ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны

Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

1.3.25. Сечения проводников должны быть проверены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение S, мм 2 , определяется из соотношения

где I — расчетный ток в час максимума энергосистемы, А; J_эк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм², для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.36.

Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т. е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается.

1.3.26. Выбор сечений проводов линий электропередачи постоянного и переменного тока напряжением 330 кВ и выше, а также линий межсистемных связей и мощных жестких и гибких токопроводов, работающих с большим числом часов использования максимума, производится на основе технико-экономических расчетов.

1.3.27. Увеличение количества линий или цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения экономической плотности тока производится на основе технико-экономического расчета. При этом во избежание увеличения количество линий или цепей допускается двукратное превышение нормированных значений, приведенных в табл. 1.3.36.

Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока

Экономическая плотность тока, А/мм, при числе часов использования максимума нагрузки в год

более 1000 до 3000

более 3000 до 5000

Неизолированные провода и шины:

Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:

Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:

В технико-экономических расчетах следует учитывать все вложения в дополнительную линию, включая оборудование и камеры распределительных устройств на обоих концах линий. Следует также проверять целесообразность повышения напряжения линии.

Данными указаниями следует руководствоваться также при замене существующих проводов проводами большего сечения или при прокладке дополнительных линий для обеспечения экономической плотности тока при росте нагрузки. В этих случаях должна учитываться также полная стоимость всех работ по демонтажу и монтажу оборудования линии, включая стоимость аппаратов и материалов.

1.3.28. Проверке по экономической плотности тока не подлежат:

сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-5000;
ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;
проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т. п.;
сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3-5 лет.

1.3.29. При пользовании табл. 1.3.36 необходимо руководствоваться следующим (см. также 1.3.27):

1. При максимуме нагрузки в ночное время экономическая плотность тока увеличивается на 40%.

Читайте так же:

Скорость тока крови от просвета сосудов

2. Для изолированных проводников сечением 16 мм 2 и менее экономическая плотность тока увеличивается на 40%.

3. Для линий одинакового сечения с n ответвляющимися нагрузками экономическая плотность тока в начале линии может быть увеличена в k_y раз, причем k_y определяется из выражения

4. При выборе сечений проводников для питания n однотипных, взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. д.), из которых m одновременно находятся в работе, экономическая плотность тока может быть увеличена против значений, приведенных в табл. 1.3.36, в k_n раз, где k_n равно:

1.3.30. Сечение проводов ВЛ 35 кВ в сельской местности, питающих понижающие подстанции 35/6 — 10 кВ с трансформаторами с регулированием напряжения под нагрузкой, должно выбираться по экономической плотности тока. Расчетную нагрузку при выборе сечений проводов рекомендуется принимать на перспективу в 5 лет, считая от года ввода ВЛ в эксплуатацию. Для ВЛ 35 кВ, предназначенных для резервирования в сетях 35 кВ в сельской местности, должны применяться минимальные по длительно допустимому току сечения проводов, исходя из обеспечения питания потребителей электроэнергии в послеаварийных и ремонтных режимах.

1.3.31. Выбор экономических сечений проводов воздушных и жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение определяется по расчетной нагрузке этого ответвления.

1.3.32. Для линий электропередачи напряжением 6-20 кВ приведенные в табл. 1.3.36 значения плотности тока допускается применять лишь тогда, когда они не вызывают отклонения напряжения у приемников электроэнергии сверх допустимых пределов с учетом применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.

Пример расчёта кабельной линии трехфазной системы токов напряжением 380/220 В

Пример 2. Рассчитать кабельную линию трехфазной системы токов напряжением 380/220 В, предназначенную для питания силового распределительного щита строительства жилого дома. Расчетная нагрузка щита 78 кВт яри cosφ=0,75, протяженность линии 110 м.

Решение

Определим расчетный ток нагрузки:

По таблице допустимых токовых нагрузок на кабели с медными жилами в столбце четырехжильные кабели до 1000 В выбираем медный кабель сечением 315 мм 2 . Длительно допустимый ток для этого кабеля I_д = 175 А. Так как Iд>Iр, то по условию нагрева кабель подходит.
Проверим выбранный кабель на потерю напряжения:

где r = 0,514 Ом/км; x = 0,35 Ом/км — для всех сечений кабельных линий напряжением до 1000 В.

Допустимая потеря напряжения в силовых низковольтных сетях U_д≤5%. В нашем случае ΔU<ΔU_д, следовательно, по потере напряжения выбранное сечение кабеля подходит.

Читайте так же:

Erisson 32lea20t2sm уменьшить ток подсветки

Рассмотрим частные случаи расчета трехфазных линий. В ряде случаев при определении потери напряжения на трехфазной линии зависимость (смотрите формулу выше) может быть упрощена, а именно, если:

линия выполнена проводом одного и того же сечения и материала; в этом случае r и х постоянны. Тогда формула приобретает вид

линия выполнена по условиям предыдущего случая, но x можно пренебречь из-за малости или если все нагрузки активные, тогда

где р’, q’ — мощности в ответвлениях; l — длина от начала линии до соответствующего ответвления.

При расчете сетей, к которым подключены электроприемники, имеющие cosφ<1, следует учитывать индуктивное сопротивление линии, чтобы избежать ошибки в сторону уменьшения потери напряжения по сравнению с имеющейся на линии.

Ошибка растет с увеличением сечения проводов и уменьшением cosφ.

Практика показывает, что индуктивным сопротивлением проводов линии можно пренебрегать в случаях:

воздушной сети при cosφ близким к единице;
кабельных линий при cosφ≥0,95 и при сечении медных жил ≤ 35 мм 2 ;
внутренних сетей напряжением до 1000 В, выполненных шнуром или проводами в трубах, а также сетях, выполненных проводом до 6 мм 2 на роликах и предназначенных для питания мелких электродвигателей.

Экономическая плотность тока

Если данная линия напряжением свыше 1 кВ строится для постоянного электроснабжения (т. е. на срок ≥ 6 лет), то сечение ее проводов должно быть проверено по экономической плотности тока, для чего служит следующее соотношение:

S> I_р/j_э
где I_р — расчетный ток в линии, А; j_э — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм 2 (для условий работы данной линии выбирается по таблице, имеющейся в Правилах устройство электроустановок (ПУЭ 3-37).

По экономической плотности не проверяются сети промышленных предприятий напряжением до 1 кВ, сети временных сооружений, сборные шины и т. п.

«Электроснабжение строительно-монтажных работ», Г.Н. Глушков

Пример выбора сечения кабеля на напряжение 10 кВ

Требуется выбрать сечение кабеля на напряжение 10 кВ для питания трансформаторной подстанции 2ТП-3 мощностью 2х1000 кВА для питания склада слябов на металлургическом комбинате в г. Выкса Нижегородская область. Схема электроснабжения представлена на рис.1. Длина кабельной линии от ячейки №12 составляет 800 м и от ячейки №24 составляет 650 м. Кабели будут, прокладываться в земле в трубах.

Таблица расчета электрических нагрузок по 2ТП-3

Наименование присоединения	Нагрузка			Коэффициент мощности cos φ
Наименование присоединения	Активная, кВт	Реактивная, квар	Полная, кВА	Коэффициент мощности cos φ
2ТП-3 (2х1000 кВА)	955	590	1123	0,85

Трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ составляет 8,8 кА. Время действия защиты с учетом полного отключения выключателя равно 0,345 сек. Подключение кабельной линии к РУ осуществляется через вакуумный выключатель типа VD4 (фирмы Siemens).

Читайте так же:

Почему выключатель не выключает свет

Рис.1 –Схема электроснабжения 10 кВ

Сечение кабельной линии на напряжение 6(10) кВ выбирают по нагреву расчетным током, проверяют по термической стойкости к токам КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Выбираем кабель марки ААБлУ-10кВ, 10 кВ, трехжильный.

1. Определяем расчетный ток в нормальном режиме (оба трансформатора включены).

где:
n – количество кабелей к присоединению;

2. Определяем расчетный ток в послеаварийном режиме, с учетом, что один трансформатор отключен:

3. Определяем экономическое сечение, согласно ПУЭ раздел 1.3.25. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т.е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается:

Jэк =1,2 – нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax=6000 ч.

Сечение округляем до ближайшего стандартного 35 мм2.

Длительно допустимый ток для кабеля сечением 3х35мм2 по ПУЭ,7 изд. таблица 1.3.16 составляет Iд.т=115А > Iрасч.ав=64,9 А.

4. Определяем фактически допустимый ток, при этом должно выполняться условие Iф>Iрасч.ав.:

Коэффициент k1, учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбираем по таблице 2.9 [Л1. с 55] и таблице 1.3.3 ПУЭ. Учитывая, что кабель будет прокладываться в трубах в земле. По таблице 2-9 температура среды по нормам составляет +25 °С. Температура жил кабеля составляет +65°С, в соответствии с ПУЭ, изд.7 пункт 1.3.12.

Принимаем по таблице 4.13 [Л5, с.86] среднемесячную температуру грунта для наиболее жаркого месяца (наиболее тяжелый температурный режим работы) равного +17,6 °С (г. Москва). Температуру грунта для г. Москвы, я принимаю в связи с отсутствием данных по г. Выкса, а так как данные города находятся в одном климатическом поясе — II, то погрешность в разности температур будет в допустимых пределах. Округляем выбранное значение температуры грунта до расчетной равной +20°С.

Для определения средней максимальной температуры воздуха наиболее жаркого месяца, можно воспользоваться СП 131.13330.2018 таблица 4.1.

По ПУЭ таблица 1.3.3 выбираем коэффициент k1 = 1,06.

Коэффициент k2 – учитывающий удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ 7 изд. таблица 1.3.23. В моем случае поправочный коэффициент для нормальной почвы с удельным сопротивлением 120 К/Вт составит k2=1.

Определяем коэффициент k3 по ПУЭ таблица 1.3.26 учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), с учетом, что в одной траншее прокладывается один кабель. Принимаем k3 = 1.

Определив все коэффициенты, определяем фактически допустимый ток:

5. Проверяем кабель ААБлУ-10кВ сечением 3х35мм2 по термической устойчивости согласно ПУЭ пункт 1.4.17.

Iк.з. = 8800 А — трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ;
tл = tз + tо.в =0,3 + 0,045 с = 0,345 с — время действия защиты с учетом полного отключения выключателя;
tз = 0,3 с – наибольшее время действия защиты, в данном примере наибольшее время срабатывания защиты это в максимально-токовой защиты;
tо.в = 45мс или 0,045 с — полное время отключения вакуумного выключателя типа VD4;
С = 95 — термический коэффициент при номинальных условиях, определяемый по табл. 2-8, для кабелей с алюминиевыми жилами.

Читайте так же:

Светофильтры при сварке покрытыми электродами током 100а

Сечение округляем до ближайшего стандартного 70 мм2.

6. Проверяем кабель на потери напряжения:

6.1 В нормальном режиме:

где:
r и x — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].

Для кабеля с алюминиевыми жилами сечением 3х70мм2 активное сопротивление r = 0,447 Ом/км, реактивное сопротивление х = 0,086 Ом/км.

Определяем sinφ, зная cosφ. Вспоминаем школьный курс геометрии.

Если Вам не известен cosφ, можно определить для различных электроприемников по справочным материалам табл. 1.6-1.8 [Л3, с 13-20].

6.2 В послеаварийном режиме:

Из расчетов видно, что потери напряжения в линии незначительные, следовательно, напряжение у потребителей практически не будет отличаться от номинального.

Таким образом, при указанных исходных данных выбран кабель ААБлУ-10 3х70.

Для удобства выполнения выбора кабеля всю литературу, которую я использовал в данном примере, Вы сможете скачать в архиве.

Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
СНиП 23-01-99 Строительная климатология. 2003 г.
Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Кабышев А.В, Обухов С.Г. 2006 г.
Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
Справочник работника газовой промышленности. Волков М.М. 1989 г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» и «PayPal» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Исходные данные: Требуется обеспечить питание двух трансформаторов ТМ-4000/10 от подстанции. Линия.

Выбор устройства от импульсных перенапряжений (УЗИП) необходимо осуществлять в соответствии с.

Выбирая автоматические выключатели для защиты двигателей, мы должны учитывать, что при пуске.

Представляю вашему вниманию таблицу с расчетными формулами для определения основных параметров силовых.

Требуется определить относительную величину потери напряжения автотрансформатора типа АТДЦТН-125000/220/110.

В п.5. минимальное сечение по термической устойчивости получается 530, а не 53.

Здравствуйте! Спасибо, что указали на ошибку, там была опечатка с корнем, нужно было брать корень только из tл и разделить на коефф. С. Уже исправили, получилось Smin=54,4 мм2.

Читайте так же:

Розетка оптического кабеля соединительного

Расчет и выбор сечения питающей кабельной линии

В соответствии с принятой схемой электроснабжения при наличии двух линий, работающих в неявном резерве, расчет ведется по току нормального режима. Сечение КЛ выбирается по экономической плотности тока, проверяется на нагрев в нормальном режиме и на потерю напряжения.

Расчетное сечение питающей линии s_э, мм 2

s_р = , (6.1)

s_р = ,

где I_р— расчетный ток линии, А, равен половине расчетного тока на ВН ТП;

j_эк— экономическая плотность тока, А/мм 2 , определяется по справочнику.

Стандартное сечение округляется до ближайшего большего или меньшего значения.Выбранный провод проверяется на нагрев в нормальном режиме

где I_д— длительно допустимый ток для данного сечения, справочная величина.

Проверка на нагрев в аварийном режиме

Проверка на потери напряжения

где DU_д— допустимые потери напряжения, DU_д = 5%;

DU_р— расчетные потери напряжения.

Расчетные потери напряжения DU_р, %, определяются по формуле

, (6.5)

DU_р=

где L- длина линии, км;

U_н— номинальное напряжение линии, В;

r-активное сопротивление 1 км провода, Ом/км;

х— индуктивное сопротивление 1 км провода, для КЛ х = 0,08 Ом/км.

Расчет токов короткого замыкания

Короткое замыкание (КЗ) является одним из аварийных режимов работы электроустановок, сопровождающихся резкими увеличениями тока. Поэтому электрооборудование должно быть устойчивым к токам КЗ и выбираться с учетом их величин. Расчет токов КЗ производится для выбора электрических аппаратов ТП, поэтому необходимо рассчитать их в точках перед трансформатором ТП и после него.

В сетях до 1000 В расчет токов короткого замыкания производится в именованных единицах. При расчете учитываются активные и реактивные сопротивления элементов цепи короткого замыкания. Сопротивления рассчитываются в мОм.

Составляется расчетная схема и схема замещения (рисунок 1) и определяются сопротивления ее элементов.

Рисунок 1 – Расчетная схема и схема замещения для токов короткого замыкания до 1000 В

Сопротивления силового трансформатора (r_Т, х_Т), автоматического выключателя (r_АВ, х_АВ, r_конАВ), трансформатора тока (r_ТТ, х_ТТ) определяются по таблицам из справочников.

Сопротивления сборных шин

(7.1)