,4, для КЛ2 и КЛ3 iэк.кл2 = iэк.кл3 = 2,5.

6.2 Выбор сечений жил кабелей 10 кВ по экономической плотности тока

электроснабжение нагрузка жилой потребитель Сети 10 кВ выполняются кабелем марки АПвПуг (одножильный кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена с продольной герметизацией).

2.2.2 Выбор проводов по экономической плотности тока

Правилами устройств электроустановок установлены экономические плотности тока, по которым должны выбираться сечения проводов и кабелей. Расчет сечения провода необходимо производить затем, чтобы убедится.

8. Расчет среднего значения плотности тока в обмотках. Определение плотности тока в обмотках НН и ВН

Средняя плотность тока в обмотках: . Полученное значение отличается от результата предварительного расчета и расчета с помощью САПР «Аметист» . Согласно [1] рекомендуемое значение для алюминиевых обмоток составляет.

7. Расчёт заводской сети по нагреву, проверка по токам КЗ, экономической плотности тока и по потере напряжения

Допустимое сечение по термической стойкости: Qтс = мм где кА; ХТР — сопротивление трансформатора; Ом Ст — термический коэффициент: Ст = ; Проведём выбор кабеля и расчёт его по экономической плотности тока и потере напряжения № 1 от ГПП до ТП1; Рм =.

4.9 Выбор сечений по экономической плотности тока

ТМ=4500 ч Таблица № 21. Радиальная схема № Наименование линии Кол-во линий , А , Fэ, мм2 Принятое сечение, мм2 1 ГРП-ТП1 1 5,04 1.4 3,60 16 2 ГРП-ТП2 1 5,04 1.4 3,60 16 3 ГРП-ТП3 1 4,73 1.4 3,38 16 4 ГРП-ТП4 1 4,73 1.4 3.

5.1 Расчет кабелей по длительно допустимому току и экономической плотности тока

По территории промышленного предприятия проложены в различных кабельных сооружениях высоковольтные кабели 10 кВ. Помещения предприятия не относятся к взрывоопасным, кабели прокладываются по технологическим эстакадам и кабельным лоткам.

7.3.4 Проверка кабеля по экономической плотности

Проверка кабеля осуществляется по формуле: , , где : — расчетный ток в линии, А; — экономическая плотность тока, зависящая от материала жил и времени использования максимальной нагрузки. Кабель в изоляции, при , КТП1.

5.1 Определение сечения проводников по экономической плотности тока

Расчетная токовая нагрузка для участка сети: Средневзвешенная продолжительность использования максимальной нагрузки в расчете определяется по схемам условного одностороннего питания с учетом количества подстанций.

5.1 Определение сечения проводников по экономической плотности тока

Расчетная токовая нагрузка для участка сети: Средневзвешенная продолжительность использования максимальной нагрузки в расчете определяется по схемам условного одностороннего питания с учетом количества подстанций.

5.1 Определение сечения проводника по экономической плотности тока

Выбор сечения на каждом участке ЛЭП осуществляем по экономической плотности тока (17) — выбирается с учетом конструкции материала, числа часов использования максимальной нагрузки. Значение определяется по табл. 5.

4.3 Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

Сечение проводников должны быть проведены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение определяется из соотношения: , [1] где I — расчетный ток в час максимума энергосистемы.

5.1.1 Выбор воздушной лэп по экономической плотности тока

Выбор ЛЭП по экономической плотности тока ведется для нормального режима работы сети, т.е. все линии находятся в работе.

3.5 Выбор сечения провода по условиям экономической целесообразности

1. Принимаем несколько стандартных сечений равных и больше найденного по техническим условиям, т.е. 150; 2*95; 2*120; 3*70; 3*95. 2. Находим для этих сечений ежегодные потери электроэнергии (ДЭлл), расход цветного металла (Gлл), годовые расчетные затраты (Зл).

3.2 Выбор сечения кабеля 10 кВ

Передачу электроэнергии от источника питания (главной понизительной подстанции) до приемного пункта (трансформаторной подстанции) осуществим кабельными линиями по радиальной схеме.

Раздаточный материал СЭС ГиПП ЗО 2017 / Конспект лекций / Справочник гор сети

В воздушных линиях электропередачи применяются в основном неизолированные провода.

Сечения неизолированных проводов воздушных линий выбираются по экономической плотности тока и проверяются по допустимому току, условиям короны и потерям напряжения. При этом должны быть также учтены ограничения на сечения по механической прочности в зависимости от толщины стенки гололеда и длины пролета.

Выбор по экономической плотности тока выполняется следующим образом:

1. Определяется экономическое сечение провода

где I л,нр – ток в одной цепи линии в нормальном режиме максимальных нагрузок, А; j эк – экономическая плотность тока, А/мм 2 .

Экономическая плотность тока зависит от материала проводника и от числа часов использования максимума нагрузки T max . Согласно [2] для сталеалюминиевых и алюминиевых неизолированных проводов экономи-

ческая плотность тока равна 1 А/мм 2 при T max > 5000 ч; 1,1 А/мм 2 – при

3000 ч < T max ≤ 5000 ч; 1,3 А/мм 2 – при 1000 ч < < T max ≤ 3000 ч.

2. Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного. Проверка по допустимому току производится по условию

где I л.max – максимальный ток в одной цепи линии среди токов всех рабочих режимов (нормального, послеаварийных и ремонтных), А; I доп – до-

пустимый ток провода, А, вычисляемый по выражению

I доп = k 1 I доп.таб ,

где I доп.таб – табличное значение допустимого тока, А; k 1 – поправочный коэффициент на температуру окружающей среды, определяемый по [2] или по формуле

где Θ доп – допустимая температура провода, равная для воздушных линий с неизолированными проводами +70 ºС; Θ окр – фактическая температура окружающей среды; Θ окр,ном – номинальная температура окружающей среды, к которой приведены табличные значения допустимого тока.

Читайте так же:
Правильная установка выключателя с подсветкой

Формула (7.4) справедлива не только для воздушных линий с неизолированными проводами, но и для кабельных и воздушных линий с изолированными проводами.

Условие проверки по потерям напряжения имеет вид

где U – расчетная потеря напряжения в сети, %; U доп – максимально допустимая потеря напряжения, %.

Расчетная потеря напряжения в линии равна

U l P r 0 +Q x 0

где l – длина линии, км; P и Q – мощности, передаваемые по линии, МВт и Мвар; r 0 и x 0 – сопротивления линии на 1 км длины, Ом/км; U н – номинальное напряжение, кВ.

В распределительных сетях 35 кВ и ниже величина U доп определяется из расчета сети на допустимые отклонения напряжения у потребителей; при приближенных расчетах допускается принимать U доп = 6 %. Если условие (7.5) в распределительной сети не выполнилось, то необходимо увеличить сечение проводов.

Допустимые потери напряжения (исходя из диапазона регулирования РПН силовых трансформаторов) в нормальном режиме составляют 15 %, а в послеаварийном – 20 %. При невыполнении условия (7.5) следует либо предусмотреть дополнительную компенсацию реактивной мощности, либо повысить номинальное напряжение сети, либо изменить ее конфигурацию.

Проверка на потери от коронного разряда в большинстве случаев сводится к тому, что сечение не должно быть меньше минимально допустимого по условиям короны. Минимально допустимые сечения составляют:

для 35 кВ – 35 мм 2 ; для 110 – 70; для 220 кВ – 240 мм 2 .

Технические данные сталеалюминиевых проводов марок АС, АСК, АСКС и АСКП, принятые согласно [6, 13], а также по каталогам фирмпроизводителей, приведены в табл. 7.1.

Технические данные воздушных линий с неизолированными сталеалюминиевыми проводами марок АС, АСК, АСКС и АСКП

сопротивление на 1 км

длины x 0 , Ом/км

Провода марки АС состоят из стального сердечника и алюминиевых проволок. В первом столбце табл. 7.1, кроме сечения алюминия, через дробь указывается сечение стального сердечника. На побережьях морей, соленых озер, в промышленных районах и в районах соленых песков вместо проводов АС следует применять провода АСК, АСКС и АСКП. В проводе марки АСК стальной сердечник покрыт нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости и изолирован двумя лентами полиэтилентерефталатной пленки. В проводе марки АСКС межпроволочное пространство стального сердечника, включая наружную поверхность, заполнено нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости. В проводе марки АСКП нейтральной смазкой повышенной нагревостойкости заполнено межпроволочное пространство всего провода за исключением наружной поверхности.

В настоящее время в воздушных линиях наряду с неизолированными проводами стали применять также изолированные провода. Воздушные линии с изолированными проводами подразделяются на следующие два типа:

1) линии с самонесущими изолированными проводами (сокращенно – СИП), в которых провода фаз скручены друг с другом вокруг нулевого провода;

2) воздушные линии с защищенными (изолированными) проводами (сокращенно – ВЛЗ), конструкция которых аналогична конструкции воздушных линий с неизолированными проводами, но по сравнению с последними в линиях ВЛЗ уменьшены межфазные расстояния.

Линии СИП подразделяются на следующие типы:

СИП-1 (изоляция из термопластичного светостабилизированного полиэтилена; нулевой провод не изолирован и несет основную механическую нагрузку); СИП-2 (изоляция из сшитого светостабилизированного полиэтилена; нулевой провод не изолирован и несет основную механическую нагрузку); СИП-1А (то же, что СИП-1, но нулевой провод изолирован); СИП-2А (то же, что СИП-2, но нулевой провод изолирован); СИП-3 (провод самонесущий защищенный с токопроводящей жилой из сплава алюминия, с защитной изоляцией из светостабилизированного сшитого ПЭ); СИП-4 (провод с одинаковыми фазными и нулевой жилами, механическая нагрузка между которыми распределена равномерно; изоляция из термопластичного полиэтилена); СИП-5 (то же, что СИП-4, но изоляция из сшитого светостабилизированного полиэтилена (для умеренного

и холодного климата)).

Допустимая температура проводов СИП с изоляцией из термопластичного светостабилизированного полиэтилена в нормальном режиме составляет +70 ºС, а с изоляцией из сшитого светостабилизированного полиэтилена – +90 ºС. Поэтому допустимые токи проводов СИП-2, СИП-4

и СИП-5 существенно больше, чем у проводов СИП-1. Провода СИП-1А

и СИП-2А используются в зонах с высоким удельным сопротивлением грунтов, когда невозможно обеспечить нормированное сопротивление заземления нулевого провода по трассе воздушной линии. Сравнительные характеристики линий СИП даны в табл. 7.2.

Технические данные линий СИП-1, СИП-1А, СИП-2 и СИП-2А напряжением 0,4–1 кВ, принятые по каталогам фирм-производителей, приведены в табл. 7.3. Технические данные проводов СИП-4 принимаются как у проводов СИП-1А или СИП-2А (в зависимости от типа изоляции) с тем же сечением фазных жил.

О допустимых нагрузках кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Трехфазная линия электропередачи может быть выполнена одним трехжильным кабелем или тремя одножильными кабелями. Применение трехжильных кабелей снижает стоимость сооружения линии. Поэтому одножильные кабели с бумажной изоляцией, несмотря на их большую пропускную способность, не получили широкого распространения в системах электроснабжения напряжением 6–10 кВ. В какой-то мере этому способствовала и недостаточная информация по одножильным кабелям в нормативно-технической литературе.

Появление на рынке электротехнической продукции одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) существенно повлияло на конструктивное исполнение кабельных линий. Одножильные кабели напряжением 6–10 кВ с изоляцией из СПЭ по пропускной способности превосходят аналогичные кабели с бумажной изоляцией [1]. При прокладке в земле или воздухе одножильные кабели могут располагаться в одной плоскости с расстоянием между кабелями «в свету», равном наружному диаметру кабеля d , или треугольником (рис. 1).

62

Рис. 1. Расположение одножильных кабелей при прокладке:
а – в плоскости; б – треугольником

При размещении кабелей в одной плоскости индуктивное сопротивление жил примерно в 1,6 раза больше, чем при расположении треугольником. В многоамперных установках (ток 1000 А и более) из-за отрицательных проявлений эффектов близости и индуктивного переноса мощности более благоприятным является симметричное расположение кабелей. Кроме того, расположение в плоскости требует большего объема земляных работ при прокладке в траншеях, а при прокладке на эстакадах и в кабельных сооружениях – отдельного крепления каждого кабеля к несущим конструкциям. В силу указанных причин на практике, как правило, применяется расположение одножильных кабелей треугольником.

В общем случае допустимый длительный ток кабеля зависит от ряда факторов [2]

Читайте так же:
Схема выключателя освещения звуком

62

где n – количество жил в кабеле, шт; θж – допустимая температура нагрева жилы кабеля при продолжительной нагрузке, °С; θс – температура окружающей среды, °С; S – суммарное тепловое сопротивление кабеля и окружающей среды, град∙см/Вт; R – электрическое сопротивление токопроводящей жилы кабеля, Ом; Pи – мощность, рассеиваемая в изоляции кабеля за счет диэлектрических потерь, Вт.

Уменьшение n,θс,R,S,R и Pи , а также увеличение θж способствует повышению Iдоп. При одинаковом числе жил из одного и того же проводникового материала величина Iдоп главным образом зависит от значений θж, S и R . Следовательно, кабели напряжением 6–10 кВ с изоляцией из СПЭ, имеющие θж = 90 °С, при идентичных условиях прокладки допускают большие токи нагрузки по сравнению с кабелями с бумажной пропитанной изоляцией, у которых θж = 65 °С при напряжении 6 кВ и θж = 60 °С при напряжении 10 кВ [3].

При прокладке в воздухе величина S складывается из тепловых сопротивлений кабеля и его поверхности, а при прокладке в земле – из тепловых сопротивлений кабеля, защитных покровов и почвы, окружающей кабель [2]. Тепловое сопротивление кабеля зависит в основном от его геометрических размеров и конструктивных особенностей, а также от удельного теплового сопротивления материалов, из которых изготовлен кабель. Геометрические размеры одножильных кабелей напряжением 6–10 кВ с изоляцией из СПЭ и с изоляцией из пропитанной бумаги с одинаковым сечением жил различаются незначительно. Так, кабель с изоляцией из СПЭ сечением жилы 300 мм2 в пластмассовой оболочке имеет наружный диаметр 40,9 мм, а аналогичный кабель с бумажной изоляцией в свинцовой оболочке – 41 мм. Однако меньшее удельное тепловое сопротивление полиэтилена (300–400 град∙см/Вт), по сравнению с сопротивлением пропитанной вязкими составами бумаги (600–700 град∙см/Вт), обеспечивает лучшую теплопроводность полимерной изоляции и оболочки кабеля, что благоприятно сказывается на его пропускной способности. Отметим, что с ростом температуры нагрева жилы имеет место некоторое снижение удельного теплового сопротивления изоляционного материала [2]. Это способствует увеличению допустимого тока кабеля.

Длительно допустимые токовые нагрузки проводников могут определяться на основе теплового расчета или экспериментально. Для изолированных проводников расчетные формулы получаются сложными, требующими большого количества исходных данных, которые часто носят неопределенный характер. Поэтому в справочной информации по кабельной продукции приводятся допустимые токи кабелей, полученные на основе расчета и уточненные экспериментально с учетом применяемой изоляции, площади сечения жил, условий прокладки и допустимых температур нагрева жил и окружающей среды.

Таблицы допустимых токов для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией регламентированы действующими правилами устройства электроустановок [3] и являются общегосударственными нормами. Для кабелей с изоляцией из СПЭ напряжением 6 кВ и более как одножильных, так и трехжильных допустимые токи в действующей нормативно-технической литературе отсутствуют. В связи с этим при выполнении расчетов электрических сетей используется информация о технических характеристиках кабелей, предоставляемая производителями кабельной продукции. Отметим, что информация различных фирм о допустимых токах кабелей с одинаковым сечением жил при идентичных условиях прокладки может существенно различаться и даже быть противоречивой. Так, по данным фирмы АВВ при напряжении 6–10 кВ большей пропускной способностью обладают кабели, расположенные в плоскости, в то время как по информации фирмы Nexans – треугольником. Необходимо также отметить, что сырье для изготовления основной изоляции и оболочки (полиэтилен) всеми производителями кабелей с изоляцией из СПЭ закупается у одного производителя и кабели выпускаются на однотипном оборудовании.

Особенностью одножильных кабелей с изоляцией из СПЭ напряжением 6–10 кВ является то, что они имеют большую пропускную способность при прокладке в воздухе, а не в земле, в то время как допустимые токи для трехжильных кабелей с бумажной изоляцией, прокладываемых в земле, примерно на 30 % выше, чем для кабелей равных сечений жил, прокладываемых в воздухе.

Пропускная способность линий электропередачи, потери мощности и электроэнергии, а также другие показатели электрической сети зависят от плотности тока в проводниках, определяемой по выражению

62

где I – ток линии, A; q – площадь сечения токопроводящей жилы, мм2.

Приняв I=Iдоп для линии электропередачи по (2) можно определить длительно допустимую по нагреву плотность тока jдоп. Для различных проводников, в том числе и для кабелей с пластмассовой изоляцией действующими правилами устройства электроустановок [2] регламентированы значения экономической плотности тока jэ , устанавливающие оптимальные соотношения между расходом цветного металла и потерями электроэнергии в линии.

Произведем сравнительный анализ допустимых плотностей тока для кабелей с изоляцией из СПЭ при различных видах прокладки. Чтобы математически выразить существующую зависимость плотности тока от сечения жилы кабеля, необходимо методом наименьших квадратов произвести сглаживание (выравнивание) имеющихся значений jдоп [4]. В соответствии с этим методом сумма квадратов отклонений найденных значений допустимой плотности тока jдоп от сглаживающей кривой jдоп=fqi,a,b,c,… должна быть минимальной

62(3)

где jдоп, qi – Допустимая плотность тока и площадь поперечного сечения жилы i -го кабеля; a,b,c – неизвестные параметры, которые определяются при аппроксимации; n – число экспериментальных точек.

При аппроксимации плотности тока могут рассматриваться разные функции: линейная, степенная, показательная, параболическая и т. д. Предпочтительной является функция с минимальным значением среднего квадрата ошибки

62

Произведенные расчеты показали, что для аппроксимации допустимых плотностей тока в зависимости от площади сечений жил кабеля наиболее подходит степенная функция вида

62

В табл. 1 приведены результаты расчета аппроксимирующих функций для допустимых плотностей тока кабелей напряжением 6–10 кВ с изоляцией из СПЭ, прокладываемых в земле при θс = 15 °С и в воздухе при θс = 25 °С. Аппроксимация осуществлялась на основе данных одножильных кабелей с площадью сечения жил 50–800 мм2 производителей кабельной продукции России и трехжильных кабелей с площадью сечения жил 25–240 мм2 фирмы Draka (Швеция). Для одножильных кабелей плотности тока определены при температуре жилы 90 °С, а трехжильных – при 65 °С (в соответствии с информацией, представленной производителями кабельной продукции).

Параметры сглаживающих функций для допустимых плотностей тока кабелей с изоляцией из СПЭ

Читайте так же:
Схема подключения четырехконтактного выключателя с подсветкой

σ ,

Выбор кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

Соединительные муфты для силовых кабелей

Выбор кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабеля) проводится по напряжению, способу и условиям прокладки, токовой нагрузке. Сечение кабеля должно удовлетворять требованию термической стойкости при токах КЗ.

По напряжению СПЭ-кабели традиционно делятся на кабели: низкого напряжения (до 1 кВ), среднего напряжения (до 35 кВ включительно), высокого напряжения (110 кВ и выше).

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена прокладываются в земле (скрытая прокладка) и воздухе (открытая прокладка). Скрытая прокладка осуществляется в земляных траншеях. Открытая прокладка по территории предприятия выполняется в кабельных сооружениях. Открытая прокладка кабелей в цехах промышленных предприятий производится по опорным конструкциям, изготавливаемым в виде стоек с полками, настенных полок и др.

Прокладка кабельных линий (КЛ) в земляной траншее является одним из наиболее распространенных, простых и экономичных способов прокладки. Глубина заложения КЛ от планировочной отметки должна быть не менее 0,7 м для кабелей напряжением до 20 кВ и не менее 1 м для кабелей напряжением 35 кВ и выше.

При прокладке в одном направлении большого количества кабелей (более 20), что характерно для энергоемких промышленных предприятий, используются кабельные сооружения: туннели, галереи, эстакады, каналы.

Расположение СПЭ-кабелей при открытой прокладке и в земляной траншее показано на рис. 1. Здесь же указаны требуемые расстояния между отдельными кабелями или их группами.

Одножильные кабели могут располагаться горизонтально в плоскости с расстоянием между кабелями «в свету» не менее диаметра кабеля d. Одножильные кабели могут собираться в трехфазную группу треугольником вплотную. Расстояние между соседними группами кабелей не менее 2d.

Кабели ПвП, АПвП используются для прокладки в земле независимо от степени коррозионной активности грунта, а также в воздухе (открыто) при условии обеспечения мер противопожарной защиты.

Кабели следующих типов предназначены:

  • ПвПу, АпвПу для прокладки в земле на сложных участках трасс,
  • с продольной герметизацией экрана (г) для прокладки в грунтах с повышенной влажностью, а также в сырых, частично затапливаемых помещениях,
  • ПвВ, АПвВ для прокладки в кабельных сооружениях и производственных помещениях, а также в сухих грунтах,
  • ПвВнг, АПвВнг при групповой прокладке в кабельных сооружениях и производственных помещениях,
  • ПвВнгд, АПвВнгд для прокладки на объектах, где предъявляются требования к пониженному дымогазовыделению (атом- ные электростанции, метрополитены, крупные промышленные объекты, высотные здания и др.).

Сечение токоведущей жилы кабеля выбирается по экономической плотности тока и допустимому нагреву. Нормированные значения экономической плотности тока jэ принимаются по рис. 2. Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного сечения.

Допустимая длительная температура токоведущей жилы СПЭ-кабеля напряжением до 110 кВ включительно составляет Tдоп = 90 °С. Соответствующие указанной температуре допустимые длительные токи СПЭ-кабелей Iдопприведены в таблицах 1-4.

При прокладке кабеля в воздухе предполагается, что окружающая среда не препятствует теплоотдаче. При прокладке кабеля в земле предполагается, что почва на отдельных участках кабельной трассы может высыхать, ухудшая условия теплоотдачи кабеля. При отличии реальных условии от расчетных вводятся поправочные коэффициенты на величину Iдоп.

При эксплуатации кабелей допускаются кратковременные перегрузки, например на период ликвидации аварии. В таких режимах увеличение температуры токове-дущей жилы СПЭ-кабелей напряжением до 110 кВ включительно допускается до значения Θп.а= 130 °С. Соответствующие указанной температуре допустимые значения тока в режимах перегрузки определяются умножением допустимого длительного тока на коэффициент перегрузки кпер:

  • при прокладке в земляной траншее kпер = 1,23 (kпер =1,17 для СПЭ-кабелей напряжением 110кВ),
  • при открытой прокладке в воздухе kпер = 1,27 (kпер = 1,2 для СПЭ-кабелей напряжением 110 кВ).

Режим перегрузки СПЭ-кабелей допускается не более 8 ч в сутки, не более 100 ч в год и не более 1000 ч за срок службы кабеля.

Сечения кабелей c с изоляцией из сшитого полиэтилена должны проверяться на термическую стойкость при токах КЗ.

ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ВЫБОРУ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ. Справочное методическое пособие по выполнению расчетных, практических и контрольных работ

1 Назаров А.И. ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ ПО ВЫБОРУ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ Справочное методическое пособие по выполнению расчетных, практических и контрольных работ для студентов очной и заочной форм обучения, изучающих электрооборудование и электроснабжение предприятий и установок Кировск 2015

2 ТИПОВЫЕ ЗАДАЧИ по выбору сечения проводников Пояснительная записка В настоящей работе приводятся примеры решения типовых задач, включенных в программу изучения дисциплины для специальности ГЭМ, РРМ и МЭЭП: выбор проводов, выбор кабелей. 1. ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ 1. Выбор сечения проводников производится по нагреву длительно допустимым током нагрузки с учётом температуры окружающей среды, способа прокладки и количества проложенных рядом кабелей. Допустимые нагрузки указываются в соответствующих таблицах. Расчетная температура для воздуха +25 0, для земли С. 2. Проверка выбранного сечения проводится по следующим факторам: 2.1 По допустимым потерям напряжения в нормальном и пусковом режимах: (линии небольшой длины проверять необязательно) 3 I Р. l cos 2 SΔU., мм =53 для меди γ ΔU = 32 для алюминия где Uдоп. = 5 % от Uном. — для нормального режима, В; Uдоп. = 20 % — для пускового режима, В, l- длина линии, м Например: 5% от 380 В будет: 0.05х380=19 В По механической прочности проводов и кабелей. Минимальное сечение жил кабелей не должно быть менее величин: — для передвижных механизмов 16 мм 2 ; — для стационарных силовых приемников 10 мм 2 ; — для осветительных магистралей и отводов 4 и 2,5 мм 2 ; — для контрольных кабелей 1.5 мм 2. доп По экономической плотности тока (проверяются только постоянные стационарные линии при сроке службы 5 лет и более.) Sэк=Iраб. / j, мм2 где j, А/мм 2 — экономическая плотность тока, зависит от числа часов максимума нагрузки в год По термической стойкости к токам КЗ проверяются высоковольтные кабели, низковольтные установочные провода и кабели. Для установок напряжением свыше 1000 В: Iк. tф 2 Sтерм., мм С где Iк. — установившийся ток КЗ, А; tф. — приведенное время действия защиты ( если нет данных, то можно принимать равным 0.2с ) С = для меди термический коэффициент С = 90 — для алюминия при напряжении до 10 кв. Для установок напряжением до 1000 В проверяются по условию: Iдл.доп.проводника Iн.р. автомата.

Читайте так же:
Схема подключения выключателя света ваз 2109

3 При выборе сечения жил проводов и кабелей принимается ближайшее большее стандартное сечение ( по экономической плотности тока — ближайшее стандартное сечение ). Окончательно принимается самое большое значение из рассчитанных. 2. ПРОВЕРКА ПРОВОДНИКОВ ПО ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ Проводники, выбранные по нагреву допустимым длительным током, должны быть проверены по допустимой потере напряжения. Допустимые отклонения напряжения у электроприемников устанавливает ГОСТ "Электрическая энергия. Нормы качества электрической энергии у приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения". В соответствии с требованиями этого стандарта, электрические сети должны обеспечивать на зажимах электроприемников отклонения напряжения, не превышающие установленных значений. Потеря напряжения в кабельной или воздушной линиях электропередачи рассчитывается по формуле: ΔU = 3 * I раб * l * cos φ γ * S, В где I раб рабочий ток нагрузки, А; l длина линии, м; cos φ коэффициент мощности; γ проводимость для меди γ = 53 м/ом для алюминия γ = 32 м/ом S площадь сечения проводника, мм 2. Допустимые потери напряжения для силовых приёмников ΔU = 0,05 U ном. 3. ПРОВЕРКА ПРОВОДНИКОВ ПО ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА Выбранная по нагреву площадь сечения проводов и кабелей должна быть проверена по экономической плотности тока в соответствии с требованиями ПУЭ по формуле S эк = I / j эк, где I расчётный ток во время максимума нагрузки энергосистемы в нормальном режиме, А; j эк нормативное значение экономической плотности тока, А/мм 2. Экономическая плотность тока не рассчитывается, а принимается в зависимости от конструктивного исполнения проводов и кабелей, их материала и числа часов использования при максимальной нагрузке Среднее количество часов использования максимальной нагрузки в год приводится также в таблицах. Площадь сечения, полученная в результате расчета по экономической плотности тока, округляется до ближайшего стандартного значения.

4 По экономической плотности тока не проверяются: силовые электрические сети напряжением до 1 кв при Т max меньше 5000 ч, сборные шины распределительных устройств, сети осветительные и временных сооружений. 4. ПРОВЕРКА ПРОВОДНИКОВ НА СООТВЕТСТВИЕ ВЫБРАННОМУ АППАРАТУ ЗАЩИТЫ до 1000 В Выбранные по нагреву провода и жилы кабелей должны соответствовать максимальной токовой защите аппарата, то есть допустимый ток для проводника должен быть больше, чем ток срабатывания расцепителя автомата. В противном случае при перегрузке или коротком замыкании проводник может разрушиться раньше, чем сработает аппарат защиты. Выполнение условия проверяется из соотношения I дл.доп I у Где — I дл.доп длительно допустимый ток для проводника в нормальных условиях прокладки. А; I у ток уставки или ток расцепителя, или ток срабатывания защитного аппарата, А. 5. ПРОВЕРКА ПРОВОДНИКОВ ПО ТЕРМИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ К ТОКАМ КЗ. свыше 1000 В По термической стойкости в режиме КЗ проверяются: кабели и изолированные провода при напряжении до 1000 В (см. п. 4.), неизолированные провода при напряжении свыше 1000 В при токах КЗ свыше 50 ка и кабели при напряжении свыше 1000 В. При напряжении свыше 1000 В проверка сечений по термической стойкости проводится после расчетов токов КЗ. Минимальное термически стойкое к токам КЗ сечение кабеля S терм. I к. С t ф, мм 2 (3) где I, или -I к -трехфазный суммарный ток КЗ от энергосистемы до точки КЗ (установившееся значение), t п — приведенное расчетное время действия тока КЗ ( пока не сработает защита); С — термический коэффициент для кабелей в зависимости от материала жил и конструкции кабеля. По различным оценкам С может иметь разные величины: Для кабелей напряжением 10 кв с алюминиевыми жилами и поливинилхлоридной или резиновой изоляцией С=78 Ас 2 /мм 2, для кабелей напряжением 10 кв с алюминиевыми жилами и полиэтиленовой изоляцией С= 65 Ас 2 /мм 2. Но можно ориентировочно принимать: С = для меди > термический коэффициент С = 90 — для алюминия при напряжении до 10 кв. Приведенное время действия тока КЗ состоит из времени срабатывания релейной защиты и времени срабатывания собственно силового выключателя и находится по справочным данным аппаратуры. Если никаких данных об этом не имеется, то можно принимать t п =0,2 с.

5 Пример 1. Выбор проводов для питания стационарной установки внутри помещения. Задание. Рассчитать сечение по длительно допустимому току нагрузки, проверить по экономической плотности тока, по допустимым потерям напряжения и в режиме короткого замыкания (провода должны выдержать ток КЗ, чтобы сработал расцепитель автомата). Выбрать провод для питания стационарных приемников внутри помещения производственного цеха без наличия пожароопасных и взрывоопасных объектов. Способ прокладки в трубах, на воздухе. Провода защищены автоматом на номинальный ток расцепителя I р. а.= 63 А. Дано: рабочее напряжение U ном. = 380 В, мощность электродвигателя P расч. = 25 квт, cos = 0,85, длина линии L=80 м; Число часов использования максимума нагрузки в год T max. =3200./год. Решение: 1. Принимаем алюминиевый провод, т. к. он дешевле и по условию (в цехе) отсутствуют ограничения по применению алюминия. Прокладка осуществляется по бетонным стенам в трубах и в каналах (на воздухе). Выбираем марку провода АПВ- алюминиевый провод с изоляцией из винилхлорида, всего проводов 5: три токоведущих, один нулевой и один заземляющий. 2. Находим рабочий ток: I раб. = P расч. / (3 * U * cos ) = /( 3 * 380 * 0.85) = 44,7 А. По справочным таблицам принимаем минимальное сечение алюминиевого провода по допустимому току нагрузки равное 16 мм 2 с I дл. доп.. = 55 А при прокладке четырех проводов в трубе. Выбираем провод марки АПВ сечением 16 мм 2, так как 55 А > 44,7 А 3. Проверяем сечение провода по допустимым потерям напряжения: S U = 3 * I pаб. * L * cos /( * U доп. ) = 3 * 44,7 * 80 * 0,85 /( 32 * 19) = 8,1 мм 2, принимаем ближайшее большее стандартное 10 мм 2, так как 10 > 8,1 где, U доп = 0,05 * U ном. = 0,05 * 380 = 19 В. = 32, так как провод алюминиевый. 4. Находим по справочнику (указать, какому, по какой таблице) допустимую экономическую плотность тока для изолированных алюминиевых проводов при числе часов использования максимума нагрузки в год T max. =3200 час., это больше 3000, но меньше 5000, принимаем j = 1.6 А /мм Сечение по экономической плотности тока: S эк. = I раб. / j = 44,7 / 1.6 = 27,8 мм 2, принимаем ближайшее стандартное 25 мм 2 6. Из рассчитанных сечений выбираем наибольшее — это сечение по экономической плотности тока S эк. = 25 мм 2 7. Проверяем проводники по термической стойкости к токам КЗ путем сравнения допустимого тока проводников и тока расцепителя автомата. По условию термической стойкости необходимо, чтобы I дл. доп. был больше, чем I р. а. По таблице 4 находим для сечения 25 мм 2

Читайте так же:
Рабочий ток светодиодной ленты

6 длительно допустимый ток равен 70 А. Сравниваем: 70 > 63, следовательно провода подходят по термической стойкости к токам КЗ. 8. Окончательно выбираем провод марки АПВ х х 16, рассчитанный на ток нагрузки до 70 А, алюминиевый провод плоский с винилхлоридной изоляцией, на напряжение до 500 В, 3 токоведущих жилы сечением по 25 мм 2 1 жила нулевая и 1 заземляющая сечением по 16 мм 2 каждая. Ответ: Выбираем провод АПВ-500-3х25+2х16. Пример 2. Расчет сечения и выбор кабеля для самоходной машины. Задание. Рассчитать сечение и выбрать кабель для питания самоходной погрузочной машины в подземном руднике, имеющей установленную мощность электрооборудования Р уст. = 108 квт. Напряжение питания Uраб. = 380 В. Длина гибкого кабеля l = 95 м. Коэффициент использования оборудования Ки = 0,78, коэффициент мощности cos φ =0,75, КПД 0,92. Машина подключена к автоматическому выключателю с током расцепителя автомата 180 А. Решение. 1. Так как машина передвижная принимаем кабель гибкий, с медными жилами, с резиновой изоляцией жил, шланговый, повышенной гибкости, 3 жилы токоведущих, одна для заземления. 2. Расчетный ток в кабеле с учетом коэффициента использования: Iрасч. = Руст. Ки / (Uраб. cos φ 3 ή) = 108 х 1000 х 0,78/ (380 х 0,75 х 3х 0,92) = 170 А 3. По справочным таблицам для гибких кабелей выбираем сечение жил кабеля, допускающее расчетный ток. 170 А. Для напряжения до 1,2 кв это будет сечение 50 мм 2, с допустимым током 200 А, что больше 170 А. 4. Проверяем выбранное сечение по допустимым потерям напряжения: S ΔU. 3 IР. lcos γδu доп. 3 х 170 х95 х 0,75 / (53 х 19) = 20 мм 2, Принимаем стандартное сечение 25 мм 2, что меньше выбранного 50 мм 2, кабель подходит 5. Проверяем сечение по механической прочности. В соответствии с рекомендациями ПУЭ минимальное сечение кабеля для передвижной установки 16 мм 2, что меньше выбранного 50 мм 2, следовательно кабель подходит. 6. Поскольку кабель гибкий и не предназначен для стационарной прокладки, то он по экономической плотности тока не проверяется. 7. Проверка по термической стойкости к токам КЗ. Проверяем путем сравнения допустимого тока для кабеля и тока расцепителя автомата. в нашем случае Iдл. доп. > Iр.а. 200 А > 180 А, следовательно кабель выдержит ток КЗ. 6. Ответ. Окончательно принимаем кабель КГ или КРПТ 0,66 3 х х 10

7 Пример 3. Выбор провода для питания электродвигателя. Задание. Выбрать провод для питания асинхронного электродвигателя типа 4А132М2 мощностью 11 квт. Провода проложены в трубах в полу, режим работы длительный S1. Напряжение питания- 380 В. Решение: 1. По справочникам определяем паспортные данные электродвигателя: Рабочий ток двигателя: ή п = 88% и cos φ п = 0,90. P ном I раб = = 3 U ном cosφ ή 11х1000 = = 21,13 А 3 *380*0,88*0,90 По таблицам для трех проводов, проложенных в одной трубе, выбираем алюминиевые провода с площадью сечения 3кв. мм, допускающие длительный ток 22 А, что соответствует условию. 2221,13. Пример 4. То же как в примере 3, но режим повторно-кратковременный Задание. Для провода АПВ (1×35) мм, проложенного в трубах, проверить возможность питания электроприёмника мощностью 75 квт, работающего в повторно-кратковременном режиме с соsφ =0,7; ПВ — 40 %; U ном = 380 В. Решение: Номинальный рабочий ток электроприемника: P ном I ном = = 3 * U ном * cos φ 75*1000 = = 163 А 3* 380*0,7 Допустимый ток электроприемника с ПВ = 40 % (0,4), приведенный к длительному режиму по формуле <1>: 163*0,4 I доп = = 118 А 0,875 По таблицам для алюминиевых проводов с площадью сечения 35 мм 2 допустимый ток

8 I дл.= 132 А., что больше расчетного 118 А. В повторно-кратковременном режиме эти провода могут выдержать такую нагрузку. Если же не учитывать наличие пауз в работе двигателя с режимом работы S2, то пришлось бы выбрать провод сечением не 35, а 70 мм 2 с допустимым длительным током 175 А. Таким образом, проводом АПВ x35 можно подключить электроприемник, работающий в повторно-кратковременном режиме с рабочим током нагрузки 163 А, что даже больше длительно допустимого132 А для этого провода. Превышение нагрузки оказалось возможным в связи с тем, что во время пауз провод успевает остыть. Пример 5: Проверка по допустимым потерям напряжения. Задание. Проверить сечение провода А 50 по допустимым потерям напряжения, если I раб = 85 А, l = 320 м, U раб = 6 кв, cosφ = 0,88. 3 * 85 * 320 * 0,88 1. Расчетная потеря напряжения ΔUрасч. = = 25 В 32 * Допустимая потеря напряжения Δ Uдоп. = 0,05 * 6000 = 300 В Как видно ΔU < Δ U доп,(25<300), следовательно выбранный провод подходит по допустимым потерям напряжения. Пример 6: Проверка по экономической плотности тока По экономической плотности тока выбрать площадь сечения кабеля с алюминиевыми жилами напряжением 10 кв. Кабель, проложенный в земле, должен питать цех машиностроительного завода с нагрузкой 115 А при cosφ = 0,97. Решение: По таблице справочника для указанного предприятия среднее число часов использования максимума нагрузки T = max 4000 ч. Для кабеля с алюминиевыми жилами при T max = 4000 ч находим экономическую плотность тока j эк =1,4 А/мм. Площадь сечения кабеля марки ААБГ: S эк = I / j эк, = 115 / 1,4 = 82 мм 2 Принимаем ближайшую стандартную площадь сечения кабеля 70 мм 2 при I дл.доп. = 165 А. (если бы приняли ближайшее большее, то было бы 95 мм 2 )

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector