Срок службы кабеля в зависимости от температуры

Срок службы изоляции жил с кабельной бумагой, пропитанной масляно-канифольным составом, составляет 30 лет при условии, что температура жил будет равна допустимой. Для трехжильных 6 кВ алюминиевых кабелей она равна +65ºС, трехжильных 10 кВ алюминиевых кабелей +60ºС, и для трехжильных 35 кВ алюминиевых кабелей +50ºС.

Если температура жилы будет больше допустимой температуры, то срок службы изоляции сокращается. Устанавлена зависимость между температурой изоляции и сроком службы (табл. 3.23).

Таблица 3.23

Температура жилы, ºС	Срок службы, лет
	7,5 3,7 1,8 0,9

Видно, что увеличение температуры на каждые 8 градусов, срок службы изоляции сокращается в 2 раза (увеличение температуры 73-65=8º, сокращение срока 30/15= 2 раза, увеличение температуры 81-73=8º, сокращение срока 15/7,5=2 раза и т.д.).

Эта зависимость называется «правило 8 градусов» или «правило Монтзингера» по имени немецкого инженера Монтзингера, первого установившего эту зависимость.

Если температура жилы будет ниже 65ºС на 8ºС, (65-8=57º), срок службы кабеля увеличится в 2 раза и составит 60 лет.

В Мосэнерго находятся в эксплуатации кабели со сроками более 30 лет – 7 тыс. км, более 40 лет – 3,7 тыс. км, более 50 лет – 2 тыс. км, более 60 лет – 1 тыс. км, более 70 лет – 500 км, более 80 лет – 50 км.

 

3.3. Контрольные вопросы к главе 3

1. Основные элементы воздушной линии электропередач (ВЛ). Материал опор. Промсежуточные и анкерные опоры. Одноцепные и двухцепные ВЛ. Транспозиция проводов.

2. Пролет, характеристики пролета. Требования ПУЭ при сооружении ВЛ.

3. Конструкция проводов А. АС. Расшифруйте: А-16, АС-16/2,7. Провода АСКС, АСКП, АПСК. Провода ПС.

4. Самонесущие изолированные провода (СИП).

5. Изоляторы. Материал, штыревые, подвесные и полимерные изоляторы. Число изоляторов в гирлянде в зависимости от напряжения.

6. Гасители вибраций. Гололед. Масса льда на проводе.

7. Изолированные провода и шнуры. Электропроводки.

8. Выбор проводов по нагреву токами нагрузки.

9. Что такое допустимый длительный ток, например, для А-50 А? Учет температуры окружающего воздуха при выборе сечения проводов.

10. Конструкция 6 кВ силового бронировапнного кабеля. Материал токопроводящих жил, изоляция жил, бронепокров.

11. Расшифруйте: АСБ 3х70, СБ 3х70, СБГ, АСБГ, АСШв, ААШв. ЦСБ, НРГ, ААВГ.

12. Что такое допустимый длительный ток для 6 кВ кабеля, проложенного в земле мм², А?

13. Поправочные коэффициенты на теплопроводность почвы и на количество кабелей лежащих рядом в земле.

14. Срок службы кабеля в зависимости от температуры. Правило 8 градусов.

15. Выбор проводов по экономической плотности тока.

16. Выбор проводов по потере напряжения.

17. Экскаваторные кабели. Расшифруйте КГЭ 3х70+1х16+1х10.

 

Глава 4. Электрические нагрузки

и определение мощности трансформаторных подстанций

 

Выбор мощности трансформатора на ГПП не такая уж простая задача, как кажется на первый взгляд. Мощность трансформатора не является суммой номинальных мощностей электроприемников, питающихся от него. Например, для питания асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором с номинальной мощностью кВт нужен трансформатор мощностью 160 кВА, а не 100 кВА. Для питания 16 сварочных трансформаторов мощностью по 20 кВт каждый нужен трансформатор мощностью 250 кВА вместо 630 кВА. При неправильном выборе, если мощность будет занижена, трансформатор будет перегреваться и срок его службы сократится. Если мощность будет завышена, то увеличатся расходы электроэнергии на холостой ход.

Для правильного выбора мощности трансформатора необходимо определить расчетную нагрузку по заданным номинальным мощностям электроприемников с учетом их загрузки и режима работы по времени в течение смены.

 

4.1. Методы определения расчетных

электрических нагрузок

 

При определении расчетных электрических нагрузок могут быть использованы следующие методы:

1. Метод удельного расхода электроэнергии на единицу продукции.

2. Метод средней мощности и коэффициента максимума (метод упорядоченных диаграмм).

3. Метод коэффициента спроса.

 

Метод удельного расхода электроэнергии

Для вычисления расчетных электрических нагрузок необходимо знать производительность машины, комплекса, участка, карьера в целом за смену и удельный расход электроэнергии на единицу продукции (кВт·ч/м³, кВт·ч/Т и т.д.), табл. 4.1.

Расчетная нагрузка

.

,

где – сменная производительность машины (Т/смену, м³/смену); – продолжительность рабочей смены, ч; – соответствует приемников, принимается по справочнику.

Удельные расходы электроэнергии приняты по Инструкции института Центрогипрошахт [29].

 

Таблица 4.1

Удельные расходы электроэнергии (кВт·ч/м³)

для различных типов экскаваторов

Типы экскаваторов	Удельный расход электроэнергии (кВт·ч/м^3)
при легких грунтах	при тяжелых грунтах
ЭКГ-4,6, ЭКГ-5, ЭКГ-8И, ЭВГ-4И	0,4	0,6
ЭКГ-12,5, ЭКГ-10УС, ЭКГ-6,3У, ЭКГ-20	0,75	0,85
ЭШ-6,45М, ЭШ-10.60А, ЭШ-10.70А	0,6	1,0
ЭШ-15.90, ЭШ-20.75	1,1	1,35
ЭШ-25.100, ЭВГ-35.65М, ЭШ-40.85	1,5	1,7
ЭШ-80.100, ЭШ-65.100	1,8	2,0
Роторные экскаваторы ЭРГ-400, ЭРГВ-630, ЭР-1250, ЭРГ-1600	0,5	0,6

 

В руководящих технических материалах (РТМ) «Расчет и построение систем электроснабжения угольных разрезов», (М, ИГД им. Скочинского А.А., 1992, 152 с.) удельные расходы электроэнергии предлагается определять по уравнениям энергетических характеристики. Например, для экскаваторов драглайнов с объемом ковша до 25 м³ уравнение энергетической характеристики

,

где – объем ковша, м³; – сменная производительность, м³; – удельный расход электроэнергии, кВт·ч/м³.

Мы не рекомендуем использовать уравнения энергетических характеристик для определения удельных расходов, так как на экскаваторах уже дана мощность сетевого двигателя СД и суммарная мощность электроприемников 0,4 кВ подключенных к трансформатору собственных нужд ТСН.

 

Метод определения расчетных электрических нагрузок

по средней мощности и коэффициенту максимума

Этот метод положен в основу «Временных руководящих указаний по определению электрических нагрузок промышленных предприятий» (Госэнергоиздат, 1961 г.). По этой методике все однородные по режиму электроприемники с длительным режимом работы и переменной нагрузкой объединяют в отдельные группы (экскаваторы). Электроприемники с постоянным графиком нагрузки (насосы, вентиляторы, компрессоры, магистральные ленточные конвейеры и др.) объединяют в другую группу. Экскаватор, буровой станок и др., имеющий много двигателей, принимается как единый электроприемник с номинальной мощностью, равной сумме номинальных мощностей всех двигателей.

Для каждой группы электроприемников определяют суммарную номинальную мощность, кВт

.

Для каждой группы электроприемников определяют среднюю мощность (кВт) и (квар)

,

,

где – групповой коэффициент использования.

,

где – коэффициент использования для каждого электроприемника.

Максимальная (получасовая) активная мощность группы электроприемников

,

где – коэффициент максимума активной мощности в зависимости от коэффициента использования и эффективного числа электроприемников.

 

Метод коэффициента спроса

Коэффициент спроса для группы однородных электроприемников (табл. 4.2)

,

где – коэффициент загрузки; – коэффициент одновременности; – средний КПД электроприемника; – КПД сети.

Таблица 4.2

Коэффициенты спроса и мощности

для разрезов и обогатительных фабрик [Инструкция]

Электроприемники
Экскаватор одноковшовый с приводом по системе Г-Д для мягких грунтов	0,5	0,65
Экскаватор одноковшовый с приводом по системе Г-Д для тяжелых грунтов	0,7	0,75
Экскаватор роторный	0,6-0,7	0,7
Станок вращательного бурения	0,5-0,7	0,7
Ленточный конвейер	0,6	0,7
Землесосы с приводом до 200 кВт	0,6	0,75
Землесосы с приводом от 200 до 2000 кВт	0,8	0,9
Технологический комплекс	0,6	0,7
Механическая мастерская	0,3	0,65
Административный бытовой комбинат	0,6	0,75
Насосы всех назначений	0,75	0,75
Погрузка угля в ж/д вагоны	0,55	0,7
Наружное освещение дорог, промплощадки, карьера	1,0	1,0
Электроприемники обогатительных фабрик	0,5-0,65	0,7-0,75

 

Расчетная нагрузка

,

.

Полная расчетная нагрузка подстанции, кВА

,

где , – суммарные активные (кВт) и реактивные нагрузки (квар) всех групп электроприемников.

Расчетная нагрузка по линии, участку и карьеру в целом с учетом разновидности максимумов нагрузки

,

где – коэффициент участия в максимуме нагрузки.

Коэффициент для машин вскрышных, добычных и отвальных работ на шинах подстанции 35-110 кВ принимается равным 0,9.

Электрические нагрузки используются при выборе мощности трансформаторов, сечений ВЛ и кабелей по нагреву и по потере напряжения.

 

4.2. Выбор числа и мощности трансформаторов на подстанциях

 

На ГПП карьеров, имеющих потребителей 1-й и 2-й категорий по бесперебойности электроснабжения должно быть установлено два трансформатора. При выходе из строя или плановом ремонте одного из них, второй должен обеспечить 75-80% максимальной нагрузки карьера, причем в первую очередь бесперебойную работу потребителей 1-й категории.

Расчетную мощность (кВА) трансформаторов ГПП определяют по расчетной нагрузке, коэффициенту мощности на шинах подстанции и с учетом допустимой перегрузки трансформатора

,

где – коэффициент перегрузки трансформатора; =0,93-0,95 – коэффициент мощности на шинах подстанции с учетом компенсации реактивных нагрузок.

На участковых подстанциях 6/0,4 кВ устанавливают по одному трансформатору, мощность которого должна обеспечивать всю нагрузку участка и иметь резерв для подключения дополнительной нагрузки.

Мощность трансформатора 6/0,4 кВ при питании асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором должна обеспечивать возможность прямого пуска асинхронного двигателя, а это возможно, если мощность двигателя не превышает 30% мощности трансформатора при редких пусках и 20% – при частых.

Мощность электродвигателя с короткозамкнутым ротором может составлять 80% мощности трансформатора, установленного только для питания одного этого двигателя.

Примеры определения расчетной мощности

Пример.1. Электроприемниками являются лампы накаливания в количестве 90 штук мощностью по 1 кВт каждая. Определить расчетную мощность и выбрать трансформатор.

Расчетная мощность кВт. Ближайший стандартный трансформатор ТМ-100 6/0,4 кВ мощностью 100 кВА. Коэффициент загрузки трансформатора .

Пример 2. Нагрузкой является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.

Данные электродвигателя: кВт, В, А, , . Загрузка электродвигателя на 100%, т.е. . Номинальную мощность называют также установленной мощностью, т.е. .

1. Активная мощность, потребляемая электродвигателем из сети,

кВт

Мощность называют также присоединенной мощностью. Мощность – это полезная мощность, развиваемая электродвигателем на валу механизма. Для электродвигателя кВт это может быть подъем груза массой т со скоростью м/с, рис. 4.1.

 

 

 

Рис. 4.1. Подъем груза электродвигателем