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 0 С, с поливинилхлоридной и резиновой изоляцией 150 0 С.
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 smin — минимальная площадь сечения по термической стойкости, мм 2 ;
sкл — площадь сечения выбранного кабеля, мм 2 .
Минимально площадь сечение по термической стойкости smin, мм 2 , определяется по формуле
(10)
где I∞ — установившееся значение тока короткого замыкания, А;
tпр — 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 Ас 2 /мм 2 , для кабелей с алюминиевыми жилами 85 Ас 2 /мм 2 .
Установившееся значение тока короткого замыкания, принимаем равное трёхфазному току короткого замыкания в Iкз (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, Iдоп = 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, Iдоп = 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
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; Нарушение авторского права страницы
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 22 – Расчет 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 |
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: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10617 — 
| 7341 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Требуется выбрать сечение кабеля на напряжение 10 кВ для питания трансформаторной подстанции 2ТП-3 мощностью 2х1000 кВА для питания склада слябов на металлургическом комбинате в г. Выкса Нижегородская область. Схема электроснабжения представлена на рис.1. Длина кабельной линии от ячейки №12 составляет 800 м и от ячейки №24 составляет 650 м. Кабели будут, прокладываться в земле в трубах.
Таблица расчета электрических нагрузок по 2ТП-3
| Наименование присоединения |
Нагрузка | Коэффициент мощности cos φ |
||
|---|---|---|---|---|
| Активная, кВт |
Реактивная, квар | Полная, кВА |
||
| 2ТП-3 (2х1000 кВА) |
955 | 590 | 1123 | 0,85 |
Трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ составляет 8,8 кА. Время действия защиты с учетом полного отключения выключателя равно 0,345 сек. Подключение кабельной линии к РУ осуществляется через вакуумный выключатель типа VD4 (фирмы Siemens).
Рис.1 –Схема электроснабжения 10 кВ
Сечение кабельной линии на напряжение 6(10) кВ выбирают по нагреву расчетным током, проверяют по термической стойкости к токам КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.
Выбираем кабель марки ААБлУ-10кВ, 10 кВ, трехжильный.
1. Определяем расчетный ток в нормальном режиме (оба трансформатора включены).
где:
n – количество кабелей к присоединению;
2. Определяем расчетный ток в послеаварийном режиме, с учетом, что один трансформатор отключен:
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:
Jэк =1,2 – нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax=6000 ч.
Сечение округляем до ближайшего стандартного 35 мм2.
Длительно допустимый ток для кабеля сечением 3х35мм2 по ПУЭ,7 изд. таблица 1.3.16 составляет Iд.т=115А > Iрасч.ав=64,9 А.
4. Определяем фактически допустимый ток, при этом должно выполняться условие Iф>Iрасч.ав.:
Коэффициент k1, учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбираем по таблице 2.9 [Л1. с 55] и таблице 1.3.3 ПУЭ. Учитывая, что кабель будет прокладываться в трубах в земле. По таблице 2-9 температура среды по нормам составляет +25 °С. Температура жил кабеля составляет +65°С, в соответствии с ПУЭ, изд.7 пункт 1.3.12.
Определяем по СНиПу 23-01-99 таблица 3, фактическую температуру среды, где будет прокладываться кабель, в моем случае г. Выкса. Средняя годовая температура составляет — +3,8°С.
По ПУЭ таблица 1.3.3 выбираем коэффициент k1 = 1,22.
Коэффициент k2 – учитывающий удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ 7 изд. таблица 1.3.23. В моем случае поправочный коэффициент для нормальной почвы с удельным сопротивлением 120 К/Вт составит k2=1.
Определяем коэффициент k3 по ПУЭ таблица 1.3.26 учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), с учетом, что в одной траншее прокладывается один кабель. Принимаем k3 = 1.
Определив все коэффициенты, определяем фактически допустимый ток:
5. Проверяем кабель ААБлУ-10кВ сечением 3х35мм2 по термической устойчивости согласно ПУЭ пункт 1.4.17.
- Iк.з. = 8800 А — трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ;
- tл = tз + tо.в =0,3 + 0,045 с = 0,345 с — время действия защиты с учетом полного отключения выключателя;
- tз = 0,3 с – наибольшее время действия защиты, в данном примере наибольшее время срабатывания защиты это в максимально-токовой защиты;
- tо.в = 45мс или 0,045 с — полное время отключения вакуумного выключателя типа VD4;
- С = 95 — термический коэффициент при номинальных условиях, определяемый по табл. 2-8, для кабелей с алюминиевыми жилами.
Сечение округляем до ближайшего стандартного 70 мм2.
6. Проверяем кабель на потери напряжения:
6.1 В нормальном режиме:
где:
r и x — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].
Для кабеля с алюминиевыми жилами сечением 3х70мм2 активное сопротивление r = 0,447 Ом/км, реактивное сопротивление х = 0,086 Ом/км.
Определяем sinφ, зная cosφ. Вспоминаем школьный курс геометрии.
Если Вам не известен cosφ, можно определить для различных электроприемников по справочным материалам табл. 1.6-1.8 [Л3, с 13-20].
6.2 В послеаварийном режиме:
Из расчетов видно, что потери напряжения в линии незначительные, следовательно, напряжение у потребителей практически не будет отличаться от номинального.
Таким образом, при указанных исходных данных выбран кабель ААБлУ-10 3х70.
Для удобства выполнения выбора кабеля всю литературу, которую я использовал в данном примере, Вы сможете скачать в архиве.
- 1. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
- 2. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. 2003 г.
- 3. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Кабышев А.В, Обухов С.Г. 2006 г.
- 4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
Поделиться в социальных сетях
Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .
Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.
Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.
Выбор устройства от импульсных перенапряжений (УЗИП) необходимо осуществлять в соответствии с.
Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В независимо это электродвигатель или другая нагрузка. Сводится.
В соответствии с техническим заданием на проектирование ПС 110/35/10кВ «Радуга» которая находится в АР.
В данной статье я хотел бы рассказать, как ограничивать токи короткого замыкания в сетях напряжением.
В наше время все большей популярностью пользуются автоматические выключатели (АВ) как иностранных так.
В п.5. минимальное сечение по термической устойчивости получается 530, а не 53.
Здравствуйте! Спасибо, что указали на ошибку, там была опечатка с корнем, нужно было брать корень только из tл и разделить на коефф. С. Уже исправили, получилось Smin=54,4 мм2.
спасибо ваш пример мне очень помог.
А как вы нашли ток кз 8,8 кА?
Здравствуйте! Был предоставлен заказчиком.
А его как то просчитать можно этот ток?) Если нет данных от заказчика?
Здравствуйте! Да, можно. Вот статья:»Пример расчета токов короткого замыкания в сети 6 кВ». Можете еще литературу посмотреть:
1. Как рассчитать ток короткого замыкания. Е. Н. Беляев. 1983г.
2. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
3. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г. (Советую начать с Небрата)
2 трансформатора по 1000кВа = 2000кВа, как получается полная мощность 1123кВа
Здравствуйте! Каждый трансформатор фактически загружен на 561,5 кВА.
Пункт 5. Время tз — это время именно МТЗ?А если есть ТО с выдержкой времени, то какое tз брать?
Здравствуйте! tз — это наибольшее время срабатывания защиты, в данном примере наибольшим временем срабатывания является МТЗ. Берете наибольшее время срабатывание защиты.
Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.
