Sv1ca-4.ru

Строй журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Максимальный ток высоковольтный кабель

Методическое пособие для студентов по выполнению курсового проекта Специальность 140448

Главная > Методическое пособие

Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Выбор сечений проводов и кабелей в низковольтных сетях

Сечения проводов и кабелей в низковольтных сетях выбираются сравнением расчетного тока линии I р с длительно допустимым током I доп. выбранного сечения провода или марки кабеля с учетом условий их прокладки и температуры окружающей среды по условию.

КI доп. ≥ I р (2.86)

где К – коэффициент, учитывающий условия прокладки и температуру окружающей среды; для расчётов принимается К = 1

Прежде, чем приступить к расчётам необходимо, исходя из конкретных условий (по плану), для каждой питающей и распределительной линии выбрать способ прокладки и , исходя из условий окружающей среды и способа прокладки , выбрать марку провода или кабеля, которыми будет выполняться монтаж линий.

После выбора сечения рассчитывается отклонение напряжения на зажимах электроприёмников. Оно должно быть в пределах ΔU эп = ± 5 % от номинального напряжения.

Пример выбора марки проводов и кабелей для … цеха. Производственное помещение цеха является сухим, пожароопасным, без агрессивных сред. Согласно плану питающие линии и часть распределительных будут прокладываться по стенам открыто, поэтому для их монтажа выбирается кабель марки АВРГ. Распределительные линии в большинстве случаев будут прокладываться в трубах в полу. Для их выполнения выбирается провод марки АПВ.

АПВ – установочный провод с алюминиевой токоведущей жилой (одножильный) с изоляцией из поливинилхлорида. Провод применяется в силовых и осветительных сетях внутри помещений (сухих, сырых, особо сырых, с парами минеральных кислот и щелочей), при температуре окружающей среды не более + 40ºС, в осветительных щитах, закрытых шкафах при напряжении до 660 В. Провод АПВ прокладывается в трубах, на роликах и изоляторах по металлическим и бетонным поверхностями с прокладкой под проводами изоляционных материалов [8;22].

АВРГ – силовой кабель с алюминиевой токоведущей жилой, с резиновой изоляцией, в защитной оболочке из поливинилхлорида, небронированный. Применяется для стационарной прокладки в электрических сетях при напряжении до 660 В в помещениях с нормальной средой, сырых и особо сырых помещениях при отсутствии механических воздействий. Прокладывается в каналах, тоннелях, по стенам и потолкам, к неподвижным механизмам [8;38].

Сортамент провода АПВ – число жил – 1; диапазон сечений при номинальном напряжении U н = 380, 660 В – от 2 до 120 мм² [9;157].

Сортамент кабеля АВРГ – число жил – 1; диапазон сечений при номинальном напряжении 660 В – от 4 до 300 мм²; число жил – 2-4; диапазон сечений при номинальном напряжении 1000 В – от 2,5 до 300 мм² [9;96-98].

Для выбора сечений проводов или кабелей необходимо определить расчетный ток линии I р (2.72), (2.87), выбрать сечение провода или кабеля и проверить отклонение напряжения на зажимах самого удаленного от источника одиночного электроприемника из группы однотипных.

Пример расчёта питающей линии от РУ – 0,4 кВ цеховой ТП до шкафа ПР1 с расчётной мощностью S р = 51 кВА, cosφ = 0,87, длина линии (по плану согласно кабельного журнала) l пит = 30 м, линия прокладывается открыто по стене, поэтому линия будет проложена кабелем АВРГ.

Расчётный ток линии для шкафа (а также для шинопровода) I р , А

I р = (2.87)

I р = 77,27 А

По условию (2.86) выбирается кабель АВРГ–660 –(3×35 + 1×16) мм 2 ; с I доп = 90 А (таблица 7 Приложения); с удельными сопротивлениями r о = 0,92 Ом/км [8;130], (таблица 6 П3риложения), Х о = 0,25 Ом/км.

Внимание! Для линий, проложенных в стальных трубах независимо от сечения

Х о = 0,07 Ом/км, При открытой прокладке линий Х о = 0,25 Ом/км.

Потеря напряжения в сети, в том числе в питающей или распределительной линии ΔU с %

(2.88)

Потеря напряжения в питающей линии к ПР1

Для остальных питающих линий выбор сечений производится аналогично. Результаты заносятся в таблицу ( таблица 3 Приложения).

Пример выбора сечения распределительной линии к прессу (поз.5 по плану) с номинальной мощностью Р н = 42 кВт, коэффициентом полезного действия η = 0,8, коэффициентом мощности cosφ = 0,8, номинальным напряжением U н = 380 В, длина распределительной линии l макс = 20 м( берётся из кабельного журнала для самой длинной линии из всех линий к однотипным электроприёмникам), линия прокладывается, согласно плану и кабельному журналу, в полу в трубе, а значит проводом АПВ. Потеря напряжения в питающей линии ΔU пит = 0,97% (это потеря напряжения в линии, идущей от РУ – 0,4 кВ до шкафа, от которого запитан данный электроприёмник ).

Расчётный ток линии к прессу (поз.5) (2.72)

По условию (2.86) выбирается кабель провод марки

4АПВ – 0,66 – (1×50) мм 2 ; с I доп = 120 А (таблица 8 Приложения);

с удельными сопротивлениями r о = 0,64 Ом/км, Х о = 0,07 Ом/км (таблица 6 Приложения).

Внимание! При использовании одножильных проводов основные и нулевая жилы выбираются одинакового сечения.

Потеря напряжения для распределительной линии определяется для самой длинной распределительной линии к электроприёмнику из группы однотипных. Например: в цехе прессов (поз.5) имеется три штуки. Один запитан от ПР1, длина линии от ПР1 до пресса l = 20 м, два других запитаны от ПР2, длины линий l = 10 м и l = 14 м. Из трёх линий самая длинная l макс = 20 м. Для неё и выполняется расчёт на отклонение напряжения на зажимах прессов. Если для самой длинной линии отклонение напряжения в норме, значит для остальных оно также в норме. При этом при расчёте по (2.67) ΔU пит берётся для ПР1.

Читать еще:  Запас по току для кабеля

Потеря напряжения в распределительной линии к прессу (2.88)

Для проверки выбранного сечения на отклонение напряжения на зажимах двигателя пресса необходимо определить напряжение на этом электроприёмнике U дв , %

U дв = U хх – (ΔU т + ΔU пит + ΔU распр ) (2.89)

где U хх – напряжение холостого хода трансформатора цеховой ТП; U хх = 105 %

Потеря напряжения в трансформаторе ΔU т %

Внимание! (Данные для определения ΔU т берутся из предыдущих расчётов )

ΔU т = К зн ∙ (U а ∙ cosφ к + U р ∙ sinφ к ) (2.90)

ΔU т = 0,69(1,06 · 0,95 + 5,4 · 0,31) = 1,85 %

Активная составляющая потери напряжения в трансформаторе U а %

U а = (ΔP кз / S нт ) ∙ 100 % (2.91)

U а = (10,6 / 1000) ∙ 100% = 1,06 %

Реактивная составляющая потери напряжения в трансформаторе U р %

U р = √U кз ² — U а ² (2.92)

U р = √5,5² — 1,06² = 5,4 %

Напряжение на зажимах двигателя пресса (2.89)

U эп = 105 – (1,85 + 0,97 + 0,51) = 101,67 %

Отклонение напряжения на зажимах электроприёмника ΔU эп %

ΔU эп = U н — U эп (2.93)

ΔU эп = 100 – 101, 67 = –1,67 %

Отклонение напряжения на зажимах двигателя пресса находится в допустимых пределах ± 5 %, поэтому провод 4АПВ–0,66–(1×50) мм 2 принимается к исполнению распределительной линии к прессу.

Для остальных электроприёмников цеха выбор сечений производится аналогично. Результаты выбора в таблице (таблица 4 Приложения).

В случае использования шинопроводов также надо определить расчётный ток (2.87), потерю напряжения в каждом шинопроводе и в самой длинной (согласно плану и кабельному журналу) линии к однотипным электроприёмникам (2.86) и отклонение напряжения на зажимах этого электроприёмника. запитанного от этого шинопровода.

8.Выбор оборудования РУ-0,4 кВ

Последним этапом при выполнении курсового проекта является выбор оборудования для РУ-0,4 кВ и схемы внутрицехового электроснабжения. Для этого необходимо начертить эскиз этой схемы на миллиметровой бумаге с обозначением всех элементов (оборудования) схемы.

При выполнении эскиза нужно уточнить, где располагается каждый вид оборудования. Так как план силовых сетей в виде эскиза готов, то понятно, что силовые шкафы, шинопроводы, питающие и распределительные линии находятся на территории цеха. Силовые трансформаторы и распределительное устройство РУ – 0,4 кВ находятся в помещении подстанции.

Для обеспечения надёжности и бесперебойности электроснабжения объекта целесообразнее устанавливать на подстанциях комплектные трансформаторные подстанции КТП. Они изготовляются на специализированных предприятиях по индивидуальному заказу для каждого конкретного объекта. КТП отличаются высоким качеством монтажа и степенью готовности. На строящемся объекте должна быть подготовлена строительная часть подстанции. Готовую КТП устанавливают на приготовленной площадке, делают необходимые подключения к внешним сетям и после испытаний подстанция готова к эксплуатации.

Компановка КТП может быть одно- или двухрядной. С торца силового трансформатора располагается шкаф вводного автомата, далее шкафы линейных автоматов (для фидеров отходящих линий). Однотрансформаторная КТП может быть левого или правого исполнения. Распредустройство двухтрансформаторной КТП имеет секционированные шины, т.е. шины разделены на две секции, которые соединяются между собой межсекционным автоматическим выключателем. Он устанавливается в ячейке автомата шкафа межсекционного выключателя.

Автоматические выключатели фидеров также располагаются в ячейках РУ. Таким образом ячейки предусматриваются на каждый низковольтный ввод, для межсекционного выключателя в случае двухтрансформаторной ТП, на каждый фидер (на каждую отходящую от РУ линию), на фидер (фидера) к ККУ, на линию к щитку (щиткам) освещения.

Соединение высоковольтного ввода 6,10 кВ силового трансформатора с высоковольтным питающим кабелем может быть «глухим» или через выключатель нагрузки и высоковольтный предохранитель.

Часть оборудования схемы электроснабжения уже выбрана: силовые трансформаторы, шины РУ-0,4 кВ, распределительные шкафы (шинопроводы), автоматические выключатели (предохранители) для одиночных электроприёмников, марки и сечения питающих и распределительных линий. Значит надо уточнить, какое оборудование надо ещё выбрать. Это высоковольтный кабель, автоматические выключатели на вводе и межсекционный, а также для ячеек фидеров РУ-0,4 кВ, трансформаторы тока, комплектная конденсаторная установка. Выбранное оборудование необходимо проверить на действие токов к.з.

Выбор и проверка высоковольтного кабеля

Внимание! При выборе высоковольтного оборудования токи к.з. надо брать для точки К1

При разработке проекта электроснабжения предприятия, цеха, жилого или культурно-бытового объекта встаёт вопрос о выборе сечения высоковольтной воздушной или кабельной линии напряжений от 6 кВ и выше. Перед выполнением расчёта необходимо выбрать марку кабеля или провода, описать конструкцию линии (кабельная или воздушная),марку провода для воздушной и кабеля для кабельной линии, записать область применения данной продукции и сортамент, производимый промышленностью.

Как правило, воздушные линии выполняются проводами марки АС, а кабельные – различными марками, в зависимости от напряжения и условий прокладки. При этом учитывается прокладка в траншее или открыто, агрессивность среды, уклон трассы и т.д. Наиболее распространенные для прокладки сетей напряжением 6,10 кВ кабели марки ААБ, а способ прокладки – в земле в траншее.

При выполнении курсового проекта надо выбрать высоковольтный кабель, питающий трансформаторы цеховой ТП. Кабель прокладывается в земле в траншее от ГПП или ЦРП предприятия.

Согласно ПУЭ сечения таких линий выбираются по экономической плотности тока j эк А/мм 2

Читать еще:  Ток для кабеля ввгнг 4х70

Экономическая плотность тока выбирается в зависимости от числа часов использования максимальной нагрузки Т мах , конструкции линии и материала токоведущей жилы согласно таблице 2.8.

Таблица 2.8 Экономическая плотность токов; [3,40]

Экономическая плотность тока, А/мм 2 , при числе часов использования максимума нагрузки в год

Технология процесса прожига:

Первый этап — предварительный высоковольтный прожиг кабеля, осуществляется с помощью высокого напряжения и низких токов до момента образования пробоя в кабеле. Стандартная прожигающая установка выдает максимальное напряжение порядка 20–25 кВ. Процесс высоковольтного прожига происходит следующим образом: на поврежденный кабель подается минимальное напряжение и затем происходит его плавный подъем до 20–25 кВ или до того значения, на котором удается добиться пробоя, после чего начинается процесс прожига.

Максимальное напряжение при прожиге кабеля не должно превышать 0,5–0,7 U исп., однако на практике такого напряжения не всегда хватает, чтобы осуществить предварительный прожиг. Если прожигающая установка, выдающая максимальное напряжение 20–25 кВ, не в состоянии обеспечить пробой кабеля, дополнительно в комплексе с ней используют установку с максимальным напряжением 60–70 кВ, но с меньшей мощностью. Оборудование данного типа называют установками для испытаний и прожига высоковольтных кабелей, они могут подключаться к прожигающей установке либо использоваться обособленно.

Второй этап — прожиг кабеля, начинается с момента пробоя и возникновения короткого замыкания и осуществляется с помощью понижения напряжения и увеличения силы тока до момента преобразования однофазного замыкания в двух или трехфазное (сваривания жилы с жилой). Вначале источник высокого напряжения разрушает изоляцию кабеля минимальным током, затем, по мере того как осуществляется прожиг, значения напряжения постепенно снижаются, а значения тока увеличиваются.

В случае дополнительного использования установки для испытания и прожига с максимальным напряжением 60–70 кВ, она производит процесс прожига напряжением от 60–70 кВ до 20–25 кВ, после чего в работу автоматически включается основная прожигающая установка, обладающая большей мощностью.

Третий этап — дожиг кабеля, является завершающим этапом прожига и производится на низких напряжениях и высоких токах порядка 20–60 А в зависимости от модели прожигающей установки. Данный этап осуществляется с помощью низковольтного источника, который автоматически подключается при падении напряжения до определенных значений.

В случае возникновения замыкания одной жилы на оболочку для разрушения проводящего мостика между жилой и оболочкой используют специальные достаточно мощные прожигающие установки, способные выдавать большие значения токов (300 А). Нужно отметить, что использование установок данного типа может приводить к снижению ресурса кабеля и его повреждению в иных, «слабых» местах.

Оптимальная длина кабельной линии 0,4 кВ

Совсем недавно я рассказывал про размещение трансформаторной подстанции, а сегодня хочу вам показать зависимость сечения кабельной линии от расстояния до источника питания. Введем такое понятие как оптимальная длина кабельной линии.

Есть ли вообще такое понятие? Если нет, то давайте дадим ему определение

Оптимальная длина кабельной линии – это максимальная длина кабельной линии для конкретного сечения, при которой не требуется завышать сечение кабеля из-за больших потерь напряжения и низких токов короткого замыкания.

Оптимальная длина кабеля – это еще экономически целесообразная длина КЛ.

Как будем рассчитывать оптимальную длину кабеля? Рассмотрим сечения четырехжильных кабелей от 16 до 240 мм2. Для каждого кабеля определим максимальный ток в зависимости от длительно допустимого тока кабеля и автоматического выключателя. Максимальные потери напряжения примем 5%, хотя я стараюсь по возможности проектировать таким образом, чтобы потери в наружных сетях не превышали 4%, это актуально для объектов, которые имеют длинные распределительные и групповые сети.

При помощи своих программ я подобрал оптимальную длину кабелей для разных сечений алюминиевых кабелей. Коэффициент мощности принял 0,85. Результаты расчетов представлены в таблице:

С учетом всех расчетов можно сделать вывод, что оптимальная длина кабелей 0,4 кВ– 200 м. Однако, я бы разделил все кабели на две группы:

  • сечения 16-50мм2;
  • сечения 70-240 мм2.

Для группы 16-50мм2 – средняя оптимальная длина будет 160 м, а для группы 70-240 мм2 – 230м.

Следует иметь ввиду, что токи к.з. указаны условно, т.к. зависят от мощности питающих трансформаторов. Я ориентировался на трансформатор 630 кВА.

Зачем знать оптимальную длину кабеля?

В большинстве случаев мы не можем повлиять на длину кабельной линии, однако, расчетная таблица позволит выполнить предварительный выбор сечения кабелей.

В одном из комментариев написали, что рекомендуют размещать трансформаторную подстанцию на расстоянии не более 300 м от потребителя. В действительности это расстояние немного даже завышено.

Или вы не согласны со мной?

Советую почитать:

Расчет освещения точечным методом

Создание микроклимата в щите

Освещение в коридоре

Расчет тока утечки в разветвленной цепи

Обзор марок низковольтных кабелей

Среди силовых кабелей низкого напряжения для стационарной прокладки наибольшее распространение имеют кабели с алюминиевыми жилами ввиду более низкой стоимости.

АВВГ — низковольтный силовой кабель с монопроволочными или многопроволочными алюминиевыми жилами. Выпускается на напряжение 0,66 или 1 кВ. Сечение жилы может быть в форме круга или сектора. Изоляция из поливинилхлоридного пластиката, жильная изоляция имеет цветовую маркировку.

Кабель АВВГ предназначен для прокладки в лотках, на эстакадах, кабельных полках внутри помещений и на открытом воздухе. Не прокладывается в земле.

Сечение жил варьируется в диапазоне от 2,5 мм 2 до 240 мм 2 , а их количество — от 1 до 5.

Читать еще:  Потребляемый ток светодиода в ленте

ПВА — провод автотракторный. Используется для монтажа электрической разводки транспортных средств с напряжением до 48 вольт. Токоведущая жила медная многопроволочная. Изоляция из ПВХ окрашивается сплошным цветом, а также нанесением цветных полос, бензомаслостойкая. Применяется цветовая гамма из 11 расцветок. Допускается эксплуатация при температуре от -40°С до +105°С. Температуру 135°С провод способен выдерживать в течение 96 часов.

Отдельную категорию кабельной продукции образуют греющие кабели, которые не предназначены для передачи энергии или электрического сигнала. Главная функция этих изделий — выделение тепла при их включении в сеть. Греющий кабель применяют для подогрева трубопроводов в холодное время года, устанавливают на кровле дома для предотвращения образования наледи, для обустройства тёплого пола.

К поздним разработкам греющих кабелей относятся саморегулирующиеся кабели.

SRL 16-2 — греющий саморегулирующийся кабель, предназначенный для обогрева трубопроводов водоснабжения в целях предотвращения замерзания

Кабель содержит два проводника, между ними располагаются полупроводниковые матрицы, сопротивление которых зависит от температуры. Для использования отрезается требуемая длина кабеля и подключается с одной стороны к сети 220 вольт. Место среза с другой стороны изолируется, проводники между собой не соединяются!

Максимальная потребляемая мощность — 16 ватт на каждый метр кабеля. Кабель плотно крепится к трубопроводу под слой теплоизоляции.

Токи утечки и коэффициенты асимметрии для силовых кабелей

При испытаниях отмечают характер изменения тока утечки. Кабель считается прошедшим испытания при отсутствии пробоя изоляции, скользящих разрядов и толчков (или нарастания) тока утечки после того, как испытательное напряжение достигнет нормативного значения. (Табл 1.8.40 ПУЭ п. 1.8.40) После испытания исправный кабель необходимо разрядить.

Кабели напряжением, кВИспытательное напряжение, кВДопустимые значения токов утечки, мАДопустимые значения коэффициента асимметрии (Imax/Imin)
6360,28
10600,58

Абсолютное значение тока утечки не является браковочным показателем. Кабельные линии с удовлетворительной изоляцией должны иметь стабильные значения токов утечки. При проведении испытания ток утечки должен уменьшаться. Если не происходит уменьшения значения тока утечки, а также при его увеличении или нестабильности тока испытание производить до выявления дефекта, но не более чем 15 мин.

Измерение распределения тока по одножильным кабелям проводится на линиях всех напряжений. Неравномерность распределения тока на кабеле не должна превышать 10 %.

Материал проводника

Что предпочесть – алюминий или медь? По техническим характеристикам медь предпочтительнее, да и сечение медного кабеля при передаче одинаковой мощности меньше, но медь дороже, следовательно, ЛЭП с алюминиевыми проводами экономичнее.

Оборудование в тяжёлой промышленности потребляет большую силу тока, например, электросварочный аппарат, может потреблять ток в 200 и более А. Чтобы обеспечить бесперебойную работу данного оборудования на производственные предприятия прокладывают силовые кабели. Сечение силового кабеля может достигать 120 мм2 и более. Чтобы увеличить пропускную способность кабеля, часто используют многожильные изделия. Такое решение обосновывается таким явлением как скин-эффект – распределением тока в поверхностном слое проводника.

Целесообразно ли подбирать сечение кабеля по диаметру? Диаметр кабеля имеет неодинаковое сечение. Производитель проводниковой продукции указывает площадь поперечного разреза и номинальную нагрузку в амперах.

Выбор сечения кабеля по мощности двигателя

В качестве примера выполним расчёт сечения кабеля для подключения асинхронного электродвигателя напряжением 380 вольт.

Исходные данные: мощность электродвигателя — 30 кВт, коэффициент мощности 0,86, кпд 0,9. Прокладка кабеля предполагается в траншее. Марка кабеля АВВГ.

Рассчитаем величину номинального тока двигателя, который будет принят в качестве длительно допустимого при выборе кабеля:

Отмечаем совпадение с результатами грубой оценки величины тока по методике, приведённой выше (30х2 = 60 А).

Теперь определим требуемое сечение алюминиевой жилы по ГОСТ 31996 – 2012. Интересующие нас данные находятся в таблице 21, в соответствии с которыми сечение многожильного кабеля, обеспечивающего длительное протекание переменного тока 59 ампер должно составлять 10 мм 2 при подземной прокладке. Данные в этом столбце таблицы относятся к трёхжильным кабелям.

Таким образом, может быть выбран кабель АВВГ 3х10 мм 2 . В сноске к таблице имеется уточнение, касающееся применения поправочного коэффициента 0,93 для кабелей с четырьмя жилами одинакового сечения с нагрузкой на каждой из них. В случае, когда нагрузкой служит трёхфазный асинхронный двигатель, поправку можно не применять, даже если кабель четырёхжильный, так как нулевой провод не несёт нагрузку. Четвёртая жила кабеля окажется загруженной только при подключении распределённой по трём фазам однофазной нагрузки.

Для дополнительной проверки выбора сечения можно воспользоваться таблицей 1.3.7 из Правил Устройства Электроустановок. Нас интересует последний столбик, где приведены длительно допустимые значения токов для трёхжильных кабелей, проложенных в земле. Ближайшим значением, равным или большим величине тока нагрузки является 70 ампер. Данному значению соответствует сечение 10 мм 2 . То есть, данные в основном совпадают, хотя таблица из ПУЭ допускает несколько большую загрузку кабеля.

При выборе медного кабеля (например, марки ВВГ) пользуемся данными таблицы 19 ГОСТ и 1.3.6 ПУЭ, из которых находим требуемое сечение 6 мм 2 .

Таким образом, может быть применён алюминиевый кабель АВВГ 3Х10 мм 2 , либо медный ВВГ 3х6 мм 2 .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector