Перевірка перерізу провідників за максимальним режимом

 

Режим максимального навантаження провідників може призвести не тільки до їх перегрівання з порушенням ізоляції, але й до розплавлення жил. Тому переріз провідника, вибраний за економічною густиною струму, перевіряють на нагрівання за величиною струму його максимального навантаження. Для цього допустимий для даного провідника струм з урахуванням відхилення параметрів навколишнього середовища від стандартних умов I_доп та коефіцієнтів допустимого перевантаження К_пер (наводяться в таблицях 1.3.1 та 1.3.2 ПУЕ) порівнюють зі струмом його форсованого режиму (І_ф) з урахуванням коефіцієнта резер-вування К_рез

 

^Кпер ^Iдоп ^Іф ^К рез ^І норм ^{, А}

 

У курсовій роботі приймається коефіцієнт допустимого перевантаження К_пер = 1, бо у вихідних даних не заданий коефіцієнт попереднього навантаження.

 

При визначенні допустимого тривалого струму для кабелів необхідно враховувати відхилення параметрів навколишнього середовища від стандартних умов (якщо вони мають довготривалий характер) за допомогою поправкових коефіцієнтів К_пр та К_сер

 

^Ідоп ^Кпр ^Ксер ^Ідоп ^{, А}

 

де К_пр — поправковий коефіцієнт на кількість кабелів, що лежать поруч у землі (таблиця 1.3.26 ПУЕ або таблиця додатка Р);

К_сер - поправковий коефіцієнт на температуру навколишнього середовища, якщо вона відрізняється від стандартної (таблиця 1.3.3 ПУЕ);

 

І_доп - допустимий тривалий струм провідника стандартного перерізу для стандартних умов (для однієї окремої лінії; стандартних температур для землі та води +15 °С і +25°С для повітря) залежно від матеріалу жил, їхньої ізоляції та способу прокладання, А (таблиці ПУЕ або таблиця додатка С).

 

Поправковий коефіцієнт на температуру навколишнього середовища можна також

обчислити за формулою

К		^Т ж. н	^Т сер	,
сер	^Т ж. н	Т
		сер. н

де Т_ж.н і Т_сер.н - відповідно нормована тривало допустима температура жили та нормована температура середовища;

Т_сер - фактична температура середовища (у курсовій роботі при прокладці кабелів у землі чи на повітрі задається керівником).

 

Гранично допустима температура нагрівання провідників залежить від їх конструкції та режиму (таблиця 8.1).

 

Якщо по провіднику, який перебуває в середовищі (повітря, земля, вода) при нормованій температурі, тривало протікає струм, що дорівнює допустимому для даного перерізу, то темпе-ратура жил такого провідника дорівнює зазначеній у стовпчику 2 таблиці 8.1. При такій незмінній за величиною температурі строк служби ізоляції провідника становить близько 20-25 років, на який і розрахований провідник.

 

Таким чином, з таблиці №9Д для кабелів з паперовою просоченою маслоканіфольною та нестікаючою масами ізоляцією (ААБ, АСБ, ААШв та ін.) нормована тривало допустима темпе-ратура жили Т_ж = +65 °С (при напрузі 6 кВ) і Т = +60 °С (при напрузі 10 кВ).

 

На території підприємства кабелі прокладають у кабельних спорудах або (при невеликій їх кількості) так [3, 7]:

 

1) на зовнішніх неспалених стінах цехів та споруд;

2) безпосередньо в землі (у траншеях);

3) на тросі чи шляхом застосування тросових кабелів;

4) на естакадах та інших конструкціях.

 

 

У курсовій роботі рекомендовано прокладати кабелі в землі (у траншеях).

Для кабелів прокладених у землі, нормована температура середовища Т_сер.н = +15^оС, а

у повітрі - Т_сер.н = +25^оС.

Для двотрансформаторних ПС приймається К_рез = 1,4, а для одно трансформаторних ПС

з резервуванням кабелями при напрузі 0,4 кВ К_рез = 1,3, без резервування – К_рез = 1,0.

Для електродвигунів та конденсаторних установок К_рез = 1,0 (I_ф = І_норм), а для РП

 

Іф = Ір.РП∑.

 

Якщо умова за формулою () не виконується, то необхідно прийняти нове значення найближчого більшого стандартного перерізу кабелю, щоб вона виконувалась.

 

3.3. Перевірка перерізу провідників на термічну стійкість

 

При напрузі понад 1 кВ перевірці на термічну стійкість при КЗ підлягають усі провідники, крім тих, що захищаються високовольтними запобіжниками.

 

Критерієм термічної стійкості провідників є кінцева температура їх нагрівання при проходженні по них струму КЗ, яка не повинна перевищувати короткотривалої допустимої нормованої температури.

 

Для спрощення розрахунків термічна здатність може бути оцінена найменшим перерізом провідника (мм²), термостійким до струмів КЗ.

В

І ^2

t

к

I

к

t

S

к

, мм ^2

мін

С

C

C

де В_к – тепловий імпульс струму КЗ, А²·с; І_к = І_п.о – початкове значення періодичної складової струму трифазного КЗ, А; t – дійсний час вимикання КЗ, с;

 

С – температурний коефіцієнт, який враховує обмеження допустимої температури провідника (наводиться в таблиці), А·с^1/2/мм².

 

Величина дійсного часу вимикання КЗ визначається по формулі:

 

^{t t}зах ^tвимик. в ^Т а ^{, с}

де t_зах – час дії основного релейного захисту;

 

t_{вимик.в} – час вимикання вимикача (можна прийняти t_{вимик.в} = 0,05 с); Т_а – стала часу аперіодичної складової струму КЗ (Т_а = 0,05 с).

 

Величина початкового значення періодичної складової струму трифазного КЗ на шинах НН ГПП І˝_к1(0) розрахована в розділі 7. Якщо ТП живиться від РП, то необхідно визначити величину початкового значення періодичної складової струму трифазного КЗ на шинах РП.

 

На лініях, що відходять від шин ГПП чи РП, установлюється двоступеневий струмовий захист, який складається з максимального струмового захисту (МСЗ) та струмової відсічки

(СВ).

 

Для радіальних схем живлення ТП без апаратів на вводі до трансформатора (глухий ввід) при коротких лініях, що характерно для промислових підприємств, основним захистом є СВ. Струм спрацювання СВ вибирається за умови відстроювання від струму КЗ на боці НН трансформатора, при цьому зона дії охоплює всю лінію та частину обмотки трансформатора. Час дії СВ можна прийняти t_св — 0,1 с. Тоді дійсний час вимикання КЗ дорівнює

 

t = 0,1+0,05+0,05 = 0,2 с.

 

Для магістральних схем живлення ТП основним захистом є МСЗ.

 

Для двоступеневої радіальної схеми при магістральному живленні ТП від шин РП (другий ступінь) час дії МСЗ можна прийняти t_м.с.з.2 = 0,5 с. Тоді

 

t = 0,5+0,05+0,05 = 0,6 с.

 

Для одноступеневої схеми при магістральному живленні ТП від шин ГПП можна прийняти цей же дійсний час вимикання КЗ (t = 0,6 с).

 

Для двоступеневої радіальної схеми при магістральному живленні ТП від шин ГПП (перший ступінь) дійсний час вимикання КЗ з урахуванням часу дії МСЗ t_мсз2 = 0,5 с і ступеня часу t = 0,3 с можна прийняти

 

t = 0,5+0,3+0,05+0,05 = 0,9 с.

 

Після розрахунку за формулою (8.10) при виконанні умови 5СТ >»§мін залишається стандартний переріз кабелю. Якщо в результаті розрахунку S_ст < S_мін, то необхідно за умовою термічної стійкості в режимі КЗ прийняти нове найближче більше значення стандартного перерізу кабелю, щоб виконувалась умова S_cт > S_мін. Остаточно записується марка кабелю, напруга, кількість жил і переріз жили, наприклад ААБ-10(3 х 50).