Setzenergo.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Проверка сечения кабелей по току нагрева

Проверка кабелей электроустановок напряжением до 1 кВ на термическую стойкость и невозгорание

При протекании тока короткого замыкания (КЗ) по кабелям, их токопроводящие жилы нагреваются, что в ряде случаев приводит к разрыву оболочек кабелей, разрушению концевых заделок, пожару в кабельных сооружениях и большим материальным потерям. Даже в тех случаях, когда пожар не возникает, физико-химические свойства изоляции кабелей существенно изменяются и возрастает вероятность их последующего электрического пробоя, что в конечном итоге также приводит к значительным материальным потерям. Для предотвращения пожаров и поддержания надежности электроустановок на приемлемом уровне необходимо, при выборе силовых кабелей, учитывать максимально возможные термические действия токов КЗ, а в процессе эксплуатации, после каждого КЗ, необходимо выполнять расчет температуры токопроводящих жил и заменять кабели с расчетными значениями температуры, превысившими предел термической стойкости. Указанные цели применительно к электроустановкам переменного тока напряжением до 1 кВ, в настоящее время, трудно достижимы из-за отсутствия четких и однозначных критериев для принятия решений, из-за недостаточной распространенности современных методик и средств расчета КЗ.

Неоднозначность критериев проявляется в расхождении требований по расчетным условиям проверки, сформулированных в государственном стандарте и в отраслевых научно-технических документах. Согласно действующему государственному стандарту [1], в качестве расчетной точки КЗ следует принимать такую точку на расчетной схеме, при КЗ в которой проводник подвергается наибольшему термическому воздействию. Очевидно, что наибольшее термическое воздействие будет при КЗ в начале кабельной линии. Однако отраслевая научно-техническая документация допускает проведение выбора и проверок силовых кабелей, в электроустановках напряжением до 1 кВ на не возгорание, по условиям КЗ, удаленного от начала кабельной линии на 20 метров. Государственный стандарт и отраслевые научно-технические документы не дают четкого ответа и на вопрос какое КЗ, металлическое или дуговое, следует рассматривать при выборе и проверке кабелей на термическую стойкость и не возгораемость.

С точки зрения практики и опыта эксплуатации электроустановок, критерием выбора и проверки кабелей по условиям термического действия токов КЗ должно быть расчетное максимальное значение температуры жил кабелей к моменту отключения дугового КЗ в начале кабельной линии или металлического КЗ в конце кабельной линии. КЗ, возникшее между головной и концевой разделками кабелей может быть только дуговым, т. к. металлическое соединение, с контактным давлением, превышающим электродинамические силы, раздвигающие замкнувшиеся проводники, по длине кабеля практически ничем не может быть обеспечено. Многочисленные эксперименты с КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ, показали, что металлическое КЗ возникает лишь при искусственно созданных условиях, например, при наложении термически стойкой штатной закоротки. Если закоротка наложена в начале кабельной линии, то ток КЗ от источника по кабелям протекать не будет и, следовательно, металлическое КЗ может рассматриваться в качестве расчетного вида лишь в конце кабельной линии.

Современная методика расчета КЗ в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ, рекомендованная ГОСТ [2], на практике применяется редко. Обусловлено это сложностью комплексного учета всех факторов, влияющих на ток КЗ, особенно для продолжительных КЗ, отключаемым резервными защитами. При ручном расчете обычно получают лишь значение тока для начального момента КЗ, как это делается, например, в методических указаниях фирмы ОРГРЭС [3]. Для расчета токов и интегралов Джоуля КЗ длительностью более 0,1 с целесообразно использовать компьютерные программы. Примером такой программы может служить программа GUEXPERT, комплексно учитывающая нелинейное сопротивление электрической дуги, увеличение сопротивления кабелей, обусловленное нагревом их жил, и электромагнитный переходной процесс в асинхронных электродвигателях. Программа выполняет расчет токов и температур токопроводящих жил с учетом процессов теплообмена между жилами и изоляцией кабелей по ГОСТ [4]. Комплексный учет многих факторов влияющих на процесс КЗ, позволяет получить расчетные значения токов близкие к реальным значениям, что подтверждено многочисленными экспериментами. Программа имеет графический интерфейс и автоматизированную базу данных со всеми необходимыми для расчета параметрами элементов расчетных схем, включая внутренние сопротивления автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей, переходные сопротивления разъемных и разборных контактов. Компьютерный расчет позволяет избежать выбора кабелей с чрезмерно завышенными сечениями. Более чем десятилетний опыт использования программы GUEXPERT на энергетических объектах и в ведущих проектных организациях России и СНГ подтвердил ее соответствие современным требованиям. Демонстрационную версию программы можно найти в интернете на сайте http://es.mpei.ac.ru или получить по электронной почте обратившись по адресу GusevYP@mpei.ru .

Читать еще:  Как подключить выключатель чтобы горел светодиод

С помощью программы GUEXPERT выполнен расчетно-теоретический анализ различных расчетных условий выбора и проверки кабелей на не возгораемость на примере электроустановки, принципиальная схема которой приведена на рис. 1. Параметры основных элементов схемы соответствуют наиболее часто применяющимся на электростанциях электроустановкам с трансформаторами мощностью 1000 кВА и преимущественно двигательной нагрузкой. На рассматриваемой схеме двигательная нагрузка представлена эквивалентным асинхронным электродвигателем мощностью 420 кВт. Путем проведения вариантных расчетов определялась температура токопроводящих жил кабеля типа АВВГ при дуговых и металлических трехфазных КЗ в начале и в конце кабельных линий в зависимости от продолжительности КЗ. Расчеты проводились с полным комплексным учетом всех вышеперечисленных факторов, влияющих на процесс КЗ, в соответствии с рекомендациями ГОСТ и методических указаний ОРГРЭС [1-4].

На рис. 2 показаны результаты расчета металлических КЗ в начале кабельной линии. Из расчетов следует, что при продолжительности КЗ 0,5 с, складывающейся из времени действия резервной защиты и полного времени отключения автоматического выключателя, сечение токоведущих жил кабеля в линиях, отходящих от щита переменного тока, по условию не возгорания должно быть не менее 120 мм 2 . По типовым проектам, широко применявшимся в 80-е годы, на электроустановках напряжением 0,4 кВ собственных нужд электростанций допускалось использование кабелей с сечением жил 35 мм 2 . Таким образом, многие из действующих электроустановок имеют кабели, не отвечающие жестким требованиям государственного стандарта и отраслевых нормативно-технических документов.

Если опираясь на здравый смысл и опыт эксплуатации электроустановок считать, что КЗ в начале кабельной линии могут лишь дуговыми, то в присоединениях щита переменного тока могут использоваться кабели с сечением жил 70 мм 2 , рис. 3. Практически такой же результат получается, если принять в качестве расчетного металлическое КЗ удаленное от начала кабельной линии на 20 м, рис. 4. Именно такой подход к выбору расчетной точки предлагается в циркуляре РАО «ЕЭС РОССИИ» № Ц-02-98 (Э) от 16.03.98 года. Выбор и проверка кабелей по термическому действию тока дугового КЗ в начале кабеля фактически не противоречит ГОСТ, так как он допускает учет вероятностных характеристик КЗ при условии соответствующего обоснования их в ведомственных нормативно-технических документах [1, п. 1.1.4]. Обосновать выбор расчетной точки в 20 м от начала кабельной линии более трудно, чем утверждение о дуговом характере КЗ в кабеле.

Короткие кабельные линии следует проверять и по условию металлического КЗ в конце линии, т. к. тепловой режим их может оказаться более тяжелым нежели при дуговых КЗ в начале кабельной линии. Так, например, кабель сечением 70 мм 2 , при длине менее 13 метром не соответствует требованиям не возгораемости при металлическом КЗ продолжительностью 0,5 с в конце линии, хотя и соответствует требованиям не возгораемости по условию дугового КЗ в начале линии.

1. В новом издании «Правил устройства электроустановок» необходимо однозначно и четко сформулировать расчетные условия для выбора и проверки кабелей электроустановок напряжением до 1 кВ по условиям термической стойкости и невозгораемости.

2. Проверку не возгораемости кабелей, по мнению авторов, следует проводить по температуре нагрева токопроводящих жил к моменту отключения резервной защитой дугового КЗ в начале кабельной линии и металлического КЗ в конце кабельной линии.

3. Для практического расчета термического действия тока КЗ на кабели электроустановок переменного тока напряжением до 1 кВ может быть использована компьютерная программа GUEXPERT, разработанная на кафедре Электрические станции МЭИ (ТУ).

Список литературы

1. ГОСТ 30323-95. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.

2. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

3. Методические указания по расчету токов короткого замыкания в сети напряжением до 1 кВ электростанций и подстанций с учетом влияния электрической дуги. — М.: Служба передового опыта ОРГРЭС, 1993.

4. ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88). Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

Рис. 1. Расчетная схема рассматриваемой электроустановки (копия с экрана при работе с программой GUEXPERT)

Рис. 2. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного металлического КЗ в начале кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

Читать еще:  Схема диодной подсветки для выключателя

Рис. 3. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного дугового КЗ в начале кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

Рис. 4. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного металлического КЗ в конце кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

Выбор и проверка сечений проводов и кабелей выше 1000В.

Сечения проводов и жил кабелей выбирают по техническим и экономическим условиям.

Экономические условия выбора заключаются в определении сечения линии, приведенные затраты на сооружения которой будут минимальны.

К техническим условиям относят выбор сечений по нагреву расчетным(усл.прокладки) и послеаварийным током, проверку по экономической плотности тока ( > 1000 В проверяют все провода и кабели, до 1000 В – с ТНБ ≥ 4000 – 5000 ч), проверку по условиям коронирования, механической прочности, нагреву от кратковременного выделения тепла током КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

1. Выбор по допустимому токовому нагреву производится: IР ≤ IДОП∙КПОПР , где IДОП — табличное значение допустимого тока; КПОПР – поправочный коэффициент. ПУЭ регламентирует 4 поправочных коэффициента: на число параллельно работающих кабелей; на удельное сопротивление земли (1,13 – 0,75); на температуру ОС (1,48 – 0,36 применяется до 1кВ); на способ прокладки (короба, блоки) применяется до 1кВ. Сечение кабеля должно выбираться по данным участка с наихудшими условиями охлаждения, если его длина более 10 м.

2. Сечение по экономической плотности тока. .

Не подлежат проверке по экономической плотности тока: — сети до 1кВ, при ТНБ 1000 кВА или при защите аппаратами имеющими выдержку времени > 1 с.

tn – приведенное время;

— коэфф-нт, зависящий от материала проводника;

I – установившееся значение тока КЗ.

Шинопроводы проверяют на эл. динамическую устойчивость.

1-10. Реактивная мощность в системах эл. снабжения. Явления, связанные с ее передачей.

При постоянном токе: Р=U∙I

При переменном токе: Р=U∙I∙cos φ; φ – угол между напряжением и током; Р

Источником Q является любой элемент у которого ток опережает напряжение ( направление Q совпадает с направлением источника).

Для эл. цепей однофазного тока, если ЭДС и ток синусоидальны, то Q=U∙I∙sinφ;

Для однофазных цепей переменного тока, когда ЭДС синусоидальна, а ток несинусоидален, то реактивная мощность складывается из двух составляющих: Q / – мощность сдвига, обусловленная взаимодействием ЭДС источника и тока основной гармоники; — и Т –реактивная мощность искажения, обусловленная взаимодействием ЭДС и всеми гармоническими составляющими тока, отличными от основной гармоники.

Активная мощность вырабатывается централизованно.

Реактивная мощность вырабатывается и потребляется по всей сети.

Явления, связанные с передачей Q:

1. Возникают дополнительные потери активной мощности во всех элементах сети, где протекает Q:

следовательно передача Q на большие расстояния нецелесообразна, хотя генерация ее на э/ст дешевле, чем на месте.

2. Возникают дополнительные потери напряжения:

3. Загрузка Q трансформаторов и ЛЭП уменьшает их пропускную способность по активной мощности, => увеличение сечения проводов, > мощности транс-ров, => > кап. затраты.

4. Недоиспользование генераторов по активной мощности, вследствие недогрузки их по Q.

5. Необходимость увеличения мощности генераторов, вследствие увеличения потерь активной мощности при протекании Q по эл. сети.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 57 ; Нарушение авторских прав

Трансформаторные подстанции высочайшего качества

с нами приходит энергия

develop@websor.ru

Выбор сечений проводников по нагреву

Нагрев проводников вызывается прохождением по ним тока I , величина которого определяется по формулам:

  • для трехфазной сети, с нулем и без нуля, при равномерной нагрузке фаз

(12-1)

  • для двухфазной сети с нулем, при равномерной нагрузке фаз

(12-2)

  • для двухпроводной сети

(12-3)

  • для каждой из фаз двух- и трехфазных сетей с нулем при любой, в том числе и неравномерной, нагрузке

(12-4)

где P — активная мощность нагрузки (включая потери в ПРА газоразрядныхламп) одной, двух или трех фаз; cosφ — коэффициент мощности нагрузки; U л, U ф , U н — напряжение сети, В, линейное U л, фазное U ф , номинальное U н.
При равномерной загрузке фаз ток в нулевом проводе трехфазных сетей, питающих лампы накаливания, равен нулю, ток же сетей, питающих газоразрядные лампы, может достигать величины фазного тока ( см. раздел ).
В двухфазных трехпроводных сетях при равномерной загрузке фаз ток в нулевом проводе равен фазному току — при питании ламп накаливания; может быть несколько больше фазного тока — при питании газоразрядных ламп.
При неравномерной нагрузке фаз линейные токи будут неодинаковы.
Если неравномерность невелика, выбор сечения проводов следует вести, как для линии с равномерной нагрузкой фаз, приняв в качестве расчетной утроенную нагрузку наиболее загруженной фазы.
При существенной неравномерности нагрузки (например, при мощных ксеноновых светильниках) необходимо определить токи и сечения проводников отдельно для каждой фазы.
Для трехфазных линий с включением нагрузок на линейное напряжение линейные токи I A , Iв, I с зависят от порядка следования фаз (А-В-С или С-В-А). При прямом следовании фаз: (12-5)

Читать еще:  Как работает двухклавишный выключатель с подсветкой


При обратном следовании фаз в каждой из формул (12-5) необходимо поменять местами индексы углов (АВ и СА, ВС и АВ, ВС и СА). Так как порядок следования фаз при проектировании неизвестен и может меняться в процессе эксплуатации, необходимо определять линейные токи для обоих вариантов следования фаз.
Пример. Определить линейные токи в трехфазной сети, питающей согласно рис. 12-1 две ксеноновые лампы по 20 кВт каждая и три лампы ДРИ общей мощностью 6 кВт (с потерями в ПРА — 6,6 кВт). При прямом следовании фаз: При обратном следовании фаз:

Длительно допустимые токовые нагрузки для проводов и кабелей в зависимости от условий прокладки указаны в таблицах .

При температуре окружающей среды, отличной от 25° С — при прокладке по воздуху и 15° С — при прокладке в земле, к токовым нагрузкам, приведенным в вышеуказанных таблицах, вводятся поправочные коэффициенты .

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Раздел 1. Общие правила

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

Выбор сечений проводников по нагреву

1.3.2. Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т. п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети. ¶

1.3.3. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать ток, приведенный к длительному режиму. При этом: ¶

1) для медных проводников сечением до 6 мм 2 , а для алюминиевых проводников до 10 мм 2 ток принимается как для установок с длительным режимом работы; ¶

2) для медных проводников сечением более 6 мм 2 , а для алюминиевых проводников более 10 мм 2 ток определяется умножением допустимого длительного тока на коэффициент ¶

, где ТПЕ — выраженная в относительных единицах длительность рабочего периода (продолжительность включения по отношению к продолжительности цикла). ¶

1.3.4. Для кратковременного режима работы с длительностью включения не более 4 мин и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды, наибольшие допустимые токи следует определять по нормам повторно — кратковременного режима (см. 1.3.3). При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями наибольшие допустимые токи следует определять как для установок с длительным режимом работы. ¶

1.3.5. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, может допускаться кратковременная перегрузка, указанная в табл. 1.3.1. ¶

1.3.6. На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10%, а для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией до 15% номинальной на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 сут., если нагрузка в остальные периоды времени этих суток не превышает номинальной. ¶

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией допускаются перегрузки в течение 5 сут. в пределах, указанных в табл. 1.3.2. ¶

Таблица 1.3.1. Допустимая кратковременная перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией

Коэффициент предварительной нагрузки

Допустимая перегрузка по отношению к номинальной в течение, ч

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector