Сравнительные характеристики кабелей
Преимущественно кабели выпускаются в одножильном исполнении, а применение различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле, так и для кабельных сооружений, в том числе при групповой прокладке.
СПЭ-кабель может заменить кабель с бумажной изоляцией практически во всех случаях, однако на этапе внедрения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на том или ином предприятии необходимо выделить те области, где их применение имеет наибольший смысл. Для этого проведем короткое технико-экономическое сравнение «обычных» и СПЭ-кабелей. К сожалению из-за различий в затратах на ремонты и содержание кабельных линий для конкретных предприятий, разницу в общих затратах на эксплуатацию оценить затруднительно, поэтому предлагаем сравнивать только первоначальные вложения в кабель.
Для корректного сравнения возьмем кабели с одинаковой пропускной способностью – бумажный АСБ 3х240 10 кВ и три однофазных кабеля АПвП 1х185/25–10 кВ. Сравнительные характеристики кабелей приведены в табл. 1.
Параметры сравнения | Кабель с бумажной изоляцией АСБ 3×240 — 10 кВ | Одножильный кабель с СПЭ изоляцией, ЗхАПвП 1×185/25-10 кВ |
Вид кабельной линии в разрезе | ||
Сечение жил, мм2 | 240 | 185 |
Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 355 | в плоскости / треугольником 375/360 |
Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 20,56 | 17,5 |
Наружный диаметр, мм | 62 | 36 |
Строительная длина, м | 500-600 | до 1400 (бар. N22) |
Минимальный радиус изгиба, м | 1.64 | 0.54 |
Масса, кг/км | 7050 | 1370 (4110) |
Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
Сравнительная стоимость. % | 100 | 160 |
Из приведенных данных видно, что при одинаковой пропускной способности и лучших остальных параметрах стоимость СПЭ-кабеля примерно на 60–70% выше. Это объясняется более дорогими материалами и технологией изготовления, большим расходом материалов при радиальной конструкции кабеля. Но с другой стороны, такая конструкция обеспечивает равномерное распределение электрического поля и, как следствие, увеличение электрической прочности.
Эта ситуация меняется кардинально при возрастании требований по пропускной способности кабельной линии. Так, параллельные кабели АСБ 1х240 10 кВ целесообразно заменить СПЭ кабелем большего сечения (см. табл. 2).
Параметры сравнения | Кабели с бумажной | Одножильный кабель |
Вид кабельной линии в разрезе | ||
Сечение жил, мм2 | 240 | 500 |
Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 639 | в плоскости / треугольником |
Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 20,56 | 47 |
Наружный диаметр, мм | 62 | 46 |
Строительная длина, м | 500-600 | до 850 (бар. N22) |
Минимальный радиус изгиба, м | 1.64 | 0.74 |
Масса, кг/км | 2×7050 | 2570 (7710) |
Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
Сравнительная стоимость. % | 100 | 115-120 |
Для СПЭ кабеля на напряжение 35 кВ картина еще более благоприятная (см. табл. 3).
Параметры сравнения | Кабели с бумажной изоляцией | Одножильный кабель |
Вид кабельной линии в разрезе | ||
Сечение жил, мм2 | 150 | 150 |
Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 250 | в плоскости / треугольником |
Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 7,58 | 14,2 |
Строительная длина, м | 300 | до 1000 (бар. N22) |
Минимальный радиус изгиба, м | 1.45 | 0.67 |
Масса, кг/км | 6400 | 1805 (5415) |
Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
Сравнительная стоимость. % | 100 | 100-105 |
Это объясняется тем, что на этот класс напряжений применение конструкции с секторными жилами невозможно. Поэтому бумажные кабели изготавливаются с отдельно освинцованными жилами, что влечет за собой значительное удорожание по сравнению с кабелями 10 кВ. Стоимости кабелей с бумажной и полиэтиленовой изоляцией одинакового сечения приблизительно равны. Однако, как видно из табл. 3, полиэтиленовый кабель дает 40%-ное преимущество по нагрузочной способности.
Приспособления для прокладки
Основные устройства помогающие прокладывать кабель в траншеях и туннелях — это ролики. В непосредственной близости от раскаточного барабана ставится приемный ролик.
Ширина его должна быть не меньше ширины самого барабана. Если у вас в комплекте инструмента отсутствует подобный ролик, его можно заменить самодельной конструкцией.
В ней, в качестве направляющих, применяют полиэтиленовые трубы. При скольжении полиэтилена по полиэтилену, очень низкий коэффициент трения. Поэтому такая конструкция во многих сложных условиях монтажа вполне оправдана.
Перед непосредственным спуском кабеля в траншею (канал), ставится опорный ролик или желоб.
Уже в самой траншее используются простые линейные ролики. У них на раме должны быть отверстия. Через них ролик можно зафиксировать на любой поверхности.
На углах трассы применяются поворотные ролики.
Причем через специальные крепления по бокам, можно собрать целую поворотную систему.
Помимо вышеперечисленных применяются и специальные:
устанавливаемые в распорку траншеи
на край траншеи
Длительное нахождение (лежание) кабеля на раскаточных роликах более 3-х часов не допускается.
Испытания кабелей с пропитанной бумажной изоляцией
Кабели ПБИ испытываются выпрямленным напряжением, в несколько раз превышающим номинальное рабочее переменное напряжение. Такой выбор продиктован практикой. Испытывать кабель номинальным переменным напряжением частотой 50 Гц не имеет смысла, т.к. это стандартный рабочий режим, который кабель должен выдерживать в течение всего срока эксплуатации.
Поскольку для проведения испытаний кабельная линия должна выводиться из эксплуатации, длительность испытаний не может быть очень продолжительной. Для проведения ускоренных испытаний необходимо использовать некие форсирующие факторы. В эксплуатационных условиях единственным практически применимым фактором может служить повышение испытательного напряжения. Выбор уровня испытательного напряжения должен учитывать возможные в эксплуатации коммутационные перенапряжения. На практике они до 2,5 раз превышают номинальные напряжения. Кроме того, уровень испытательного напряжения должен быть достаточным для выявления скрытых дефектов и, одновременно, не оказывать вредного влияния на надежность кабеля. Выполнение столь противоречивых требований до сих пор является предметом дискуссий. Можно только заметить, что любые ускоряющие (форсирующие) факторы, а в нашем случае это повышенное напряжение, по определению ускоряют процессы, в том числе и снижающие ресурс, т. е. надежность кабеля.
Испытание кабельной линии переменным, повышенным напряжением промышленной частоты требует испытательных установок большой мощности, а значит, и больших габаритов и массы. Причем чем длиннее кабельная линия, тем большую мощность должна иметь испытательная установка, чтобы компенсировать потери, неизбежные при испытании силовых кабелей переменным напряжением. Это определяет высокую стоимость оборудования, малую мобильность, связанную с его массогабаритными характеристиками, и значительную трудоемкость самого процесса испытаний.
Переход к испытаниям кабелей постоянным (выпрямленным) напряжением решает эту проблему. В этом случае от испытательных установок не требуется большая выходная мощность. Но здесь проявляется второй фактор. Электрическая прочность кабелей ПБИ на постоянном напряжении значительно больше, чем на переменном, промышленной частоты, т.е. для испытаний требуются установки со значительно большими, по сравнению с установками переменного напряжения, уровнями выпрямленного напряжения. Выполнение этого условия не вызывает проблем, поскольку и в этом случае требуемая выходная мощность не выходит за приемлемые пределы. Установка остается компактной и мобильной. Сейчас выпускается большое число моделей маломощных испытательных установок постоянного напряжения. Стоимость их вполне доступна для массового использования. Габариты и масса таковы, что они могут устанавливаться на малотоннажном, и даже легковом, автотранспорте, что обеспечивает высокую мобильность и оперативность в применении.
Испытание кабеля повышенным напряжением
Испытание кабеля 10 кВ повышенным напряжением дает возможность обнаружить проблемы, не выявленные мегомметром, и довести его до пробоя в неисправных местах. Увеличенное напряжение подается посредством высоковольтного провода специального оборудования на 1 жилу, а на остальные накладывается переносное заземление. Напряжение плавно увеличивается до максимума в 60 кВт.
Затем отсчитывается необходимое время проверки (5–10 минут), и тщательно отслеживается утечка тока и напряжения. На завершающей минуте отсчитывается утечка тока по показаниям микроамперметра. Напряжение плавно уменьшается до нулевого значения. Высоковольтный вывод оборудования заземляется. Аналогично проверяются все жилы. Итоги проверок вносятся в блокнот. Допустимая разница утечки токов по фазам – не выше 50%.
Кабель признается прошедшим испытание при отсутствии:
- толчков тока, пробоев;
- снижения сопротивления изоляционного слоя;
- роста утечки тока;
- поверхностных разрядов.
При возрастании утечки тока КЛ допускается к эксплуатации при условии, что ее будут чаще контролировать и испытывать. При выявлении пробоя проводимые работы приостанавливаются, и начинается поиск неисправных участков.
| СКЛ, кВ | напряжение, кВ | ДТУ, мА | ДКА |
| 6 | 36 | 0,2 | 8 |
| 10 | 45 | 0,3 | |
| 50 | 0,5 | ||
| 60 |
Т. Допустимые токи утечки и коэффициенты асимметрии для СКЛ.
Определение электрической рабочей емкости жил.
Производиться для линий 35 кВ и выше. Измеренная емкость, приведенная к удельным величинам, не должна отличаться от результатов заводских испытаний более чем на 5%.
Измерение емкости кабельных линий производится методом амперметравольтметра или по мостовой схеме.
Метод амперметра-вольтметра. позволяет с большой точностью определять емкости со значениями C≥0,1 мкФ, что соответствует параметрам кабелей. Схема измерения по данному методу представлена на рис. 2.
По результатам измерения напряжения и тока емкость, мкФ, вычисляется по формуле
где: I — емкостной ток, А; U — напряжение на кабеле, В; f — частота напряжения в сети, Гц.
По данным измерения определяется удельная емкость кабеля, мкФ/км
В том случае, когда измерение методом амперметра-вольтметра требует специального оборудования и приборов, желательно применение мостового метода.
При измерении мостовым методом используются мосты переменного тока типа МД-16, P5026, P595 и др. Измерения производятся по перевернутой схеме (о порядке измерения следует руководствоваться указаниями). При выборе средств измерения следует учитывать, что удельные погонные емкости кабелей 35 кВ и выше составляют десятые доли мкФ/км, а пределы измерения емкости мостами переменного тока находятся в диапазонах:
мост Р5026 на напряжении 3-10 кВ — 10 ÷1 мкФ, на напряжении менее 100 В — 6,5·10-4÷5·102 мкФ;
мост МД-16 на напряжении 6-10 кВ – 0,3·10-4 ÷0,4 мкФ, на напряжении 100 В — 0,3 · 10-3 ÷100 мкФ;
мост P595 на напряжении 3-10 кВ –3·10-5 ÷1 мкФ, на напряжении менее 100 В – 3 · 10-4 ÷102 мкФ.
Этапы прокладки кабельных линий в грунте
Работа выполняется в следующем порядке.
- Выбирается трасса прокладки и производится разбивка ее на местности. Составляется проект, согласно которому земляные работы согласовываются со всеми организациями и предприятиями, чьи коммуникации могут быть в земле.
- С помощью землеройной техники производится рытье траншеи. В особо сложных и ответственных случаях (если рядом есть другие инженерные коммуникации) земельные работы выполняются вручную.
- По всей длине прокладки силовой линии на дне траншеи устраивается песчаная подсыпка. Такая подушка может быть также устроена из мелкой земли, очищенной от камней и строительного мусора.
- В том случае, если необходима дополнительная защита кабеля (предусмотренная проектом), укладываются асбесто-цементные или трубы из ПВХ.
- Кабель подготавливается к прокладке. Распаковываются барабаны и устанавливаются на кабелеукладчики. Небольшой длины — укладывают и выравнивают рядом с траншеей.
- Выполняется собственно прокладка силовой линии, в том числе и протяжка в трубах.
- При необходимости, устанавливаются соединительные муфты. Их места расположения наносятся на схему прокладки.
- Если предусмотрено проектом – производится защита силовой линии бетонными плитами или красным кирпичом, укладывается сигнально-предупредительная лента.
- Кабель засыпается слоем земли, очищенной от камней и составляется акт скрытых работ.
- Производятся испытания изоляции на пробой, измерения ее сопротивления и затем — полная засыпка траншеи грунтом.
- Устанавливаются реперные столбики и предупредительные охранные таблички.
Все работы выполняются строго в указанном порядке силами бригад, в состав которых должны входить аттестованные специалисты, обладающие необходимыми навыками и знаниями
Особое внимание следует уделять правилам техники безопасности
Оглавление ПУЭ
Раскатка с барабанов и транспортных тележек
Для транспортировки кабеля используются специальные тележки. Их же можно применять и для размотки. Раскатка осуществляется непосредственно с тележки.
Специализированные тележки комплектуются тормозными устройствами, а некоторые даже имеют автономный двигатель и привод. Если будет необходимость, с их помощью можно легко смотать кабель обратно на барабан.
Но чаще всего для размотки применяют механические домкраты с ручным подъемом. Однако на них обязательно необходимо предусматривать ручное устройство для торможения, чтобы предотвратить самопроизвольное инерционное сматывание и образование петель.
При установке барабана на домкрат следует соблюдать правило:
При раскатке кабеля он должен сматываться сверху, а не снизу!
Из практики эксплуатации СПЭ-кабеля
Опыт внедрения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в других странах показал их большие возможности и преимущества. Однако не обошлось без ошибок при постановке этих кабелей в производство. Так, изначально при изготовлении кабелей многие производители применяли более дешевую технологию «силановой сшивки» полиэтиленовой изоляции. Ее отличительной особенностью является то, что наложение изоляции происходило на обычной экструзионной линии, при этом в полиэтиленовый пластикат добавлялись специальные смеси для обеспечения сшивки при нормальной температуре. Для сравнения сейчас в основной массе сшивка кабелей производится в среде нейтрального газа при температуре 300–400 °С и давлении 8–9 атмосфер. Для обеспечения необходимых эксплуатационных качеств сшивка должна происходить равномерно по толщине изоляции. При применении силановой сшивки это требование обеспечить чрезвычайно трудно при толщине изоляции, которая применяется для кабелей на напряжении 10 киловольт. В результате неравномерной сшивки эксплуатационные качества, срок службы, степень подверженности изоляции воздействию водотриингов, электрическая прочность оказывались значительно хуже расчетных, что приводило к большому числу электрических пробоев. Поэтому на сегодняшний день подавляющее большинство производителей используют технологию сшивки в среде нейтрального газа.
Этот опыт был учтен и при постановке в производство данного кабеля в России, также как и другие требования, предъявляемые к кабелям среднего напряжения российскими заказчиками. В результате конструкция кабеля, производимого в России отличается от европейской. Так как кабель применяется в основном в сетях 10 кВ, толщина изоляции была увеличена с 3,4 до 4,0 мм. При прокладке в земле применяется оболочка из полиэтилена высокой плотности, обеспечивающая необходимую защиту кабеля от механических повреждений, как при прокладке, так и в процессе эксплуатации. Если необходима герметизация экрана, используются два слоя водонабухающих лент под и поверх медного экрана, накладываемых с перекрытием. При прокладке кабеля в кабельных сооружениях применяется оболочка из ПВХ пониженной горючести.
Их всего сказанного выше можно сделать выводы, что кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена являются предпочтительными и имеют большие перспективы при строительстве и реконструкции кабельных линий на напряжение 6, 10, 35 кВ. Благодаря уникальным характеристикам, высокой электрической прочности изоляции, невысокой повреждаемости, длительному сроку службы СПЭ-кабелей, их применение становится не только технически обоснованным, но и экономически выгодным.
1964
Закладки
Последние публикации
Николай Любимов вручил рязанским энергетикам награды за победы в конкурсе «Российская организация высокой социальной эффективности»
Вчера, в 17:02
26
Продолжается развитие системы учета энергоносителей на Чебоксарской ТЭЦ-2
Вчера, в 16:06
20
Оборудование «ЗЭТО» для питающего центра Петродворцового района Санкт-Петербурга
18 января в 16:18
21
Специалисты Курскэнерго оперативно восстановили электроснабжение потребителей, нарушенное непогодой
15 января в 12:44
63
Решение CrossTech Smart Assets включено в реестр российского ПО
14 января в 18:41
63
Энергетики филиала «Россети Центр» – «Курскэнерго» переведены в режим повышенной готовности в связи с погодными условиями
14 января в 14:55
76
Медицинские трансформаторы «Полигон» установлены в больнице в Нижнем Новгороде!
14 января в 11:55
67
Бархатная реновация
14 января в 11:39
73
Испытательный центр на базе «ЗЭТО» – гарантия надежности и качества
13 января в 18:51
73
Сотрудник Белгородэнерго удостоен государственной награды
12 января в 20:49
90
Самые интересные публикации
Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности
4 июня 2012 в 11:00
216689
Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35
12 июля 2011 в 08:56
46508
Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ
28 ноября 2011 в 10:00
36742
Распределительные устройства 6(10) Кв с микропроцессорными терминалами БМРЗ-100
16 августа 2012 в 16:00
21911
Элегазовые баковые выключатели типа ВЭБ-110II
21 июля 2011 в 10:00
20602
Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации
29 февраля 2012 в 10:00
19065
Оформляем «Ведомость эксплуатационных документов»
24 мая 2017 в 10:00
16912
Правильная утилизация батареек
14 ноября 2012 в 10:00
14283
Проблемы в системе понятий. Отсутствие логики
25 декабря 2012 в 10:00
12417
Порядок переключений в электроустановках 0,4 — 10 кВ распределительных сетей
31 января 2012 в 10:00
11822
Трубные переводы
Однофазная конструкция кабеля с изоляцией из СПЭ накладывает определённые ограничения на способы их прокладки в отличие от кабелей традиционных трёхфазных конструкций с бумажнопропитанной изоляцией. Например, в оговариваются допустимые температурные условия эксплуатации кабеля при различных способах его прокладки, а в подчёркиваются особенности прокладки кабеля с изоляцией из СПЭ в местах, требующих их механической защиты с помощью труб: при пересечении инженерных сооружений, естественных препятствий и т.п. В ряде проектов на определённых участках кабельной трассы (зачастую под автодорогами и железнодорожными насыпями) предполагается пофазная прокладка кабелей в металлических трубах, что запрещено в инструкциях всех заводов-изготовителей. При такой прокладке дополнительным источником тепла являются токи Фуко, протекающие по металлической трубе. Нагрев самой трубы вызывает дополнительный нагрев заключённого в трубу кабеля, тем самым снижая его пропускную способность.
Трубные переводы должны выполняться либо асбоцементными трубами, либо трубами ПНД, стыки труб должны быть соединены герметично. Стыки АЦ-труб необходимо забетонировать, а стыки труб ПНД — сваривать. Трубные переводы, выполненные АЦ-трубами, обязательно проверяются «на просвет». Перед протяжкой кабеля трубы необходимо прочистить, а при необходимости — промыть водой под напором. При затяжке в трубу тягового троса через неё необходимо протянуть поршень-калибр, диаметр которого на 5 мм меньше внутреннего диаметра трубы. Для трубных переводов длиной до 10 м диаметр трубы должен быть не менее 1,5 диаметра кабеля, для труб длиной более 10 м — не менее 2 диаметров кабеля.
Для снижения трения кабеля в трубе необходимо использовать смазку. В качестве смазки можно применять технический вазелин или мыльный раствор (рис. 6). Трубные переводы должны выполняться прямыми, повороты — плавными (не более 3°), так как при больших углах возможно заклинивание тягового троса. Повороты с большими углами необходимо выполнять открытыми длиной не менее 3 м, с возможностью установки угловых роликов. Применение гофрированных труб недопустимо, так как из-за их низкой механической прочности при протяжке троса стенки труб им прорезаются и при прохождении захвата типа «чулок» по разрезанной трубе она разрушается.
Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.
Силовые кабели напряжением выше 1 кВ испытываются повышенным напряжением выпрямленного тока.
Величины испытательных напряжений и длительность приложения нормированного испытательного напряжения приведены в таблице 5.
Таблица 5. Испытательные напряжения выпрямленного тока для силовых кабелей
| Тип кабеля | Испытательные напряжения, кВ; для кабелей на рабочее напряжение, кВ | Продолжительность испытания, мин | |||||||
| 2 | 3 | 6 | 10 | 10 | 35 | 110 | 220 | ||
| Бумажная | 12 | 18 | 36 | 60 | 100 | 175 | 300 | 450 | 10 |
| Резиновая марок ГТШ, КШЭ, КШВГ, КШВГЛ, КШБГД | – | 6 | 12 | – | – | – | – | – | 5 |
| Пластмассовая | – | 15 | – | – | – | – | – | – | 10 |
Методика проведения испытания повышенным напряжением выпрямленного тока, а также установки и оборудование для испытания представлены испытаниях изоляции электрооборудования повышенным напряжением.
При испытании напряжение должно плавно подниматься до испытательной величины и поддерживаться неизменным в течение всего периода испытания. Подъем испытательного напряжения для кабельных линий напряжением до 10 кВ осуществляется в течение 1 мин, а для кабельных линий 20-35 кВ – со скоростью не более 0,5 кВ/с.
В случае, если контроль над испытательным напряжением осуществляется по вольтметру, включенному на первичной стороне повышающего трансформатора, то в результаты измерения может вноситься некоторая погрешность за счет падения напря жения в элементах испытательной схемы, в частности, в кенотронах.
Измерение токов утечки кабеля 3-10 кВ при испытаниях повешенным выпрямленным напряжением производиться с помощью микроамперметров, включенных или на стороне высокого напряжения испытательной установки, или в нуль испытательного трансформатора. При применении последней схемы измерения токов утечки возможно искажение отсчета за счет паразитных токов утечки.
При испытаниях силовых кабельных линий повышенным выпрямленным напряжением оценка их состояния производится не только по абсолютному значению тока утечки, но и путем учета характера изменения тока утечки по времени, асимметрии токов утечки по фазам, характера сохранения и спада заряда и т.п. В эксплуатации принято, что кабельная линия может быть введена в работу, если токи утечки имеют стабильное значение, но не превосходят 300 мкА для линий с номинальным напряжением до 10 кВ. Для коротких кабельных линий (длиною до 100 м) без соединительных муфт допустимые токи утечки не должны превышать 2-3 мкА на 1кВ испытательного напряжения. Асимметрия токов утечки по фазам не должны превышать 8-10 при условии, что абсолютные значения токов не превышают допустимые.
Для исправной изоляции силового кабеля ток утечки спадает в зависимости от длительности приложения испытательного напряжения, и тем больше, чем лучше каче ство изоляции. У силового кабеля с дефектной изоляцией ток утечки увеличивается во времени. При заметном нарастании тока утечки при испытании силового кабеля про должительность испытания увеличивается до 10-20 мин. При дальнейшем нарастании утечки, если оно не вызвано дефектами концевых разделок, испытание должно вестись до пробоя изоляции кабеля.
При испытаниях напряжение от выпрямленной установки подводится к одной из жил испытуемого кабеля. Остальные жилы испытуемого кабеля, а также все жилы других параллельных кабелей данного присоединения должны быть надежно соединены между собой и заземлены. У трехжильных кабелей испытанию подвергается изоляция каждой жилы относительно оболочки и других заземленных жил. У однофазных кабелей и кабелей с отдельно освинцованными жилами испытывается изоляция жилы относительно металлической оболочки.
Кабель считается выдержавшим испытания, если не произошло пробоя, не было скользящих разрядов и толчков тока утечки или его нарастания, после того как он дос тиг установившейся величины.
После каждого испытания цепи кабельной линии ее необходимо разрядить по приведенной методике.
Пример выбора кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена
Исходные данные:
Требуется обеспечить питание двух трансформаторов ТМ-4000/10 от подстанции. Линия состоит из двух групп одножильных кабелей АПвЭгП, группы могут быть расположены треугольником или в плоскости. Линия прокладывается в грунте (в траншее) и по территории предприятия по эстакаде. Расстояние между группами кабелей в траншее 200 мм, а на эстакаде равно диаметру группы кабелей, связанных в треугольник.
Линия имеет участок перехода в трубах длиной 20 м, проложенных в земле, каждый кабель в отдельной трубе. Расчетная температура воздуха 30 °С, грунта 20 °С. Глубина прокладки в земле 1 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1 °К⋅м/Вт. Релейная защита отключает ток короткого замыкания через 0,2 с, величина тока короткого замыкания 24 кА.
Сечение токопроводящей жилы и марка кабеля выбраны по РД К28-003:2007 «Руководство по выбору, прокладке, монтажу, испытаниям и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение от 6 до 35 кВ».
Решение:
1. Определяем расчетный ток в нормальном режиме:
2. Расчетный ток кабельной линии в режиме допустимой перегрузки трансформатора на 40 % (послеаварийный режим) составит:
3. Определяем экономическое сечение, согласно ПУЭ раздел 1.3.25. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т.е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается:
где: Jэк =1,4 – нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax=4500 ч.
Сечение округляем до ближайшего стандартного 185 мм2.
Необходимо выбрать номинальное сечение жилы кабеля, допустимый ток для которого не менее 324 А.
Сечение 185 мм2 не проходить для кабелей, проложенных в земле для способа прокладки треугольником. В таблице 2.5 указан допустимый ток в земле 367 А, которому соответствует номинальное сечение алюминиевой жилы 240 мм2, а для кабеля сечением 185 указан 317 А < 323,3 А. Поэтому принимаем кабель сечением алюминиевой жилы 240 мм2.
4.1 Допустимый ток для заданных условий прокладки кабеля в траншее рассчитывается при помощи поправочных коэффициентов:
- к2=0,97 (табл.2.10);
- к3=1,18 (табл.2.12);
- к4=0,83 (табл.2.17).
т.е. сечения жилы 240 мм2 при выбранных условиях прокладки достаточно.
4.2 Для прокладки в плоскости допустимый ток для номинального сечения жилы 240 мм2 в земле 373 А. Допустимый ток для заданных условий прокладки кабеля в траншее определяется с учетом коэффициентов:
- к2=0,97 (табл.2.10);
- к3=1,18 (табл.2.12);
- к4=0,83 (табл.2.17)
4.3 Для участка кабеля, проложенного в отдельных трубах, допустимый ток составляет 351 А; поправочные коэффициенты:
- к2=0,97 (табл.2.11);
- к3=1,14 (табл.2.13);
- к4=0,85(табл.2.19)
4.4 Для кабеля, проложенного на воздухе (на эстакаде), допустимый ток составляет 502 А, поправочный коэффициент к5=1,00 (табл.2.21)
Таким образом, выбранное номинальное сечение 240 мм2 обеспечивает пропускную способность линии на всей длине трассы при выбранных видах прокладки.
5. Допустимый односекундный ток короткого замыкания для выбранного сечения жилы кабеля 22,7 кА (табл.2.25); соответствующий допустимый ток короткого замыкания продолжительностью 0,2 с составит:
т.е. больше требуемого тока 24 кА.
6. При выборе сечения медного экрана должно выполняться условие:
Iк.з.экрана > I2ф(к.з.)
где:
- Iк.з.экрана – допустимый ток медного экрана;
- I2ф(к.з.) – двухфазный ток КЗ. Для того чтобы получить двухфазный ток КЗ из трехфазного нужно умножить на √3/2.
6.1 Определяем двухфазный ток КЗ:
I2ф(к.з.) = √3/2* I3ф(к.з.) = 0,87*24 = 20,88 кА
Из табл.2.27 выбираем сечение медного экрана 50 мм2, при длительности короткого замыкания 0,2 с, допустимый ток короткого замыкания по экрану составит:
т.е. больше требуемого тока 20,88 кА, в принципе можно принять сечение медного экрана 50 мм2, но так как допустимое значение медного экрана близко к расчетному двухфазному току, чтобы перестраховаться принимаем сечение 70 мм2.
Таким образом, при указанных исходных данных выбран кабель АПвЭгП-10 1х240/70.
