Выбор сечения кабеля по допустимому току (нагреву) 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Выбор сечения кабеля по допустимому току (нагреву)



 

Цель работы

 

Научиться выбирать сечение кабеля для линий электропередач питания тяговых подстанций по допустимому току (нагреву).

 

Краткие теоретические сведения

 

Проектирование каких-либо электросетей бытового или промышленного назначения необходимо начинать с расчета подходящего сечения кабеля, от этого параметра зависит очень многое, и в первую очередь – надежность и работоспособность электросети. Насколько хорошо просчитана электросеть и насколько правильно подобранно сечение кабеля зависят потери мощности в проектируемой сети, которые бывают достаточно значительны, если неправильно выбрать сечение кабеля. Помимо этого, существует вероятность перегрева кабеля и его разрушение.

Главными критериями, которые учитываются во время проектирования и подбора сечения, это величина токовой нагрузки, напряжение сети, мощность потребителя электроэнергии. Проектирование электросети и выбор кабелей всегда начинается с определения свойств электрооборудования, которое будет находиться в этой сети и потреблять электроэнергию. Если на участке сети будет находиться несколько потребителей электричества, то для выбора сечения кабеля для данного участка их мощности складываются. После определения потребляемой мощности для каждого участка проектируемой сети, рассчитывают допустимую токовую нагрузку. Для расчета нагрузки, используется упрощенная формула, в которой находится напряжение сети и мощность потребления для данного участка сети.

После просчета токовой нагрузки и определения ее длительности, необходимо выяснить условия, при которых будет использоваться электросеть, температура и способ прокладки электрической сети (открытый или закрытый).

После того, как допустимый ток и время нагрузки просчитаны, учтены условия эксплуатации и прокладки электросети, можно начать выбор сечения кабеля. Выбор кабелей электросети осуществляется по таблицам длительного допустимого тока нагрузки, где принимается во внимание и способ прокладки кабелей. Конечно, достаточно сложно подобрать кабель, точно подходящий расчетному току нагрузки, в подобных случаях сечение кабеля всегда берут с запасом.

 

Задание

 

Выбрать сечение кабеля для линий электропередач питания тяговых подстанций по допустимому току (нагреву).

Проанализировать проделанную работу.

Схема питания тяговых подстанций представлена в соответствии с рисунком 1.

 

 

Рисунок 1 - Схема питания тяговых подстанций

 

Тяговая подстанция ТП1 питается от понижающей подстанции ПП1 по двум кабельным линиям проложенным в земле lз. Тяговая подстанция ТП2 питается от понижающей подстанции ПП2 по одной воздушной линии lв. Тяговые подстанции ТП1 и ТП2 соединены одиночным соединительным кабелем (при расчёте мощностей тяговых подстанций не учитывать).

Исходные данные для расчёта, выбираются в соответствии с последней цифрой в порядковом номере по списку, в таблице 1.

 

Таблица 1 - Исходные данные для расчёта

Вариант Номинальное напряжение сети Uн, кВ Тяговая подстанция ТП1 Тяговая подстанция ТП2 Длина кабельной линии в земле lз, км Длина воздушной кабельной линии lв, км Продолжительность использования максимума нагрузки Тм, ч/год
Количество трансформаторов n1, шт Полная номинальная мощность трансформатора Sн1, кВА Коэффициент мощности соsφ1 Количество трансформаторов n2, шт Полная номинальная мощность трансформатора Sн2, кВА Коэффициент мощности соsφ2
        0,970     0,990     3000-5000
      0,975     0,985   9,5
      0,980     0,980 1,5  
      0,985     0,975   8,5
      0,990     0,970 2,5  
      0,970     0,990   7,5
      0,975     0,985 3,5  
      0,980     0,980   6,5
      0,985     0,975 4,5  
      0,990     0,970   5,5

 

При выборе кабелей и проводов принять:

- для не чётных вариантов температуру среды при прокладке в земле +200С и расстояние между кабелями 100 мм, при прокладке в воздухе +350С;

- для чётных вариантов температуру среды при прокладке в земле +250С и расстояние между кабелями 200 мм, при прокладке в воздухе +300С.

 

Порядок выполнения расчёта

 

Сечение проводников линий электропередачи должно быть таким, чтобы провода не перегревались при любой нагрузке в нормальном рабочем и послеаварийном режиме.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравнению расчётного тока Iр, А, с длительно допустимыми токами нагрузки Iдоп, А, для стандартных сечений с учётом марки кабеля и температурных условий

 

(1)

 

где КТ - поправочный температурный коэффициент, вводимый, если температура земли отличается от +15 0С, а воздуха - +25 0С (ПУЭ, издание 7, таблица 1.3.3);

КП - поправочный коэффициент на прокладку, вводимый, если количество работающих рядом кабелей больше одного, т.к. ухудшаются условия их охлаждения (ПУЭ, издание 7, таблица 1.3.26).

Расчетный ток в линии в послеаварийном режиме (работа одного кабеля) Iр, А, определяется по формуле

 

(2)

 

где Sр - расчётная полная мощность приёмника, кВА;

Uн - номинальное напряжение сети, кВ.

Расчётная полная мощность приёмника Sр, кВА, определяется по формуле

(3)

 

где Sнn - номинальная полная мощность n-го приёмника, кВА.

Допустимые длительные токовые нагрузки для трёхжильных кабелей, прокладываемых в земле, представлены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Допустимые длительные токовые нагрузки для трёхжильных кабелей, прокладываемых в земле

Сечение токоведущей жилы, мм2 Допустимые длительные токовые нагрузки для трёхжильных кабелей, прокладываемых в земле, А, при марке кабеля
С резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой оболочке С бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке
медные жилы алюминиевые жилы медные жилы алюминиевые жилы
3 кВ 6 кВ 10 кВ 3 кВ 6 кВ 10 кВ 3 кВ 6 кВ 10 кВ 3 кВ 6 кВ 10 кВ
    - -   - - - - - - - -
    - -   - -   - -   - -
      -     -     -     -
      -     -            
      -     -            
      -     -            
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                             

 

Допустимые длительные токовые нагрузки для голых проводов, прокладываемых вне помещений, представлены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Допустимые длительные токовые нагрузки для голых проводов, прокладываемых вне помещений

Сечение токоведущей жилы, мм2 Сечение (алюминий/ сталь), мм2 Допустимые длительные токовые нагрузки для голых проводов, прокладываемых вне помещений, А, при марке провода
М (медные) А (алюминиевые) АС (сталеалюминевые)
  10/1,8   -  
  16/2,7      
  25/4,2      
  35/6,2      
  50/8      
  70/11      
  95/16      
  120/19      
120/27  
  150/19      
150/24  
150/34  
  185/24      
185/29  
185/43  
  240/32      
240/39  
240/56  

 

Допустимые температуры нагрева для проводов и кабелей при нормированной температуре среды кабели представлены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Допустимые температуры нагрева для проводов и кабелей при нормированной температуре среды

Нормированная температура Допустимые температуры нагрева для проводов и кабелей, 0С, при марке
С резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой оболочке С бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке Голые провода
3 кВ 6 кВ 10 кВ 20 и 35 кВ
жилы +65 +80 +65 +60 +50 +70
земли +15 +15 +15 +15 +15 -
воздуха +25 +25 +25 +25 +25 +25

 

Поправочные коэффициенты на допустимый длительный ток в зависимости от температуры земли и воздуха кабели представлены в таблице 5.

 

Таблица 5 – Поправочные коэффициенты на допустимый длительный ток для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин в зависимости от температуры земли и воздуха

Условная температура среды, 0С Нормированная температура жил, 0С Поправочные коэффициенты при расчётной температуре среды 0С
-5 и ниже   +5 +10 +15 +20 +25 +30 +35 +40 +45 +50
    1,14 1,11 1,08 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 0,78 0,73 0,68
  1,18 1,14 1,10 1,05 1,00 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71 0,63 0,55
  1,20 1,15 1,12 1,06 1,00 0,94 0,88 0,82 0,75 0,67 0,75 0,47
  1,22 1,17 1,12 1,07 1,00 0,93 0,86 0,79 0,71 0,61 0,50 0,36
  1,25 1,20 1,14 1,07 1,00 0,93 0,84 0,76 0,66 0,54 0,37 -
    1,24 1,20 1,17 1,13 1,09 1,04 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,74
  1,29 1,24 1,20 1,15 1,11 1,05 1,00 0,94 0,88 0,81 0,74 0,67
  1,32 1,27 1,22 1,17 1,12 1,06 1,00 0,94 0,87 0,79 0,71 0,61
  1,36 1,31 1,25 1,20 1,13 1,07 1,00 0,93 0,85 0,76 0,66 0,54
  1,41 1,35 1,29 1,23 1,15 1,08 1,00 0,91 0,82 0,71 0,58 0,41
  1,48 1,41 1,34 1,26 1,18 1,09 1,00 0,89 0,78 0,63 0,45 -

 

Поправочные коэффициенты на количество работающих кабелей, проложенных рядом в земле кабели представлены в таблице 6.

 

Таблица 6 – Поправочные коэффициенты на количество работающих кабелей, проложенных рядом в земле

Расстояние между кабелями, мм Поправочные коэффициенты при количестве 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

 

Пример выполнения расчёта

 

Исходные данные для расчёта:

- номинальное напряжение сети Uн = 10 кВ;

- количество трансформаторов ТП1 n1 = 2 шт;

- полная номинальная мощность трансформаторов ТП1 Sн1 = 1000 кВА;

- коэффициент мощности ТП1 соsφ1 = 0,900;

- количество трансформаторов ТП2 n2 = 2 шт;

- полная номинальная мощность трансформаторовТП2 Sн2 = 400 кВА;

- коэффициент мощностиТП2 соsφ2 = 0,900;

- длина кабельной линии в земле lз = 5 км;

- длина воздушной кабельной линии lв = 6 км;

- продолжительность использования максимума нагрузки Тм = 3000-5000 ч/год.

При выборе кабелей и проводов принять температуру среды при прокладке в земле +200С и расстояние между кабелями 100 мм, при прокладке в воздухе +300С.

Схема питания тяговых подстанций представлена в соответствии с рисунком 1.

Для кабельной линии в земле.

Расчётная полная мощность приёмника

 

 

Расчетный ток в линии в послеаварийном режиме (работа одного кабеля)

 

 

Допустимые длительные токовые нагрузки на кабели представлены в таблице 2.

Выбираем кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А.

Допустимые температуры нагрева кабелей и проводов при нормированной температуре среды кабели представлены в таблице 4.

Поправочные коэффициенты на допустимый длительный ток в зависимости от температуры земли и воздуха кабели представлены в таблице 5.

При температуре земли +20 0С, поправочный температурный коэффициент КТ = 0,94.

Поправочные коэффициенты на количество работающих кабелей, проложенных рядом в земле кабели представлены в таблице 6.

При количестве работающих кабелей, проложенных рядом в земле, равном 2 и расстоянием между кабелями 100 мм, поправочный коэффициент на прокладку КП = 0,90.

Длительно допустимый ток нагрузки с учётом коэффициентов

 

 

 

Условие выполняется.

Для воздушной линии.

Расчётная полная мощность приёмника

 

 

Расчетный ток в линии в послеаварийном режиме (работа одного кабеля)

 

 

Допустимые длительные токовые нагрузки на голые кабели представлены в таблице 3.

Выбираем провод АС-10, Iдоп = 84 А.

При температуре воздуха +30 0С, поправочный температурный коэффициент КТ = 0,94.

Длительно допустимый ток нагрузки с учётом коэффициентов

 

 

 

Условие выполняется.

По результатам расчёта практической работы выбрали для кабельной линии в земле кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А, для воздушной линии провод АС-10, Iдоп = 84 А.

 

Контрольные вопросы

 

1. С чего начинается проектирование электросетей?

2. Главные критерии выбора сечения кабеля.

3. Как осуществляется выбор сечения кабеля по допустимому току (нагреву)?


Практическая работа №2



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 2830; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.192.47.250 (0.053 с.)