Вибір і перевірка проводів та кабелів за нагріванням

Як указувалося, для вибору перерізів і перевірки проводів та кабелів щодо нагрівання струмами навантаження користуються довідковими таблицями граничнодопустимих струмів, складеними для різних марок проводів і умов прокладки. Ці таблиці поміщені в ПУЕ і є загальнодержавними нормативами.

Навантаження, що наведені в цих таблицях, визначені виходячи із середніх значень температури навколишнього середовища і граничнодопустимих температур проводів і кабелів.

Температура навколишнього повітря _о для голих проводів повітряних ліній передачі прийнята рівною в середньому +25°С. Залежно від районів спорудження ліній середні значення температур можуть коливатися від +15°С у північних районах до +35°С у південних. За наявності тривалих спостережень по даному району необхідно як розрахункову температуру приймати середньомісячну температуру в
13 год за найбільш жаркий місяць. У цих випадках дані навантажень за таблицями (прийнятим для _о = +25°С) варто перераховувати чи користатися наведеними в [2, 9] поправковими коефіцієнтами.

Температуру навколишнього повітря для голих та ізольованих проводів і кабелів, що прокладаються всередині будинків, і для кабелів, що прокладаються в каналах і блоках, приймають також рівною в середньому +25° С. При необхідності її можна уточнити відповідним перерахуванням за фактичними максимальними середньомісячними температурами для даних приміщень чи за середньодобовою температурою за найбільш жаркий день (при прокладці кабелів на повітрі).

Для кабелів, що прокладаються в землі чи воді, середню температуру варто приймати рівною середньодобовій для даної місцевості за найбільш жаркий місяць. Таблиці складені виходячи із середньої температури _о = +15° С.

Граничнодопустимі температури нагрівання встановлені залежно від марки проводів і кабелів та матеріалу ізоляції. Так, для голих проводів повітряних ліній і голих проводів, що прокладаються всередині будинків, встановлена припустима температура не вища 70°С. Для повітряних ліній ця температура обумовлена властивостями сполучних контактів, нагрівання яких понад цю температуру приведе до інтенсивної корозії і зростання їхніх перехідних опорів. Крім того, нагрів контакту до більш високої температури викликає його ослаблення при наступному охолодженні, що приводить до додаткового збільшення його опору і до подальшого перегрівання, що загрожує зрештою порушенням роботи лінії. Даними експлуатаційних спостережень установлено, що зазначена гранична температура проводу гарантує нормальну роботу сполучних контактів.

Названа вище граничнодопустима температура для голих проводів, що прокладаються всередині приміщень, визначається, крім зазначених вище розумінь, ще і вимогами пожежної безпеки і гігієнічними вимогами. Необхідно, щоб легкозаймисті матеріали, що випадково потрапляють на нагрітий провід, не спричиняли пожежу та не виділяли шкідливих газів, які викликають подразнення слизових оболонок. Ці гази можуть виділятися від пилу, що осідає на гарячому проводі і піддається сухій перегонці при високих температурах.

Для ізольованих проводів і кабелів встановлена граничнодопустима за умовами стійкості застосовуваної в них ізоляції температура нагрівання 50–80°С. Вона залежить від робочої напруги кабелів і типу застосовуваної ізоляції: паперова, поліхлорвінілова, від наявності і складу просочувальної маси, ізоляційної олії (для маслонаповнених кабелів 110–220 кВ) тощо. Нагрівання й охолодження кабелю при змінних навантаженнях приводить також до того, що різні складові частини його (оболонка, ізоляція, просочувальна маса тощо), які мають неоднакові коефіцієнти розширення, деформуються. Цей процес може виявитися необоротним і привести до утворення в ізоляції кабелю газових вкраплень. При високих напругах у цих місцях кабелю виникають градієнти потенціалів значної величини, що може привести до іонізації газів і пробою кабелю.

У ПУЕ поміщені таблиці, в яких зазначені граничні температури й допустимі значення струмів навантаження за нагріванням для різних марок проводів і кабелів і для різних умов їхньої прокладки. Користування цими таблицями для вибору допустимих навантажень на проводи, шнури і кабелі, що прокладаються в повітрі, а також на кабелі, що прокладаються у воді, не становить яких-небудь ускладнень. Середовище, що оточує в цих випадках провідники струму, має рухомість, що сприяє їхньому охолодженню і дозволяє при виборі допустимих навантажень за табл. П.2-4 – П.2-8 [2] не зважати на число кабелів, що прокладаються поруч. Трохи складніше встановлення допустимих навантажень на кабелі, що прокладаються в земляних траншеях, тому що віддача тепла від них визначається багатьма факторами, у тому числі і такими, як теплопровідність ґрунту, число кабелів у траншеї, їх відстань один від одного, а також наявність захисних труб, у яких звичайно прокладаються кабелі на перетинанні вулиць і підземних споруджень.

Допустимі тривалі струмові навантаження на кабелі прийняті з розрахунку прокладання одного кабелю в траншеї на глибині 0,7–1,0 м при температурі землі 15°С. При прокладанні кабелів у сухих піщаних і кам'янистих ґрунтах їхні допустимі навантаження значно менші і визначаються спеціальним розрахунком чи встановлюються дослідним шляхом.

Прокладання поруч декількох кабелів у земляній траншеї погіршує умови тепловіддачі в ґрунт через тепловий вплив кабелів один на одного. В цих випадках навантаження, зазначені в згаданих таблицях, повинні бути зменшені введенням поправочного коефіцієнта на число кабелів (без урахування резервних). Цей коефіцієнт зазначений у табл. П.2-9 [2].

Допустимі тривалі струмові навантаження на одиничні кабелі, що прокладаються в землі, в трубах довжиною більш 10 м без штучної вентиляції в них, повинні прийматися за таблицями навантажень для кабелів, що прокладаються в повітрі. Оскільки, однак, температура повітря в трубах дорівнює температурі землі, необхідно зробити перерахування навантажень убік їхнього збільшення шляхом уведення поправкового коефіцієнта на температуру навколишнього середовища з табл. П.2-10 [2]. Шукане навантаження можна визначити також за
формулою:

де І_доп.в– допустиме вихідне навантаження, взяте з таблиць, для кабелів, прокладених у повітрі; _ж – граничнодопустима температура жил кабелів; _з – розрахункова температура землі на глибині прокладання кабелю; за відсутності даних _з = +15° С.

Якщо кілька кабелів прокладено поруч у трубах, то допустиме на кожен кабель навантаження зменшується, що враховується поправковим коефіцієнтом з табл. П.2-9 [2], та залежить від числа кабелів і відстані між трубами.

На практиці часто зустрічаються змішані прокладки кабельних ліній по трасі. Так, наприклад, від блока розподільного пристрою кабельну лінію спочатку прокладають по підвалу чи по кабельному каналу станції, потім – по земляній траншеї поодинці чи разом з іншими кабельними лініями, а на перетинаннях вулиць – у трубах. У цьому випадку допустиме тривале навантаження кабельної лінії треба визначати, виходячи з допустимих навантажень для ділянки з найгіршими умовами охолодження, якщо ця ділянка має довжину більше 10 м.

Деякі кабельні лінії змішаної прокладки мають ділянки великої довжини з кращою теплопровідністю. З метою зниження капітальних витрат для таких ліній іноді беруть кабелі з різними перерізами на різних ділянках, причому кожен з цих перерізів повинен відповідати вимогам граничного навантаження щодо нагрівання, якщо це припустимо за економічною щільністю струму.

Припустимі тривалі навантаження на кабелі, що прокладаються в блоках, залежать від конфігурації блоків, конструкції кабелів (перерізу жил і товщини ізоляції), місця розташування кабелів в осердях блока і середньодобового навантаження блока в цілому. Через складність урахування всіх цих факторів допустимі навантаження визначаються емпірично – методом, наведеним у ПУЕ. Слід зазначити, що припустимі навантаження на кабелі в блоках значно нижчі, ніж за інших умов прокладання.

У табл. П.2-11 [2] подані припустимі навантаження для поодиноких кабельних ліній напругою 110 і 220 кВ при прокладанні їх у землі і на повітрі. Як видно з таблиці, навантаження на маслонаповнені кабелі, прокладені в землі, на відміну від кабелів з в’язким просоченням напругою до 35 кВ включно, значно нижчі, ніж при прокладанні їх у повітрі. Це пояснюється тим, що зовнішній тепловий опір кабелю при прокладанні його в повітрі різко падає зі збільшенням діаметра кабелю, тоді як при прокладанні в землі він практично незмінний і при діаметрах кабелів 140 – 200 мм майже у два рази вищий, ніж зовнішній тепловий опір тих же кабелів у повітрі.

При прокладанні в землі двох паралельних кабельних ліній середнього тиску, відстань між якими становить 500 мм, навантаження знижується на 10%. Для кабельних ліній високого тиску, у яких відстань становить 800-1000 мм, навантаження знижується на 5%.

Перевірці за допустимим нагріванням струмом навантаження підлягають усі без винятку провідники електричної мережі. Як розрахункові умови повинні братися до уваги не тільки нормальні умови роботи мережі, але й аварійні чи ремонтні режими, під час яких можливий нерівномірний розподіл нормальних величин струму. При перевірці на нагрівання виходять з півгодинного максимуму навантаження, що являє собою максимальне із середніх півгодинних навантажень даного елемента мережі.

При повторно-короткочасних навантаженнях припустимо знижувати розрахункове навантаження, заміняючи дійсне короткочасне навантаження І_кр зведеним тривалим І_зв.тр залежно від тривалості робочого періоду.

У процесі експлуатації кабельних ліній при переході на ремонтний чи аварійний режими для кабелів напругою до 10 кВ включно можуть допускатися навантаження понад установлені значення: на 25% – для кабелів, прокладених у траншеї і на повітрі, і на 15% – для кабелів, прокладених у землі в трубах при тривалості щоденного максимуму навантаження, що не перевищує три години, а також за умови, що попереднє навантаження їх перед цими режимами було не вищим 80% від номінального. Зазначені перевантаження допускаються на час ліквідації аварії протягом 5 діб.

Перевантаження кабельних ліній 20–35 кВ не допускаються, а перевантаження кабелів 110–220 кВ дозволяються до досягнення на жилі кабелю температури 80°С при безупинній їхній роботі з перевантаженням, що не перевищує 100 год.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Визначення граничних допустимих струмів за нагріванням	\|	Вибір перерізу провідників у мережах напругою до 1000 В з урахуванням плавких запобіжників

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.012 сек.