Выбор сечения. Токовые нагрузки кабелей

Выбор сечения КЛ выполняется по нормативной плотности тока, установленной в зависимости от конструкции кабеля и числа часов ис­пользования максимальной нагрузки (табл. 3.35).

Нормированная плотность тока для кабелей, А/мм2

Таблица 3.35

Экономическая мощность КЛ, рассчитанная по нормированной плотности тока, приведена в табл. 3.36 и 3.37.

Экономическая мощность линий 6-35 кВ, выполненных кабелями с вязкой пропиткой и пластмассовой изоляцией, МВт

Таблица 3.36

Примечания.

1. U = 1,05 Uном; cos = 0,9; Тmax = 3000-5000 ч/год.

2. При cos 0,9 вводится поправочный коэффициент, равный cos /0,9.

3.При Tmax, 3000—5000 ч/год вводятся поправочные коэффициенты, приведен­ные в табл. 3.38.

4. В знаменателе приведены данные КЛ 6 кВ с пластмассовой изоляцией.

Экономическая мощность линий 110-500 кВ, выполненных маслоналолненными кабелями с медными жилами, МВт

Таблица 3.37

Примечания.

1. U = 1,05 Uном; cos = 0,9; Tmax = 3000-5000 ч/год.

2. При cos 0,9 вводится поправочный коэффициент, равный cos /0,9.

Поправочные коэффициенты к табл. 3.36 и 3.37

Таблица 3.38

Сечение жил кабеля, выбранное по нормированным значениям плотности тока, должно удовлетворять условиям допустимого нагрева в нормальных и послеаварийных режимах работы.

В ряде случаев (например, при прокладке в воздухе) сечение кабеля определяется допустимой длительной нагрузкой, которая (особенно для маслонаполненных кабелей) ниже экономической. Значение допусти­мого длительного тока для кабелей зависит от конструкции кабеля, ус­ловий прокладки, количества параллельно проложенных кабелей и рас­стояния между ними.

Для каждой КЛ должны быть установлены наибольшие допустимые токовые нагрузки, определяемые по участку трассы с наихудшими теп­ловыми условиями при длине участка не менее 10 м.

Длительно допустимые токовые нагрузки для разных марок кабе­лей напряжением до 35 кВ при различных условиях прокладки принимаются в соответствии с ПУЭ. В табл. 3.39—3.42 приведены допусти­мые длительные мощности КЛ, рассчитанные при среднем эксплуата­ционном напряжении (h®5 Vом).

Допустимые нагрузки для маслонаполненных кабелей в большой степени зависят от условий прокладки. Данные табл. 3.37 приведены для среднерасчетных условий и конструкций отечественных кабелей переменного тока. Приведенные значения соответствуют длинам, не превышающим 8—10 км. Для КЛ длиной более 10 км определение пере­даваемой мощности производится специальным расчетом или ориен­тировочно поданным

Допустимые длительные мощности соответствуют ус­ловию прокладки в земле од­ного кабеля. При прокладке нескольких кабелей вводятся поправочные коэффициенты: 0,9 — для двух кабелей, 0,8 – для четырех, 0,75 – для шести кабелей. При прокладке в воз­духе и воде допустимые дли­тельные мощности соответ­ствуют любому количеству кабелей.

Данные табл. 339—3.42 определены исходя из температуры окру­жающей среды: при прокладке кабеля в земле +15 °С и при прокладке в воздухе (туннеле) +25 «С. При другой температуре окружающей среды данные умножают на коэффициенты, приведенные в табл. 3.43.

Допустимая по нагреву длительная мощность трехжильного кабеля напряжением 6—10 кВ

Таблица 3.39

Примечания.

1. В числителе данные для кабелей с медными, знаменателе — с алюминиевы­ми жилами.
2. Мощности для кабелей, проложенных в воде, определяются умножением показателей табл. 3.39 на коэффициент 1,3.
3. Для кабелей, изготовленных до 1984 г. включительно, значения мощностей следует умножить на коэффициенты: 6 кВ, прокладка в земле — 0,855: прокладка в воздухе — 0,82; 10 кВ, прокладка в земле — 0,92; прокладка в воздухе — 0,91.
4. Допустимая длительная мощность приведена для U— 1,05 U  , cos = 0,9.

Допустимый длительный ток для трехжильных кабелей на напряжение 6 кВ с медными и алюминиевыми жилами с пластмассовой изоляцией, прокладываемых в земле и в воздухе

Таблица 3.40

Примечания: в числителе данные для кабелей с медными, знаменателе — с алюминиевы­ми жилами.

Мощности для кабелей, проложенных в воде, определяются умножением показателей табл. 3.40 на коэффициент 1,3.

Допустимый длительный ток для одножильных кабелей на напряжение 6 и 10 кВ с медными и алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, прокладываемых в земле и в воздухе, А

Таблица 3.41

Таблица 3.42

Допустимая по нагреву длительная мощность трехжильного кабеля

напряжением 20 и 35 кВ с медными и алюминиевыми жилами

и бумажной пропитанной изоляцией

Примечания.

1. В числителе указаны допустимые мощности для кабелей с изоляцией, про­питанной вязкими составами, содержащими полиэтиленовый воск в качестве загустителя, в знаменателе — с изоляцией, пропитанной нестекающим соста­вом или канифольным составом, содержащим не менее 25 % канифоли.

2. Для кабелей с защитным покровом типа К, проложенных в воде, допусти­мые мощности определяются умножением показателей при прокладке в земле на коэффициент 1,1.

Таблица 3.43

Поправочные коэффициенты на температуру окружающей среды

к табл. 3.39-3.42

Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ, несущих нагрузки меньше допустимых, кратковременную пере­грузку допускается принимать в соответствии с таблицей 3.44.

Таблица 3.44

Кратковременная перегрузка кабелей напряжением 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией по отношению к допустимой нагрузке

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с изо­ляцией из сшитого полиэтилена допускается перегрузка до 17 % номи­нальной при их прокладке в земле и до 20 % при прокладке в воздухе, а для кабелей из поливинилхлоридного пластика и полиэтилена — до 10 % при их прокладке в земле и в воздухе на время максимума нагрузки, если его продолжительность не превышает 8 ч в сутки, а нагрузка в остальные периоды времени не превышает 1000 ч за срок службы кабелей.

Для кабелей, находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузка по току не должна превышать 10 %.

Для маслонаполненных КЛ 110—220 кВ разрешается перегрузка до повышения температуры жилы не более, чем на 10 °С выше нормиро­ванной заводом. При этом длительность непрерывной перегрузки не должна превышать 100 ч, а суммарная — 500 ч в год. Этим условиям при­мерно соответствуют кратности перегрузок, указанные в табл. 3.45.

Таблица 3.45

Ориентировочные допустимые длительности перегрузок

кабельных линий 110-220 кВ при прокладке в земле, ч

Примечание.

Приведенные данные соответствуют маслонаполненному кабелю 110 кВ сече­нием 270 мм2, проложенному в земле при температуре земли 15 °С и кабелю 220 кВ сечением 500 мм2 в асбоцементных трубах при параллельном следова­нии двух линий, проложенных на расстоянии 0,5 м, при коэффициенте запол­нения суточного графика нагрузки 0,85.

Кабель 110 кВ с пластмассовой изоляцией при заполнении суточ­ного графика нагрузки 0,8 допускает перегрузку в 1,2 раза.

При прокладке нескольких кабелей в земле, а также в трубах про­должительно допустимые мощности (токи) должны быть уменьшены путем введения соответствующих коэффициентов (табл. 3.46).

Таблица 3.46

Поправочные коэффициенты на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле

Для кабелей, проложенных в земле, продолжительно допустимые мощности (токи) приняты из расчета, что удельное тепловое сопротив­ление земли составляет 1,2 м·К/Вт. Если сопротивление отличается от указанного, следует применять поправочные коэффициенты по табл. 3.47.

Удельные емкостные токи однофазного замыкания на землю кабе­лей 6—35 кВ с бумажной изоляцией и вязкой пропиткой приведены в табл. 3.48.

Таблица 3.47

Поправочные коэффициенты на продолжительно допустимые

токи для кабелей, проложенных в земле, в зависимости от удельного сопротивления земли

Таблица 3.48

Удельные емкостные токи однофазного замыкания на землю кабелей

6-35 кВ с бумажной изоляцией и вязкой пропиткой, А/км

Технические параметры кабелей 10—110 кВ с изоляцией из СПЭ приведены в табл. 3.49—3.55.

Таблица 3.49

Индуктивное сопротивление жилы кабеля с изоляцией из СПЭ с учетом заземления экрана с 2-х сторон

*Расстояние между кабелями в свету равно диаметру кабеля.

Таблица 3.50

Сопротивление жилы постоянному току кабеля с изоляцией из СПЭ при 20 С

Примечание.

Сопротивление жилы при температуре, отличной от 20 °С, вычисляется по формуле:

Rt = R20 · (234,5 + )/254,5 — для медной жилы,

Rt = R20 · (228 + )/254,5 — для алюминиевой жилы,

где — температура жилы, С,

R20— сопротивление жилы при температуре 20 «С, Ом/км,

Rt — сопротивление жилы при температуре С, Ом/км.

Таблица 3.51

Емкость кабеля с изоляцией из СПЭ, мкФ/км

Таблица 3.52

Технические характеристики СПЭ-кабеля напряжением 10 кВ

Таблица 3.53

Технические характеристики СПЭ-кабеля напряжением 20 кВ

Таблица 3.54

Технические характеристики СПЭ-кабеля напряжением 35 кВ

Таблица 3.55

Технические характеристики СПЭ-кабеля напряжением 110 кВ

Линии напряжением 6—10—20 кВ подлежат проверке на максималь­ную потерю напряжения от ЦП до удаленной трансформаторной ПС (ТП) 6-10-20 кВ.

Опыт проектирования линий 6—10—20 кВ показывает, что достаточ­но анализировать только режимы крайних ТП: ближайшей к ЦП и наи­более удаленной.

Средние значения потерь напряжения в КЛ 6—10—20 кВ составля­ют 5—7 %, при этом меньшие значения соответствуют длинным, а боль­шие — коротким линиям 0,4 кВ, отходящим от ТП 6—10—20/0,4 кВ. Линии 6—10 кВ, идущие к электроприемникам этого напряжения, про­веряются на допустимые отклонения напряжения, регламентируемые ГОСТ 13109-97.

Кабельные линии (кроме защищаемых плавкими предохранителя­ми) подлежат проверке по термической стойкости при токах КЗ. Тем­пература нагрева проверяемых проводников при КЗ должна быть не выше следующих предельно допустимых значений, С:

Предельные значения установившегося тока КЗ, соответствующе­го термической стойкости кабелей 10 кВ с медной и алюминиевой жи­лой и бумажной изоляцией, приведены на рис. 3.4.

Наибольшее развитие в России получили сети 6 кВ, на их долю при­ходится около 50 % протяженности сетей среднего напряжения. Одним из направлений развития сетей среднего напряжения является перевод сети 6 кВ на 10 кВ. Это наиболее сложно осуществить в городских се­тях, где сеть 6 кВ выполнена кабелем.

Влияние повышенного на­пряжения на срок службы кабе­лей, переведенных с 6 на 10 кВ, определяет следующую последо­вательность принятия решений.

Целесообразность исполь­зования кабелей 6 кВ на напря­жении 10 кВ или их замены при переводе КЛ 6 кВ на напряже­ние 10 кВ следует определять исходя из технико-экономичес­кого анализа с учетом местных условий. При этом следует учи­тывать, что сроки работы кабе­лей 6 кВ, переведенных на на­пряжение 10 кВ, в зависимости от их состояния на момент пе­ревода и с учетом режимов ра­боты линий распределительной и питающей городской сети (до и после перевода), а также пред­шествующего срока работы ка­белей на номинальном напря­жении могут быть приняты рав­ными:

20 годам—для кабельных ли­ний городской распределитель-

ной сети со сроком эксплуатации кабелей до перевода не более 15 лет;

15 годам — для кабельных линий городской распределительной сети со сроком эксплуатации кабелей до перевода более 15 лет и для кабель­ных линий, токовая нагрузка которых после перевода в течение бли­жайших пяти лет может превысить 0,5 длительно допустимой;

8—12 годам — для линий городской питающей сети и для кабельных линий, токовая нагрузка которых после перевода будет превышать 0,5 длительно допустимой.

Следует считать, что указанные сроки работы кабельных линий пос­ле их перевода с 6 кВ на напряжение 10 кВ не являются предельными и могут быть увеличены с учетом технического состояния кабельных ли­ний и степени старения и износа изоляции кабелей.

По истечении указанных сроков эксплуатации кабельных линий, переведенных с 6 кВ на напряжение 10 кВ, степень старения и износа изоляции рекомендуется устанавливать путем измерения электричес­ких характеристик (сопротивления изоляции, тангенса угла диэлект­рических потерь), вскрытия и разборки трех образцов кабелей одного итого же года прокладки и перевода на повышенное напряжение и опре­деления значения эквивалентного напряжения пробоя.

Потери электроэнергии в кабеле складываются из потерь в токоведущей части и изоляции кабеля. Потери в токоведущей части опреде­ляются в зависимости от номинального напряжения, материала жилы и загрузки КЛ, а в изоляции кабелей — от напряжения и тангенса угла диэлектрических потерь. Для эксплуатируемых в настоящее время ка­белей годовые потери электроэнергии в изоляции составляют:

Меньшие значения относятся к кабелям малых сечений.