Нагрев токоведущих частей электрооборудования при нормальной работе и при коротких замыканиях. Условия работы проводников и изоляции при длительном нагреве.

Электрические аппараты состоят из разнородных элементов, различающихся количеством выделяемого тепла и условиями теплоотдачи. Тепловой расчет возможен в лучшем случае для отдельных элементов. При конструировании аппаратов заводы широко используют предыдущий опыт изготовления аналогичных конструкций и подвергают опытный образец тепловому испытанию в продолжительном режиме при температуре воздуха, близкой к нормированной. При этом измеряют температуры наиболее нагретых частей аппарата и строят кривую зависимости превышения температуры частей от рабочего тока в установившемся тепловом состоянии. Если в процессе испытаний окажется, что температуры в отдельных точках превышают допускаемые, завод вносит соответствующие изменения в конструкцию аппарата. На основании тепловых испытаний завод-изготовитель указывает для аппарата рассматриваемого типа значение номинального (продолжительного) тока в качестве параметра, определяющего возможность использования аппарата в той или иной ветви системы с максимальным рабочим током, не превышающим номинальный ток.

В целях однообразия для аппаратов установлен ряд (нормальная шкала) номинальных токов до 250 000 А. В зависимости от вида и назначения аппарата, а также требований, предъявляемых энергосистемами, аппаратные заводы строят аппараты с номинальными токами в определенных пределах нормальной шкалы. Так, например, силовые выключатели строят с номинальными токами от 630 до 20 000 А, токоограничивающие реакторы - с номинальными токами от 160 до 4000 А и т. д.

Как указано выше, при нормировании аппаратов в качестве номинальной температуры воздуха принята температура +35°С. При номинальном токе и температуре воздуха ниже номинальной температура частей аппарата не достигает нормированной, а при температуре воздуха, превышающей +35°С, может превысить нормированную. Следовательно, в первом случае рабочий ток можно увеличить против номинального, не опасаясь превышения нормированной температуры. Во втором случае рабочий ток должен быть снижен, чтобы не превысить нормированную температуру. Для определения продолжительного тока аппаратов при температуре воздуха, отличной от номинальной, можно воспользоваться приближенным равенством. При температуре воздуха ниже номинальной (+35° С) рабочий ток при любых условиях согласно указанию аппаратных заводов не должен превосходить 130 % номинального.

 

Допустимая токовая нагрузка на провод, кабель или шину определяется из соотношения где Iнд - допустимая длительная токовая нагрузка на провод, кабель или шину при нормальных условиях прокладки (см. табл.);

Кп - поправочный коэффициент, учитывающий изменения условий прокладки проводов и кабелей и равный произведению отдельных поправочных коэффициентов:

Поправочные коэффициенты учитывают: К1 - фактическую температуру окружающей среды; К2 - число проложенных в траншее рабочих кабелей; К3 - условия кратковременного или повторно-кратковременного режима работы электроприемников; К4 - сечение кабеля и его месторасположение при прокладке в блоке; К5 - напряжение кабеля при прокладке в блоке; К6 - общую среднесуточную нагрузку кабелей при прокладке в блоке; K7 - прокладку кабелей,в двух параллельных блоках одинаковой конфигурации; К8 - прокладку проводов в коробах и лотках; К9 - увеличение допустимой нагрузки на кабели до 10 кв при аварийном режиме; К10 - расположение шин на изоляторах.

Допустимые длительные токовые нагрузки на провода и кабели приведены в таблицах для условий нагревания при получасовом максимуме токовой нагрузки, который представляет собой наибольшую из средних получасовых токовых нагрузок данного элемента сети.

Нормальной температурой окружающей среды при прокладке проводов и кабелей на воздухе считается +25°С и при прокладке кабелей в земле или воде +15° С. При фактической температуре воздуха или земли, отличной от указанных выше значений, вводится поправочный коэффициент К1, определяемый из табл. 4-32 в зависимости от нормированной температуры проводов, шин или жил кабелей, указанной в табл. 4-33. Этот коэффициент рекомендуется применять только в случаях значительного отклонения температуры от нормальной (районы Крайнего Севера, вечной мерзлоты, тропики и т. п.).

Для голых проводов воздушных линий электропередачи напряжением выше 1000в поправочный коэффициент на температуру воздуха не применяется.

Таблица 4-32 Поправочный коэффициент К1 на температуры земли и воздуха для токовых нагрузок на кабели, неизолированные и изолированные провода и шины

Поправка на количество кабелей, проложенных в общей траншее.

При прокладке в общей траншее более одного кабеля вводится поправочный коэффициент К2, определяемый по табл. 4-21. Ненагруженные резервные кабели при этом не учитываются.

Если часть кабелей, проложенных в общей траншее, загружена полностью, а другая часть - только на 50%, то при определении нагрузки, допустимой для полностью загруженных кабелей, принимаются коэффициенты согласно табл. 4-35.

Поправка на повторно-кратковременный и кратковременный режимы работы.

При повторно-кратковременном или кратковременном режиме работы электроприемников вводится поправочный коэффициент, равный: где ПВ - относительная продолжительность рабочего периода, равная отношению времени tр включения электроприемника к общему времени длительности цикла повторно-кратковременного режима tц:

Коэффициент Кз, учитывающий повторно-кратковременный режим работы электроприемников, вводится для медных проводников сечением не меньше 10 мм2 и алюминиевых сечением не меньше 16 мм2 при условии, что продолжительность рабочего периода не превышает 4 мин, а продолжительность последующей паузы не менее 6 мин.

Допустимые длительные токовые нагрузки для прокладываемых в блоках медных трехжильных кабелей сечением 95 мм2 на напряжение 10 кв в зависимости от конфигурации блока и месторасположения кабеля в блоке. Для других условий прокладки медных кабелей в блоке вводятся поправочные коэффициенты: на сечение кабеля - К4, на напряжение - К5 по табл. 4-24, на среднесуточную нагрузку кабелей, проложенных в блоке, - К6 по табл. 4-25 и на условие прокладки в двух блоках одинаковой конфигурации - К7 по табл. 4-26.

При прокладке проводников в коробах, а также лотках пучками допустимые длительные токовые нагрузки принимаются при числе проводов до 4 по табл., как для проводников, проложенных в трубах.

При числе одновременно нагруженных проводников более 4, проложенных в трубах, коробах, а также лотках пучками, нагрузки на проводники должны приниматься для открытой прокладки (в воздухе) с введением поправочного коэффициента K8, равного для пяти-шести проводников 0,68, для семи - девяти проводников 0,63 и для 10-12 проводников 0,6.

Токовые нагрузки на провода, проложенные в лотках при однорядной прокладке (не в пучках), следует принимать, как для проводов, проложенных в воздухе

Поправка для кабелей с бумажной изоляцией, работающих в аварийных условиях.

Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кв включительно, работающих в нормальном длительном режиме с нагрузкой, не превышающей 80% допустимого длительного тока по нагреванию, на время ликвидации аварии (не более 5 суток) допускается в часы максимума (длительностью не более б ч) перегрузка до 130%, что учитывается введением коэффициента К9=1,3.

Допустимые токовые нагрузки для шин прямоугольного сечения при вертикальном расположении их на изоляторах приведены в табл. 4-30. При расположении шин на изоляторах плашмя к допустимой нагрузке вводится поправочный коэффициент К10, равный для шин с шириной полос до 60 мм 0,95 и для шин с шириной полос более 60 мм 0,92.

Для кабелей, проложенных на воздухе, допустимые длительные токовые нагрузки приняты для расстояний в свету между кабелями при прокладке их внутри и вне зданий и в туннелях не менее 35 мм и при прокладке в каналах не менее 50 мм при любом числе проложенных кабелей. Допустимые длительные токовые нагрузки на одиночные кабели, прокладываемые в земле в трубах без искусственной вентиляции, должны приниматься, как для тех же кабелей, прокладываемых в воздухе.

При смешанной прокладке кабелей допустимые длительные токовые нагрузки принимаются для участка трассы с наихудшими тепловыми условиями, если длина этого участка более 10 м. В указанном случае при большой общей протяженности кабельной трассы рекомендуется применять кабельную вставку большего сечения, чтобы не увеличивать сечение кабеля на всем протяжении.