Проверка кабеля по току короткого замыкания – ..

Циркуляр Ц-02-98(Э) О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замыкания

На главную | База 1 | База 2 | База 3

Поиск по реквизитамПоиск по номеру документаПоиск по названию документаПоиск по тексту документа

Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭПУГПУЭПЦСНПЭУРР ГазпромР НОПРИЗР НОСТРОЙР НОСТРОЙ/НОПР РСКР СМНР-НП СРО ССКРазъяснениеРаспоряжениеРАФРБРГРДРД БГЕИРД БТРД ГМРД НИИКраностроенияРД РОСЭКРД РСКРД РТМРД СМАРД СМНРД ЭОРД-АПКРДИРДМРДМУРДПРДСРДТПРегламентРекомендацииРекомендацияРешениеРешение коллегииРКРМРМГРМДРМКРНДРНиПРПРРТОП ТЭРС ГАРСНРСТ РСФСРРСТ РСФСР ЭД1РТРТМРТПРУРуководствоРУЭСТОП ГАРЭГА РФРЭСНрСАСанитарные нормыСанитарные правилаСанПиНСборникСборник НТД к СНиПСборники ПВРСборники РСН МОСборники РСН ПНРСборники РСН ССРСборники ценСБЦПСДАСДАЭСДОССерияСЗКСНСН-РФСНиПСНиРСНККСНОРСНПСОСоглашениеСПСП АССП АЭССправочникСправочное пособие к ВСНСправочное пособие к СНиПСправочное пособие к СПСправочное пособие к ТЕРСправочное пособие к ТЕРрСРПССНССЦСТ ССФЖТСТ СЭВСТ ЦКБАСТ-НП СРОСТАСТКСТМСТНСТН ЦЭСТОСТО 030 НОСТРОЙСТО АСЧМСТО БДПСТО ВНИИСТСТО ГазпромСТО Газпром РДСТО ГГИСТО ГУ ГГИСТО ДД ХМАОСТО ДОКТОР БЕТОНСТО МАДИСТО МВИСТО МИСТО НААГСТО НАКССТО НКССТО НОПСТО НОСТРОЙСТО НОСТРОЙ/НОПСТО РЖДСТО РосГеоСТО РОСТЕХЭКСПЕРТИЗАСТО САСТО СМКСТО ФЦССТО ЦКТИСТО-ГК «Трансстрой»СТО-НСОПБСТПСТП ВНИИГСТП НИИЭССтП РМПСУПСССУРСУСНСЦНПРТВТЕТелеграммаТелетайпограммаТематическая подборкаТЕРТЕР Алтайский крайТЕР Белгородская областьТЕР Калининградской областиТЕР Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕР Краснодарского краяТЕР Мурманская областьТЕР Новосибирской областиТЕР Орловской областиТЕР Республика ДагестанТЕР Республика КарелияТЕР Ростовской областиТЕР Самарской областиТЕР Смоленской обл.ТЕР Ямало-Ненецкий автономный округТЕР Ярославской областиТЕРмТЕРм Алтайский крайТЕРм Белгородская областьТЕРм Воронежской областиТЕРм Калининградской областиТЕРм Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРм Мурманская областьТЕРм Республика ДагестанТЕРм Республика КарелияТЕРм Ямало-Ненецкий автономный округТЕРмрТЕРмр Алтайский крайТЕРмр Белгородская областьТЕРмр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРмр Краснодарского краяТЕРмр Республика ДагестанТЕРмр Республика КарелияТЕРмр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРпТЕРп Алтайский крайТЕРп Белгородская областьТЕРп Калининградской областиТЕРп Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРп Краснодарского краяТЕРп Республика КарелияТЕРп Ямало-Ненецкий автономный округТЕРп Ярославской областиТЕРрТЕРр Алтайский крайТЕРр Белгородская областьТЕРр Калининградской областиТЕРр Карачаево-Черкесская РеспубликаТЕРр Краснодарского краяТЕРр Новосибирской областиТЕРр Омской областиТЕРр Орловской областиТЕРр Республика ДагестанТЕРр Республика КарелияТЕРр Ростовской областиТЕРр Рязанской областиТЕРр Самарской областиТЕРр Смоленской областиТЕРр Удмуртской РеспубликиТЕРр Ульяновской областиТЕРр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРррТЕРрр Ямало-Ненецкий автономный округТЕРс Ямало-Ненецкий автономный округТЕРтр Ямало-Ненецкий автономный округТехнический каталогТехнический регламентТехнический регламент Таможенного союзаТехнический циркулярТехнологическая инструкцияТехнологическая картаТехнологические картыТехнологический регламентТИТИ РТИ РОТиповая инструкцияТиповая технологическая инструкцияТиповое положениеТиповой проектТиповые конструкцииТиповые материалы для проектированияТиповые проектные решенияТКТКБЯТМД Санкт-ПетербургТНПБТОИТОИ-РДТПТПРТРТР АВОКТР ЕАЭСТР ТСТРДТСНТСН МУТСН ПМСТСН РКТСН ЭКТСН ЭОТСНэ и ТЕРэТССЦТССЦ Алтайский крайТССЦ Белгородская областьТССЦ Воронежской областиТССЦ Карачаево-Черкесская РеспубликаТССЦ Ямало-Ненецкий автономный округТССЦпгТССЦпг Белгородская областьТСЦТСЦ Белгородская областьТСЦ Краснодарского краяТСЦ Орловской областиТСЦ Республика ДагестанТСЦ Республика КарелияТСЦ Ростовской областиТСЦ Ульяновской областиТСЦмТСЦО Ямало-Ненецкий автономный округТСЦп Калининградской областиТСЦПГ Ямало-Ненецкий автономный округТСЦэ Калининградской областиТСЭМТСЭМ Алтайский крайТСЭМ Белгородская областьТСЭМ Карачаево-Черкесская РеспубликаТСЭМ Ямало-Ненецкий автономный округТТТТКТТПТУТУ-газТУКТЭСНиЕР Воронежской областиТЭСНиЕРм Воронежской областиТЭСНиЕРрТЭСНиТЕРэУУ-СТУказУказаниеУказанияУКНУНУОУРврУРкрУРррУРСНУСНУТП БГЕИФАПФедеральный законФедеральный стандарт оценкиФЕРФЕРмФЕРмрФЕРпФЕРрФормаФорма ИГАСНФРФСНФССЦФССЦпгФСЭМФТС ЖТЦВЦенникЦИРВЦиркулярЦПИШифрЭксплуатационный циркулярЭРД

Показать все найденныеПоказать действующиеПоказать частично действующиеПоказать не действующиеПоказать проектыПоказать документы с неизвестным статусом

Упорядочить по номеру документаУпорядочить по дате введения

files.stroyinf.ru

Выбор и проверка силовых кабелей на соответствие их параметров расчетным при коротких замыканиях

Силовые кабели выбирают по расчетному току, номинальному напряжению, способу прокладки, условиям окружающей среды и проверяют на термическую устойчивость при коротком замыкании путем расчета минимальной площади сечения токоведущей жилы по формуле:

где – 𝐹_т.у – минимальная площадь сечения токоведущей жилы кабеля; 𝐼_∞– установившейся ток короткого замыкания; 𝑡_пр – приведенное время короткого замыкания, сек, в течение которого установившейся ток 𝐼_∞ выделяет такое же количество теплоты, что и изменяющийся ток короткого замыкания за действительное время; С – термический коэффициент, соответствующий разности значений теплоты, выделенной в проводнике после и до короткого замыкания, значения которого принимаются для кабелей с медными жилами С = 141, с алюминиевыми С

= 85.

После расчета минимальной площади сечения токоведущей жилы по термической устойчивости уточняют сечение токоведущих жилы силовых кабелей с учетом установленной мощности электроприемников и проверяют его по допустимым потерям напряжения, термической стойкости к воздействию токов КЗ и на невозгорание при протекании токов КЗ.

Проверка силовых кабелей на невозгорание при протекании тока КЗ осуществляется из предположения, что максимальный ток, протекающий в кабеле, равен действующему значению тока короткого замыкания в начале линии.

Проверка силовых кабелей на нагрев при протекании тока КЗ производится в соответствии с циркуляром Ц02-98 (Э) «О проверке кабелей на невозгорание при протекании тока короткого замыкания». Проверка производится для каждого выбранного сечения кабелей, при этом для проверки выбирается кабельная линия с наиболее «тяжелыми» условиями, т.е. с максимальным значением тока КЗ в начале линии.

Температура жилы силового кабеля при протекании тока КЗ определятся по формуле:

где ϑн – максимальная температура жилы до КЗ; 𝑎 = 228 ℃ − величина, обратная температурному коэффициенту электрического сопротивления при 0 ℃;

где ϑн– фактическая температура окружающей среды, ℃ ; ϑдд– длительно допустимая температура токопроводящих жил кабеля, ℃ ; ϑокр – температура окружающей среды:

• для кабелей в земле 15 ℃ ;
• для кабелей на воздухе 25 ℃ ;

𝐼раб – рабочий ток, А; 𝐼дд – длительно допустимый ток нагрузки кабеля, А;

где b – постоянная, характеризующая теплофизические характеристики материала токопроводящей жилы:

(𝐼_к) ∙ 𝑡 – суммарный тепловой импульс;

𝐼_к –действующее значение тока КЗ, кА;

t – длительность тока КЗ (время срабатывания резервной защиты вышестоящего АВ), с;

S – сечение токоведущей жилы кабеля, мм².

Термическая стойкость проводника обеспечивается, если площадь сечения S, мм², удовлетворяет неравенству: 𝑆 ≥ 𝑆тер 𝑚𝑖𝑛, где 𝑆 ≥ 𝑆тер 𝑚𝑖𝑛 – минимальное сечение проводника по условию термической стойкости, мм², которое следует определять по формуле:

𝑡_откл – время срабатывания защиты, зависящее от уровня напряжения (регламентированное время отключения тока КЗ), для сетей 220 кВ обычно принимается равным 0,1 с;

  – параметр, принимаемый по таблице 8 стандарта ГОСТ Р 52736-2007 “Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчёта электродинамического и термического действия токов короткого замыкания” и значения которого равны:

• для кабеля 220 кВ – 90;
• для кабеля 10 кВ – 65.

Отметим, что температура жилы силового кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена не должна превышать 350 градусов Цельсия.

Термическая стойкость электропроводящего экрана силового кабеля обеспечивается, если обеспечивается следующее условие:

где – 𝐼_д.э – допустимый ток медного экрана, кА, значения которого:

• для кабеля 220 кВ (сечение экрана 120 мм2) – 24,36 кА;
• для кабеля 10 кВ (сечение экрана 25 мм2) – 19,2 кА.

– ток двухфазного короткого замыкания, кА.

Основным назначением экрана является обеспечение равномерности электрического поля, воздействующего на главную изоляцию кабеля (изоляцию «жила-экран»), что достигается только в случае заземления экрана. Поэтому электропроводящая оболочка кабеля (экран), как правило, заземлена на его концах и в ряде промежуточных точек (муфтах или транспозиционных узлах). При этом для токов нагрузки образуется путь в земле, параллельный проводнику. В этом отношении металлическая оболочка кабеля аналогична заземленным тросам у воздушной линии. На распределение тока между оболочкой и землей существенное влияние оказывает не только собственное сопротивление оболочки (экрана), но и сопротивление ее заземлений, значения которых зависят от характера прокладки кабеля (траншея, блоки, туннель, эстакада и т.д.) и ряда других факторов.

В однофазном режиме ток нагрузки протекает по экрану и земляному каналу, обладающего сопротивлением 𝑅з (рис. 1).

Активное сопротивление линии «экран – земля» складывается из активного сопротивления экрана 𝑟э и дополнительного сопротивления 𝑟з, учитывающего потери активной мощности в земле от протекающего в ней тока:

На частоте 𝑓 = 50 Гц удельное сопротивление земли 𝑟з = 0,05 Ом⁄км, что свидетельствует о практическом постоянстве потерь активной мощности в земле при заданной частоте.

а)                                                                                                                б)

Рис. 1. Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена: а) в однофазном включении; б) схема замещения

Сопротивление, обусловленное взаимоиндукцией между двумя параллельными линиями «провод-земля» с расстоянием 𝑑 ≪ 𝐷з между осями их проводов:

где , м, – эквивалентная глубина возврата тока через землю.

На промышленной частоте 50 Гц и среднем значении удельной проводимости земли 𝜆 = 10⁻⁴ (Ом ∙ см)⁻¹, получим 𝐷з = 935 м.

Рис. 2. Заземление экранов с двух сторон трех однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена

При отсутствии данных о проводимости земли обычно принимают

𝐷з = 1000 м.

Отметим, что взаимоиндукция с другими фазами уменьшает сопротивление фазы для токов прямой (обратной) последовательности и увеличивает его для токов нулевой.

При расчете режима экранов однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в трехфазном включении необходимо учитывать взаимоиндукцию с другими фазами (рис. 2) с учетом расстояния между центрами кабелей при выбранном способе прокладки.

 

Просмотров: 80

extxe.com

Пример проверки кабеля на невозгорание

В данной статье я буду рассматривать пример проверки кабеля на невозгорание при воздействии тока к.з согласно рекомендаций №Ц-02-98(Э). В ПУЭ о данной проверке кабеля на невозгорание ничего не написано. Данный циркуляр носит рекомендательный характер.

Но как показала практика, в целях повышения надежности работы электроустановок и предотвращения пожаров в кабельных сооружениях энергетических объектов, следует выполнять проверку кабеля на невозгорание при воздействии тока к.з во избежание разрыва оболочек и разрушения концевых заделок с возгоранием кабелей.

Вот, что говорится в самом циркуляре №Ц-02-98(Э):

Пример

Ток к.з. на шинах питающей подстанции составляет 13250 А при напряжении 6,3 кВ. Время действия резервной защиты 3 сек. Требуется выполнить проверку на невозгорание при воздействии тока к.з. для кабеля марки АСБ 3х185 мм2, длиной 2 км, кабель прокладывается в земле по территории металлургического комбината в г. Выкса Нижегородская область.

Решение

1. Определяем значение температуры жилы до к.з. по выражению (3) №Ц-02-98(Э):

где: Qo — фактическая температура окружающей среды, определяем по СНиПу 23-01-99 таблица 3, принимаем для наиболее тяжелого режима питания, а именно июль – 18,9 °С;

• Qдд — длительно допустимая температура токопроводящих жил кабеля равна — 70°С, согласно каталога ОАО «Севкабель — Холдинг».

Если же данную информацию вы не нашли у производителя кабелей, можно воспользоваться ПУЭ. Например для данного кабеля, согласно ПУЭ 7-изд. п.1.3.12 температура жил равна +65°С для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией;

• Qокр — температура окружающей среды: для кабелей в земле 15°С, для кабелей на воздухе 25°С;
• Iраб — рабочий ток, составляет 220 А;
• Iдд — длительно допустимый ток нагрузки кабеля, определяем по каталогу ОАО «Севкабель — Холдинг» таблица 2 и равный 307 А.

2. Определяем значение коэффициента K по выражению (2) №Ц-02-98(Э):

3. Определяем значение температуры жил в конце к.з. (Qк) используя номограмму для выбора силовых кабелей при токах к.з. (рис. 11.1).

На номограмме по шкале абсцисс, где отложены значения температуры жилы до к.з.(Qн), откладываем величину Qн = 47,17 °С и из этой точки восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой K. В моем случае это кривая K = 0,7, (значение K = 0,702 я округляю до 0,7). Точка пересечения с кривой K = 0,7, перенесенная на ось ординат дает Qк = 325 °С. Полученное значение Qк сравниваем с допустимой температурой жил, при которой не происходит возгорание кабеля, в соответствии с таблицей 2 №Ц-02-98(Э).

Для бронированных кабелей с пропитанной бумажной изоляцией на напряжение до 6 кв, температура жил кабеля составляет — 400 °С > Qк = 325 °С (условие выполняется).

Для упрощения расчетов я прикладываю не большую программку в Excel для проверки кабеля на невозгорание и сам циркуляр №Ц-02-98(Э) в двух форматах: doc и pdf.

Поделиться в социальных сетях

raschet.info

Проверка оборудования на действия токов коротких замыканий

Электродинамическое воздействие заключается в том, что проводники с токами притягиваются или отталкиваются друг от друга. Силу, с которой взаимодействуют проводники (электродинамическая сила), пропорциональна произведениювзаимодействующихтоков

Величина динамического усилия, возникающего при протекании тока короткого замыкания, может быть определена на основании закона Био-Савара

	f	= ±2,04	i1i2	10−7 ,	(5.38)
			d

где i1, i2 – токи в проводниках, А; d – расстояние между осями проводников, м.

Знак «+» или «–» означает направление действия силы. При одинаковом направлении токов усилие стремится сблизить проводники (+), при разных направлениях – оттолкнуть (–).

Не меньшую опасность представляет термическое действие токов КЗ. Токи короткого замыкания вызывают дополнительный нагрев токоведущих частей электрических аппаратов, шин распределительных устройств и жил электрических кабелей.

Известно, что тепло, выделенное в проводнике при протекании по

нему ток I за время t, равно
Q = I 2 Rt ,	(5.39)

где R – активное сопротивление проводника.

Очевидно, что тепловыделения приводят к существенному увеличению температуры проводников и изоляции. Однако, поскольку протекание тока КЗ обычно происходит в течение малого промежутка времени (не более нескольких секунд), то для различных токоведущих частей и элементов допускаются некоторые повышения температур сверх тех, которые устанавливаются для рабочего режима.

Тем не менее, время отключения КЗ (сумма времени срабатывания защиты и собственного времени отключения выключателя) не всегда

studfile.net

7. Расчет токов короткого замыкания

Необходимость расчета токов КЗ обусловлена выбором сечений кабелей питающих линий и других высоковольтных аппаратов, а также необходимостью проверки выбранных аппаратов по условиям электродинамической и термической стойкости.

Расчетным видом КЗ является трехфазное, т. к. при нем обычно получаются большие значения сверхпереходного и ударного токов, чем при двухфазном и однофазном. Для вычисления токов КЗ составим расчетную схему сети. На схеме приведем основные параметры оборудования. Расчетными точками КЗ являются шины РП предприятия и концы кабельных линий заводской сети 10 кВ. После расчетной схемы производится составление схемы замещения сети и расчет ее параметров.

Рис. 7.1 Схема электроснабжения предприятия

Расчет токов КЗ производим в относительных величинах. Зададимся базисными условиями. Базисное напряжение U_б=10,5кВ, базисная мощность S_б=100МВА.

Сопротивление системы x_с, .рассчитаем по формуле:

, (7.1)

Сопротивление трансформатора x_т, найдем по формуле:

, (7.2)

где U_к% — напряжение короткого замыкания, %;

S_нт – номинальная мощность трансформатора, МВА;

Сопротивление кабельных линий:

, (7.3)

где X₀ –удельное сопротивление кабельной линии.

Для опредления сопротивления необходимо предварительно выбрать сечение кабеля.

Сечения жил кабеля по экономической плотности тока выбирают по условию:

F_э=I_рл/j_э, (7,4)

где I_рл – расчётный ток линии в нормальном режиме работы, А;

j_э – экономическая плотность тока, А/мм², принимаем j_э=1,7А/мм² при Т_м=4300ч.

Базисный ток I_б,кА, рассчитаем по формуле:

; (7,5)

Ток трехфазного короткого замыкания определяем по формуле:

, (7,6)

где X_∑ — суммарное сопротивление последовательно соединенных элементов до точки короткого замыкания.

Максимальные расчётные токи линии I_рmax, А, рассчитаем по номинальной мощности трансформатора:

.

Допустимая перегрузка кабеля на 23%, к_пк=1,23, для двухтрансформаторных подстанций допускается перегрузка одного из трансформаторов, при выходе из строя другого, на 40%, к_пт=1,4

Проверка кабеля по перегрузочной способности производится по условию:

к_п∙I_допк_пт∙I_{рmax .} (7,7)

Условие соблюдается, значит кабель проходит по уловию нагрева.

После выбора кабеля прозводим проверку термической стойкости кабеля.

Сечение кабеля проверяем по односекундному току короткого замыкания:

, (7,8)

где I1c– значение односекундного тока для кабеля данного сечения, кА.

k- поправочный к-т, для продолжительности короткого замыкания, отличающегося от 1 с:

. (7,9)

t_отк – время отключения КЗ, с, принимаем при КЗ на шинах РП t_отк=1,6с, КЗ в конце линии заводской сети t_отк=0,6с.

Из двух найденных сечений принимается большее.

Приведем пример расчета тока КЗ для точки К1 и выбор кабеля для от п/ст до РП.

.

Определим сопротивления системы, реактора и трансформатора:

;

.

По (7.4) выберем сечения кабеля для завода. Выбор производим по току наиболее загруженной секции РП(1). F_э=289,5/1,7=170,3 мм²

По [1] выбираем кабель типа АПвВ – 3(1х185/25-10), с I_доп=360 А, x₀=0,103 Ом/км.

Произведем проверку кабеля по условию (7,7). При выходе из строя одного кабеля по другому будет протекать ток всего завода:

360<521,9/1,23А

Берем кабель большего сечения АПвВ – 3(1х300/25-10), с I_доп=475 А, x₀=0,096 Ом/км.

Произведем проверку кабеля по термической стойкости:

;

;

.

Т.о кабель соответствует условиям термической стойкости.

Выберем кабель от РП до ТП5.

F_э=76,5/1,7=45мм²

По [1] выбираем кабель типа АПвВ–3(1х50/16-10) с I_доп=170А, x₀=0,126 Ом/км.

1,23∙170=209,3>77∙1,4=107,8А.

Произведем проверку кабеля по термической стойкости:

;

;

.

Кабель не соответствует условиям термической стойкости.

Берем кабель большего сечения АПвВ – 3(1х70/35-10), с I_доп=210 А, x₀=0,119 Ом/км и производим проверку кабеля по термической стойкости:

;

;

.

Кабель не соответствует условиям термической стойкости.

Расчет токов КЗ и выбор кабелей для остальных ТП производим аналогично. Данные сводим в таблицу7.1:

Расчет токов КЗ и выбор кабелей Таблица 7.1

№ ТП по плану	,А	Fэ, мм2	Марка кабеля	Iдоп, А	I­p.max, А	х0, Ом/км	,кА	k∙Ik1с, А
1	38,5	22,6	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	80,9	0,119	6,754	8,5
2	39,8	23,4	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	80,9	0,119	6,632	8,5
3	36,3+39,8=79,3	44,7	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	161,8	0,119	6,632	8,5
4	28,7+25,3+45,1= 99,1	58,3	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	130,6	0,119	6,745	8,5
5	28,7+25,3=54	31,8	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	72,8	0,119	6,656	8,5
6	28,7	16,9	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	36,4	0,119	6,656	8,5
7	38	22,4	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	80,9	0,119	6,821	8,5
8	38,5+38=76,5	45	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	161,8	0,119	6,754	8,5
9	41,9	24,6	АПвВ-3(1х70/16-10)	210	57,8	0,119	6,821	8,5

studfile.net

Проверка кабелей электроустановок напряжением до 1 кВ на термическую стойкость и невозгорание

При протекании тока короткого замыкания (КЗ) по кабелям, их токопроводящие жилы нагреваются, что в ряде случаев приводит к разрыву оболочек кабелей, разрушению концевых заделок, пожару в кабельных сооружениях и большим материальным потерям. Даже в тех случаях, когда пожар не возникает, физико-химические свойства изоляции кабелей существенно изменяются и возрастает вероятность их последующего электрического пробоя, что в конечном итоге также приводит к значительным материальным потерям. Для предотвращения пожаров и поддержания надежности электроустановок на приемлемом уровне необходимо, при выборе силовых кабелей, учитывать максимально возможные термические действия токов КЗ, а в процессе эксплуатации, после каждого КЗ, необходимо выполнять расчет температуры токопроводящих жил и заменять кабели с расчетными значениями температуры, превысившими предел термической стойкости. Указанные цели применительно к электроустановкам переменного тока напряжением до 1 кВ, в настоящее время, трудно достижимы из-за отсутствия четких и однозначных критериев для принятия решений, из-за недостаточной распространенности современных методик и средств расчета КЗ.

Неоднозначность критериев проявляется в расхождении требований по расчетным условиям проверки, сформулированных в государственном стандарте и в отраслевых научно-технических документах. Согласно действующему государственному стандарту [1], в качестве расчетной точки КЗ следует принимать такую точку на расчетной схеме, при КЗ в которой проводник подвергается наибольшему термическому воздействию. Очевидно, что наибольшее термическое воздействие будет при КЗ в начале кабельной линии. Однако отраслевая научно-техническая документация допускает проведение выбора и проверок силовых кабелей, в электроустановках напряжением до 1 кВ на не возгорание, по условиям КЗ, удаленного от начала кабельной линии на 20 метров. Государственный стандарт и отраслевые научно-технические документы не дают четкого ответа и на вопрос какое КЗ, металлическое или дуговое, следует рассматривать при выборе и проверке кабелей на термическую стойкость и не возгораемость.

С точки зрения практики и опыта эксплуатации электроустановок, критерием выбора и проверки кабелей по условиям термического действия токов КЗ должно быть расчетное максимальное значение температуры жил кабелей к моменту отключения дугового КЗ в начале кабельной линии или металлического КЗ в конце кабельной линии. КЗ, возникшее между головной и концевой разделками кабелей может быть только дуговым, т. к. металлическое соединение, с контактным давлением, превышающим электродинамические силы, раздвигающие замкнувшиеся проводники, по длине кабеля практически ничем не может быть обеспечено. Многочисленные эксперименты с КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ, показали, что металлическое КЗ возникает лишь при искусственно созданных условиях, например, при наложении термически стойкой штатной закоротки. Если закоротка наложена в начале кабельной линии, то ток КЗ от источника по кабелям протекать не будет и, следовательно, металлическое КЗ может рассматриваться в качестве расчетного вида лишь в конце кабельной линии.

Современная методика расчета КЗ в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ, рекомендованная ГОСТ [2], на практике применяется редко. Обусловлено это сложностью комплексного учета всех факторов, влияющих на ток КЗ, особенно для продолжительных КЗ, отключаемым резервными защитами. При ручном расчете обычно получают лишь значение тока для начального момента КЗ, как это делается, например, в методических указаниях фирмы ОРГРЭС [3]. Для расчета токов и интегралов Джоуля КЗ длительностью более 0,1 с целесообразно использовать компьютерные программы. Примером такой программы может служить программа GUEXPERT, комплексно учитывающая нелинейное сопротивление электрической дуги, увеличение сопротивления кабелей, обусловленное нагревом их жил, и электромагнитный переходной процесс в асинхронных электродвигателях. Программа выполняет расчет токов и температур токопроводящих жил с учетом процессов теплообмена между жилами и изоляцией кабелей по ГОСТ [4]. Комплексный учет многих факторов влияющих на процесс КЗ, позволяет получить расчетные значения токов близкие к реальным значениям, что подтверждено многочисленными экспериментами. Программа имеет графический интерфейс и автоматизированную базу данных со всеми необходимыми для расчета параметрами элементов расчетных схем, включая внутренние сопротивления автоматических выключателей и плавких вставок предохранителей, переходные сопротивления разъемных и разборных контактов. Компьютерный расчет позволяет избежать выбора кабелей с чрезмерно завышенными сечениями. Более чем десятилетний опыт использования программы GUEXPERT на энергетических объектах и в ведущих проектных организациях России и СНГ подтвердил ее соответствие современным требованиям. Демонстрационную версию программы можно найти в интернете на сайте http://es.mpei.ac.ru или получить по электронной почте обратившись по адресу [email protected].

С помощью программы GUEXPERT выполнен расчетно-теоретический анализ различных расчетных условий выбора и проверки кабелей на не возгораемость на примере электроустановки, принципиальная схема которой приведена на рис. 1. Параметры основных элементов схемы соответствуют наиболее часто применяющимся на электростанциях электроустановкам с трансформаторами мощностью 1000 кВА и преимущественно двигательной нагрузкой. На рассматриваемой схеме двигательная нагрузка представлена эквивалентным асинхронным электродвигателем мощностью 420 кВт. Путем проведения вариантных расчетов определялась температура токопроводящих жил кабеля типа АВВГ при дуговых и металлических трехфазных КЗ в начале и в конце кабельных линий в зависимости от продолжительности КЗ. Расчеты проводились с полным комплексным учетом всех вышеперечисленных факторов, влияющих на процесс КЗ, в соответствии с рекомендациями ГОСТ и методических указаний ОРГРЭС [1-4].

На рис. 2 показаны результаты расчета металлических КЗ в начале кабельной линии. Из расчетов следует, что при продолжительности КЗ 0,5 с, складывающейся из времени действия резервной защиты и полного времени отключения автоматического выключателя, сечение токоведущих жил кабеля в линиях, отходящих от щита переменного тока, по условию не возгорания должно быть не менее 120 мм². По типовым проектам, широко применявшимся в 80-е годы, на электроустановках напряжением 0,4 кВ собственных нужд электростанций допускалось использование кабелей с сечением жил 35 мм². Таким образом, многие из действующих электроустановок имеют кабели, не отвечающие жестким требованиям государственного стандарта и отраслевых нормативно-технических документов.

Если опираясь на здравый смысл и опыт эксплуатации электроустановок считать, что КЗ в начале кабельной линии могут лишь дуговыми, то в присоединениях щита переменного тока могут использоваться кабели с сечением жил 70 мм², рис. 3. Практически такой же результат получается, если принять в качестве расчетного металлическое КЗ удаленное от начала кабельной линии на 20 м, рис. 4. Именно такой подход к выбору расчетной точки предлагается в циркуляре РАО «ЕЭС РОССИИ» № Ц-02-98 (Э) от 16.03.98 года. Выбор и проверка кабелей по термическому действию тока дугового КЗ в начале кабеля фактически не противоречит ГОСТ, так как он допускает учет вероятностных характеристик КЗ при условии соответствующего обоснования их в ведомственных нормативно-технических документах [1, п. 1.1.4]. Обосновать выбор расчетной точки в 20 м от начала кабельной линии более трудно, чем утверждение о дуговом характере КЗ в кабеле.

Короткие кабельные линии следует проверять и по условию металлического КЗ в конце линии, т. к. тепловой режим их может оказаться более тяжелым нежели при дуговых КЗ в начале кабельной линии. Так, например, кабель сечением 70 мм², при длине менее 13 метром не соответствует требованиям не возгораемости при металлическом КЗ продолжительностью 0,5 с в конце линии, хотя и соответствует требованиям не возгораемости по условию дугового КЗ в начале линии.

Выводы

1. В новом издании «Правил устройства электроустановок» необходимо однозначно и четко сформулировать расчетные условия для выбора и проверки кабелей электроустановок напряжением до 1 кВ по условиям термической стойкости и невозгораемости.

2. Проверку не возгораемости кабелей, по мнению авторов, следует проводить по температуре нагрева токопроводящих жил к моменту отключения резервной защитой дугового КЗ в начале кабельной линии и металлического КЗ в конце кабельной линии.

3. Для практического расчета термического действия тока КЗ на кабели электроустановок переменного тока напряжением до 1 кВ может быть использована компьютерная программа GUEXPERT, разработанная на кафедре Электрические станции МЭИ (ТУ).

Список литературы

1. ГОСТ 30323-95. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета электродинамического и термического действия тока короткого замыкания.

2. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методика расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

3. Методические указания по расчету токов короткого замыкания в сети напряжением до 1 кВ электростанций и подстанций с учетом влияния электрической дуги. — М.: Служба передового опыта ОРГРЭС, 1993.

4. ГОСТ 28895-91 (МЭК 949-88). Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева.

 

Рис. 1. Расчетная схема рассматриваемой электроустановки (копия с экрана при работе с программой GUEXPERT)

 

Рис. 2. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного металлического КЗ в начале кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

 

Рис. 3. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного дугового КЗ в начале кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

 

Рис. 4. Температура токопроводящих жил кабеля АВВГ к моменту отключения трехфазного металлического КЗ в конце кабельной линии в зависимости от продолжительности КЗ и от сечения жил

Гусев Ю.П., канд. техн. наук, МЭИ (ТУ).

Шиша М.А., канд. техн. наук, ООО КРУШ.

www.proektant.ru

Проверка сечения кабеля по термической стойкости

 

Цель работы

 

Научиться проверять выбранный кабель линии электропередач по термической стойкости.

 

Краткие теоретические сведения

 

Кабели и шины выбирают по номинальным параметрам (току и напряжению) и проверяют на термическую стойкость при коротком замыкании. Поскольку процесс короткого замыкания кратковременный, то можно считать, что все тепло, выделяемое в проводнике кабеля, идет на его нагрев.

При протекании тока короткого замыкания по кабелям, их токопроводящие жилы нагреваются, что в ряде случаев приводит к разрыву оболочек кабелей, разрушению концевых заделок, пожару в кабельных сооружениях и большим материальным потерям. Повышение температуры жил кабелей при коротком замыкании ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности и, в итоге, — к аварии.

Максимально допустимые кратковременные превышения температуры при коротких замыканиях для силовых кабелей до 10 кВ принимаются с медными и алюминиевыми жилами: с бумажной пропитанной изоляцией 200 ⁰С, с поливинилхлоридной и резиновой изоляцией 150 ⁰С.

 

Задание

 

Проверить выбранный кабель линии электропередач по термической стойкости.

Проанализировать проделанную работу.

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущих практических работ №1, №2 и №3. Проверку на термическую стойкость осуществлять для кабельной линии в земле при коротком замыкании на шинах тяговой подстанции ТП1 в точке К1.

 

Порядок выполнения расчёта

 

Выбранное сечение проверяют на термическую стойкость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные линий проложенных в земле) по условию

 

(9)

 

где s_min — минимальная площадь сечения по термической стойкости, мм²;

s_кл — площадь сечения выбранного кабеля, мм².

Минимально площадь сечение по термической стойкости s_min, мм², определяется по формуле

 

(10)

 

где I_∞ — установившееся значение тока короткого замыкания, А;

t_пр — приведённое время короткого замыкания от возникновения до отключения (суммарное время срабатывания защиты), принимаем 0,2 с;

С — термический коэффициент, соответствующий разности значений теплоты, выделенной в проводнике после и до короткого замыкания, для кабелей с медными жилами 141 Ас²/мм², для кабелей с алюминиевыми жилами 85 Ас²/мм².

Установившееся значение тока короткого замыкания, принимаем равное трёхфазному току короткого замыкания в I_кз⁽³⁾, А, и определяется по формуле

 

(11)

 

где Z — полное сопротивление линии, Ом.

Полное сопротивление линии определяется по формуле Z, Ом

 

(12)

 

Пример выполнения расчёта

 

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущих практических работ №1, №2 и №3.

Проверку на термическую стойкость осуществлять для кабельной линии в земле при коротком замыкании на шинах тяговой подстанции ТП1 в точке К1.

Для кабельной линии в земле выбран кабель АСБ 3х50, I_доп = 140 А, R₀ = 0,64 Ом/км, Х₀ = 0,09 Ом/км.

Полное сопротивление линии

 

 

Трёхфазный ток короткого замыкания

 

 

Минимальная площадь сечения по термической стойкости

 

 

 

Выбранный кабель термически устойчив.

По результатам расчёта практической работы выбранный для кабельной линии в земле кабель АСБ 3х50, I_доп = 140 А термически устойчив.

 

Контрольные вопросы

 

1.Что происходит с кабелем при коротких замыканиях?

2.Максимально допустимые кратковременные превышения температуры при коротких замыканиях для силовых кабелей 10 кВ.

3.Как осуществляется проверка кабеля на термическую стойкость?

Практическая работа №5



infopedia.su