Расчет_кабеля_по_термической_стойкости

Расчет_кабеля_по_термической_стойкости

Территория электротехнической информации WEBSOR

Выбор проводников по устойчивости к току к.з.

Выбор проводников по термической и динамической устойчивости к току к.з.

Проводники и токопроводы в электрических сетях выше 1000 в, как правило, подлежат проверке на условия нагревания током к. з.
В электрических сетях до 1000 в на термическую устойчивость проверяются только токопроводы.
Повышение температуры жил изолированных проводников и кабелей в результате прохождения тока к. з. ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности, а следовательно, и к возможности аварии. Поэтому установлены определенные максимально допустимые пределы температур в режиме к. з., указанные в табл. 6-1.

Проверка кабелей на нагревание от токов к. з. должна производиться:
1)для одиночных кабелей небольшой протяженности, исходя из к. з. в начале кабеля;
2)для одиночных кабелей, имеющих соединительные муфты, исходя из к. з. s начале каждого участка, с тем чтобы иметь возможность ступенями уменьшать сечение кабеля по его длине;
3)для двух и более параллельно включенных кабелей, исходя из к. з. непосредственно за пучком <по сквозному току).

Допускается не проверять проводники по режиму к. з. в случяе их защиты плавкими предохранителями. Линия считается защищенной предохранителем, когда отключающая способность предохранителя достаточна для отключения наибольшего возможного аварийного тока линии.
Для линий к индивидуальным электроприемникам, в том числе к цеховым трансформаторам общей мощностью до 1000 ква включительно, допускается не проверять сечения проводников по току к. з при одновременном соблюдении следующих условий:

1.В электрической или технологической части предусмотрено резервирование, гарантирующее от расстройства производственного процесса.
2.Повреждение проводников при к. з. не может вызвать взрыва.
3.Возможна замена проводников без значительных затруднений.

Для линий к индивидуальным электроприемникам или небольшим распределительным пунктам неответственного назначения допускается не производить проверку проводников на термическую устойчивость при к. з., если обеспечивается только одно условие 2 (отсутствие опасности взрыва).
Провода воздушных линий до 10 кв не проверяются по току к. з.
Допустимые величины тока к. з. для кабелей определяются в зависимости от материала и сечения кабеля и длительности прохождения тока к. з.
Термическое действие тока к. з. в течение действительного времени прохождения его t д , характеризуется величиной фиктивного времени t ф прохождения установившегося тока к. з. с одинаковым по термическому действию эффектом.
Фиктивное время определяется в зависимости от отношения

где I" — действующее значение периодической составляющей тока к. з. в начальный момент, а
— установившийся ток к. з. (действующее значение), а.
Действительное время I д слагается из выдержки времени, установленной на максимально-токовой защите линии, и собственного времени отключающего аппарата (выключателя мощности).
При проверке на термическую устойчивость проводников линий, оборудованных быстродействующим автоматическим повторным включением, должно учитываться повышение нагревания проводников из-за увеличения суммарной продолжительности к. з.
При расчетах тока к. з. в распределительных сетях 6-10 кв весьма часто затухание не учитывают. В этом случае фиктивное время может быть принято равным действительному и задача проверки проводников на термическую устойчивость упрощается отсутствием необходимости определения фиктивного времени.
Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току к. з. при заданной величине фиктивного времени t ф , определяется из выражения

где F-сечение жилы кабеля, мм кв
С — постоянная, определяемая в зависимости от заданной ПУЭ конечной температуры нагревания жил и напряжения; числовые значения постоянной С- указаны в табл. 6-1.
Ниже приведена табл. 6-2 для проверки кабелей на термическую устойчивость, составленная по формуле (6-2) в величинах допустимого установившегося тока к. з. в килоамперах.
В дополнение к расчету на термическую устойчивость сечение шин токопроводов должно быть проверено также на механическую прочность при к. з. (динамическая устойчивость токопровода).

Читайте также:  Как_сделать_курятник_в_гараже

Таблица 6-1 Допустимые температуры нагревания проводников и шин при к. з.

Проверка выбранного сечения на термическую стойкость

Термическое действие токов КЗ

Токи КЗ вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чрезмерное повышение температуры может привести к повреждению изоляции, разрушению контактов и даже к их плавлению, несмотря на кратковременность процесса КЗ. После отключения поврежденного участка прохождение тока КЗ прекращается, токоведущие части охлаждаются.

При выборе токоведущих частей необходимо найти конечную температуру нагрева токами КЗ с учетом периодической и апериодической составляющих. Этот расчет достаточно трудоемкий, поэтому термическую стойкость обычно проверяют определением минимально допустимого сечения по условию допустимого нагрева при КЗ:

где — тепловой импульс тока КЗ, А 2 с; — постоянная затухания апериодической составляющей ( – результирующие индуктивное сопротивления схемы относительно точки КЗ; — угловая частота, ); — время отключения КЗ, с; — время действия основной защиты, с; — полное время отключения выключателя, с; — коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и материала проводника.

Его рекомендуемые значения приведены ниже:

— шины медные — 170;

— шины алюминиевые — 71-90;

— кабели до 10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами — 90;

— кабели и провода с поливинилхлоридной изоляцией, алюминиевыми жилами — 75;

— то же с полиэтиленовой изоляцией — 65;

Выбранные шины или кабель термически стойки, если их сечение больше

Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости , заданному заводом-изготовителем, и расчетному времени термической стойкости по каталогу . Аппарат термически стоек,

Кабель ААШв 3 x 10 + 1 х 6 мм 2 проходит по нагреву длительным током. Выбираем сечение жил кабеля по нагреву током КЗ. С этой целью определим тепловой импульс тока КЗ:

(39)

где — постоянная затухания апериодической составляющей, с; — время отключения КЗ, с;

2 ? (0,6 + 0,01) = 0,5 кА 2sup>?с

Минимальное сечение жил кабеля по термической стойкости составит:

где – коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и

материала проводника. Его рекомендуемые значения приведены ниже:

— кабели до 10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами = 90;

— кабели и провода с полиэтиленовой изоляцией, алюмин. жилами = 65.

Ближайшим стандартным сечением для кабеля данной марки будет Fст = 10 мм 2 .Таким образом, для присоединения трансформаторов подстанции выбираем кабель ААШв 3 x 10 + 1 х 6 мм 2 .

Аналогично рассчитываем токи короткого замыкания для остальных линий, отходящих от ЗТП, проверяем их сечения на термическую стойкость и сводим расчетные данные в таблицу 6.

Остальные расчеты производим анолгично.

Таблица 22Расчет токов короткого замыкания и проверка сечений на термическую стойкость

Номер линии Марка кабели или провода Сопротивление Токи короткого замыкания Тепловой импульс тока КЗ Втер кА 2 ?с Сечение по термической стойкости F мм 2 Стандартное сечение по термической стойкости Fст, мм 2
RлмОм ZлмОм Хл мОм IК (3) кА IК (2) кА IК (1) кА
1; 2 ААШВ 3х10+1х6 238,7 238,7 0,91 0,79 0,35 0,5 7,86
3;4 ААШВ 3х10+1х6 220,1 220,1 0,98 0,85 0,32 0,6 8,6
5;6 ААШВ 3х10+1х6 1,67 1,45 0,54 1,7 14,5
7;8 ААШВ 3х10+1х6 300,7 300,7 0,73 0,64 0,24 0,33 6,4
9;10 ААШВ 3х10+1х6 576,6 576,6 0,39 0,34 0,13 0,1 3,5
11;12 ААШВ 3х10+1х6 375,1 375,1 0,59 0,51 0,2 0,2 4,5
ААШВ 3х120+1х95 1,71 1,71 10,4 2,98 66,49 72,4
САПсш 3х25+1х35 САПсш 3х16+1х25 155,5 8,5 1,36 1,18 0,63 1,3 16,3
САПсш 3х16+1х25 315,2 315,6 16,5 0,7 0,6 0,34 0,3 8,4
САПсш 3х35+1х50 САПсш 3х16+1х25 43,4 171,9 215,8 0,87 0,47 0,61
Читайте также:  Маркировка_электродвигателей_сименс_и_их_расшифровка

Из рассчитанных данных можно сделать вывод, что линии 5 и 6 не проходят проверку на термическую стойкость. Руководствуясь рассчитанным стандартным сечением по термической стойкости Fст принимаем на данных линиях кабель марки ААШв сечением 3 x 16 + 1 х 10 мм 2 .

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 9315 — | 7873 — или читать все.

12.4. Проверка проводников на термическую стойкость

При проверке проводников на термическую стойкость при коротком замыкании определяют их температуру нагрева к моменту отключения короткого замыкания и сравнивают ее с предельно допустимой температурой нагрева. Проводник удовлетворяет условию термической стойкости, если его температура нагрева 9К к моменту отключения короткого замыкания не превышает предельно допустимую температуру нагрева 9 п соответствующего проводника при коротком замыкании, т.е. если выполняется условие:

Кривые для определения температуры нагрева проводников из различных материалов и сплавов приведены на рис. 12.13 и 12.14,

Рис. 12.13. Кривые для определения температуры нагрева проводников при коротких замыканиях, выполненных из материалов:

1 — ММ; 2 — МТ; 3 — ЛМ; 4 — АТ; 5 — АДО; 6 — АДЗ1Т1; 7 — АДЗIТ; 8 — Ст.З

Рис. 12.14. Кривые для определения температуры нагрева проводников при коротких замыканиях, выполненных нз материалов:

1 — сплавы ЛЖ и АЖКП; 2 — сплавы АН и ЛНКП; 3 — алюминий марок А, АКП, АпКП и сталеалюминий марок АС, АСК, АСКП, АСКС, АпС, АпСКС, АпСК

а значения предельно допустимых температур нагрева различных проводников при коротком замыкании — в табл. 12.1. Последовательность определения Эк изложена в § 12.3.

Таблица 12.1. Предельно допустимые температуры нагрева проводников при коротком замыкании

Шины стальные, не имеющие непосредственного соединения с аппаратами

Шины стальные, имеющие непосредственное соединение с аппара-

Кабели бронированные и небронированные с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение, кВ:

Кабели и изолированные провода с медными и алюминиевыми жилами и изоляцией:

из поливинилхлоридного пластиката

полиэтилена (кабели до 35 кВ)

вулканизированного (сшитого) полиэтилена (кабели до 35 кВ)

Медные неизолированные провода при тяжениях, Н/мм 2 :

Алюминиевые неизолированные провода при тяжениях, Н/мм 2 :

Алюминиевая часть сталеалюминевых проводов

Самонесущие изолированные провода на напряжение до 1 кВ с изоляцией:

из термопластичного полиэтилена

из вулканизированного (сшитого) полиэтилена

Провода с защитной оболочкой на напряжение 6—20 кВ

В тех случаях, когда нагрузка проводника до короткого замыкания была близка к продолжительно допустимой, минимальное сечение проводника, отвечающее условию термической стойкости при коротком замыкании, определяют по формуле

Читайте также:  Виноград_в_брянской_области

где А „ и А „ — значения функции Ач соответственно при пре-

дельно допустимой Эк и продолжительно допустимой Эном температурах проводника, А 2 ? с/мм 4 ; С — параметр, А • с |/2 /мм 2 , определяемый по формуле

Значения параметра Стер для жестких шин приведены в табл. 12.2, для кабелей — в табл. 12.3, а для проводов — в табл. 12.4.

В проектной практике часто возникает вопрос о максимально допустимом токе короткого замыкания, при котором обеспечивается термическая стойкость предварительно выбранных или уже находящихся в эксплуатации кабелей. Этот ток можно определить, исходя из соответствующего значения Стер и допустимого значения интеграла Джоуля, полагая, что действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания не изменяется во времени.

Материал проводника или марка сплава

Значение Стср, А • с 0,5 /мм 2 , при начальной температуре

Сталь при 9К доп = 400 °С

Сталь при 9К доп = 300 °С

Таблица 12.3. Значения параметра С для кабелей

Значение Стер, А • с 0,5 /мм 2

Кабели до 10 кВ:

с медными жилами

с алюминиевыми жилами

с медными жилами

с алюминиевыми жилами

Кабели и изолированные провода с полихлорвинило- вой или резиновой изоляцией:

с медными жилами

с алюминиевыми жилами

Кабели и изолированные провода с поливинилхлоридной изоляцией:

с медными жилами

с алюминиевыми жилами

Значение Стср, А • с°"/мм 2 , при допустимых температурах нагрева проводов при коротком замыкании

АС, АС’К, АС КП, АС КС, АпС, АпСК, АпСКС

Из уравнения (12.24) следует, что допустимое значение интеграла Джоуля, Стер и заданное сечение проводника 5связаны соотношением:

Используя формулу (12.5), можно записать откуда допустимый ток

В тех случаях, когда /откл > 3Гаэк, выражение (12.26) упрощается:

Допускается проверку проводников на термическую стойкость при коротком замыкании проводить также путем сравнения так называемой термически эквивалентной плотности тока короткого замыкания Утерэк с допустимой в течение расчетной продолжительности короткого замыкания плотностью тока Утердоп. Проводник удовлетворяет условию термической стойкости при коротком замыкании, если выполняется соотношение

Значения этих величин определяют по формулам:

Если нагрузка проводника до короткого замыкания близка к продолжительно допустимой, проверку этого проводника на термическую стойкость при коротком замыкании допускается проводить, используя соотношение:

В тех случаях, когда для кабелей и проводников известны значения односекундного тока термической стойкости (допустимого односекундного тока короткого замыкания) /1ср Д0(]1, проверку таких кабелей и проводников на термическую стойкость при коротком замыкании можно проводить путем сравнения интеграла Джоуля Вк с квадратом односекундного тока термической стойкости. Термическая стойкость кабелей и проводников обеспечивается, если выполняется условие

При известной термически эквивалентной плотности тока условие термической стойкости кабелей или проводников выражается соотношением

Значения односекундного тока термической стойкости для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией приведены в табл. 12.5. Если нагрузка кабелей до короткого замыкания меньше продолжительно допустимой, то указанные в табл. 12.5 значения односекундного тока

Сечение токопрово- дящей жилы,

Односекундный ток термической стойкости, кА, при напряжении кабеля

Ссылка на основную публикацию
Расход_душа_в_литрах_в_минуту
Какой расход воды в душе – все, что необходимо знать о Не секрет, что цена услуг ЖКХ растет из года...
Расстояние_между_неподвижными_опорами_трубопроводов
Расстояние между опорами труб Расчёт пролётов между подвижными опорами трубопроводов. Расстояние между опорами труб выбирается на основании расчётов на прочность...
Расстояние_от_газовой_трубы_до_септика
Какое минимальное расстояние должно быть от подземного газопровода до деревьев, канализации и фундамента зданий? Снабжение газом моего дома происходит через...
Расчет_ампер_по_мощности_380
Чему равен 1 ампер в киловаттах Сегодня для грамотного подсчета суммарного количества используемого электрического оборудования в электроцепи, правильного подбора электросчетчика...
Adblock detector