Выбор кабелей напряжением выше 1кВ производится по следующим условиям:
1. по экономической плотности тока;
2. по нагреву рабочим током;
3. по термической стойкости при протекании тока КЗ;
4. по допустимому отклонению напряжения.
Согласно ПУЭ п.1.3.28 проверке по экономической плотности тока не подлежат:
· сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;
· сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3 – 5 лет.
Сечения питающих линий напряжением выше 1 кВ должны выбираться по экономической плотности тока в нормальном режиме.
Экономически целесообразное сечение определяется из соотношения:
,
где Ip – расчетный ток в часы максимума энергосистемы, А;
jэк – нормированное значение экономической плотности тока для заданных условий
работы, А/мм2 (таблица 15).
Таблица 15 – Экономическая плотность тока
Проводники | Экономическая плотность тока, А/мм2 | ||
более 1000 до 3000 | более 3000 до 5000 | более 5000 | |
Неизолированные провода и шины: медные алюминиевые | 2,5 1,3 | 2,1 1,1 | 1,8 1,0 |
Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами: медными алюминиевыми | 3,0 1,6 | 2,5 1,4 | 2,0 1,2 |
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами: медными алюминиевыми | 3,5 1,9 | 3,1 1,7 | 2,7 1,6 |
Расчетный ток питающей линии зависит от схемы электроснабжения:
1. для одиночной радиальной линии в нормальном и послеаварийном режимах
,
где Sр – полная расчетная мощность передаваемая по линии, кВА;
Uном – номинальное напряжение линии, кВ.
2. для нескольких параллельных линий в нормальном режиме
,
где n – количество параллельных линий;
в послеаварийном режиме
.
Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного значения (разрешается в меньшую сторону).
Принятое экономически целесообразное сечение кабеля проверяется по нагреву рабочим током в послеаварийном режиме (например, после отключения одной из параллельных линий) по условию:
,
где Iд.д. – допустимый длительный ток кабеля, А;
КП1 – поправочный температурный коэффициент (таблица 9);
КП2 – поправочный коэффициент на число кабелей, лежащих рядом (таблица 16).
Таблица 16 – Поправочные коэффициенты на число работающих кабелей,
лежащих рядом в земле (в трубах и без труб)
Расстояние в свету, мм | Число кабелей | |||||
1,00 | 0,90 | 0,85 | 0,80 | 0,78 | 0,75 | |
1,00 | 0,92 | 0,87 | 0,84 | 0,82 | 0,81 | |
1,00 | 0,93 | 0,90 | 0,87 | 0,86 | 0,85 |
Если принятое экономически целесообразное сечение кабеля не подходит по нагреву рабочим током, то необходимо увеличить сечение кабеля.
Кабель, выбранный по допустимому длительному нагреву, проверяется по термической стойкости к действию трехфазного симметричного КЗ.
Минимальное сечение по термической стойкости рассчитывается по формуле:
,
где Вк – тепловой импульс тока КЗ, А2×с;
Ст – коэффициент, зависящий от материала проводника, его изоляции (таблица 17).
Тепловой импульс тока КЗ определяется по формуле:
,
где Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ
(таблица 14), с;
tр.з. – время действия релейной защиты, с;
tв – полное время отключения выключателя, с.
Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного в большую сторону. Кабель принятый для монтажа не может иметь сечение меньшее значения Smin.
Таблица 17 – Значение параметра Ст для кабелей
Характеристика кабелей | Значение Ст |
Кабели до 10 кВ: с медными жилами с алюминиевыми жилами | |
Кабели 20 – 30 кВ: с медными жилами с алюминиевыми жилами | |
Кабели и изолированные провода с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией: с медными жилами с алюминиевыми жилами | |
Кабели и изолированные провода с полиэтиленовой изоляцией: с медными жилами с алюминиевыми жилами |
Выбранное сечение проверяют по потере напряжения.
Ориентировочно можно считать допустимыми следующие потери напряжения на участках электросети:
· линии напряжением 6 – 10 кВ внутри предприятия – 5 %;
· линии напряжением 10 – 220 кВ, питающие ГПП предприятия – 10 %.
Потерю напряжения в линиях напряжением до 35 кВ определяют по формуле:
,
где Ip –расчетный ток линии, А;
rуд – активное удельное сопротивление линии, Ом/км;
худ – индуктивное удельное сопротивление линии, Ом/км;
cos , sin - коэффициенты мощности соответствуют tg в конце линии.
Значения удельных сопротивлений для кабельных линий приведены в таблице 18.
Таблица 18 – Удельные активные и индуктивные сопротивления трехжильных кабелей
Номинальное сечение жилы мм2 | Активное сопротивление жил при +200С, Ом/км | Индуктивное сопротивление, Ом/км, при номинальном напряжении кабеля, кВ | ||
Алюминиевых | Медных | |||
1,94 | 1,15 | 0,102 | 0,113 | |
1,24 | 0,74 | 0,091 | 0,099 | |
0,89 | 0,52 | 0,087 | 0,095 | |
0,62 | 0,37 | 0,083 | 0,090 | |
0,443 | 0,26 | 0,080 | 0,086 | |
0,326 | 0,194 | 0,078 | 0,083 | |
0,258 | 0,153 | 0,076 | 0,081 | |
0,206 | 0,122 | 0,074 | 0,079 | |
0,167 | 0,099 | 0,073 | 0,077 | |
0,129 | 0,077 | 0,071 | 0,075 |