Наибольший ток кабельной линии

masterok

Хочу все знать

Продолжаем изучать типы и виды кабелей, которые используются в строительстве и на производстве.

АСБ – популярная марка бронированного кабеля среднего напряжения с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией. Преимущественная область применения – обеспечение электроснабжения производственных помещений и сооружений номинальным напряжением тока до 10 кВ частотой 50 Гц. Прямое предназначение АСБ – прокладка в грунтах со средней и низкой коррозионной активностью. Главные преимущества кабеля АСБ – двойное бронирование и высокие показатели сопротивления изоляции. Также кабель прокладывается на открытых воздушных пространствах, в кабельных лотках, коллекторах, кабельных канализациях и на открытых производственных территориях. Групповая прокладка кабелей в связке пучком возможна в электроустановках открытого типа, в которых присутствие обслуживающего персонала носит непостоянный характер.

Кабель АСБ на сайте компании «Рукабель»

Расшифровка кабеля АСБ

«А» — алюминиевая токопроводящая жила. Алюминиевые жилы в отличие от медных – более экономичны в производстве. Из минусов стоит отметить меньшую выносливость материала к периодическим изгибам. В случае стационарной прокладки алюминий будет предпочтительней в соотношении цена/качество.

«С» — свинцовая защитная оболочка. Предназначается не только для дополнительной механической защиты, но и для сохранения конструктивных элементов кабеля от коррозии и пропитывания влагой.

«Б» — броня из двойной стальной оцинкованной ленты, наложенной под внешнюю оболочку. Ленточная броня служит защитой от сдавливания, острых колющих и ударных воздействий. Вкупе со свинцовой внутренней оболочкой позволяет защищать кабель от достаточно серьезных повреждений.

Конструкция кабеля АСБ

Конструкция кабеля АСБ является сложносоставной. Множество слоев кабеля выполняют определенные функции, о которых мы расскажем по порядку:

1. Алюминиевая токопроводящая жила, однопроволочная либо многопроволочная. Сечением от 16 до 1000 мм2. Выполняет роль токопроводника.

2. Изоляция жил из слоя кабельной бумаги, пропитанной вязким изоляционным составом. Бумага, пропитанная пластичными битумами на основе ненасыщенных полиэфирных смол, обеспечивает повышенную сопротивляемость токоведущих элементов к пробоям. Пространство между жилами заполняется жгутами из такого же типа бумаги. Жгуты уплотняют конструкцию, защищая изоляцию от истирания, а также дают дополнительную электроизоляцию.

3. Поясная изоляция из пропитанной кабельной бумаги. Используется тот же состав.

4. Свинцовая защитная трубка из спрессованного свинца.

Расшифровка кабеля АСБ

5. Битумно-бумажная подушка, пропитанная антисептическим составом. Предохраняет все ниже находящиеся элементы от коррозии, а также защищает свинцовую оболочку от перетирания со стальной ленточной броней.

6. Стальная ленточная оцинкованная броня. Обеспечивает механическую защиту, но требует защиты от растягивающих факторов.

7. Наружная оболочка из джутовой, лубяной и стекловолоконной пряжи. Обеспечивает высокую степень защиты от коррозии, порезов, перегревов. В то же время — хороший электроизолятор.

Конструкция кабеля АСБ

Область применения кабеля АСБ

Силовые кабели АСБ нужны для питания токоприемников до 10 кВ. Потребители тока до 10 000 Вольт применяются на промышленных объектах высокой и средней мощности. АСБ применяется в условиях умеренного климата и при должной защите может быть проложен в земле. Необходимая защита: кремниевые, песчаные подушки (от 10 см), удаление острых предметов из почвы, а также минимальное расстояние от поверхностей и конструктивных элементов (таких как фундаменты) на расстоянии не менее 70 сантиметров. Надежность трассы напрямую зависит от количества разрезов и ответвлений: чем их меньше, тем надежней будет считаться кабельная трасса. Во время прокладки следует избегать натяжения кабеля. Лучший способ — прокладка «змейкой». После укладки кабель засыпается верхним слоем песчаной подушки толщиной 15 сантиметров. Сверху над трассой располагается сигнальная лента. Далее трасса засыпается грунтом и уплотняется.

Характеристики кабеля АСБ

Главный параметр при расчете эксплуатационных характеристик – срок службы. Для кабелей с бумажной изоляцией он составляет 30 лет. Рабочее напряжение до 10 кВ включительно. Кабель необходимо использовать строго в диапазоне температур от +50 до -50 градусов Цельсия. При выходе за порог эксплуатационных температур существует риск выхода кабеля из строя. В то же время при перегрузках кабель может выдерживать температуру до +80 градусов. Прокладка кабеля допустима только при плюсовой температуре окружающей среды. При минусовых температурах кабельные пропитки имеют свойство растрескиваться вместе с бумажными покровами. Радиус изгиба таких кабелей будет не менее 25 собственных диаметров для многожильных, и не менее 15 диаметров для одножильных. Стоит учитывать, что АСБ не предназначен для многократных изгибов в ходе прокладки и эксплуатации. Поэтому не стоит загибать и разгибать кабель более чем 10 раз за весь срок службы. Удельное сопротивление токоведущих жил не должно превышать значения 29 Ом на километр при температуре +20 градусов Цельсия. Максимальная разница линии по высоте не должна превышать 15 метров. В случаях повышения уровня разницы высот используются стопорные муфты, позволяющие предотвратить растекание пропиточного вязкого состава. Также кабель не устойчив к блуждающим токам, в связи с чем требует удаления от иных высоковольтных линий коммуникаций не менее чем на 1 метр.

Строительная длина кабеля стандартизирована и определяется по таблице:

Допустимые токовые нагрузки для одножильных кабелей, напряжением 1 кВ:

Допустимые токовые нагрузки для многожильных кабелей, напряжением 1 кВ:

Все параметры кабеля должны соответствовать ГОСТ 18410-73. Во избежание несоответствий продукции заявленным характеристикам, стоит обращаться к сертифицированным производителям.

Виды и появления блуждающих токов

Одна из причин связана с массовым применением рельсового электротранспорта. Электрифицированные ЖД магистрали, трамваи и метро, рудничная локомотивная контактная откатка становятся причиной появления блуждающих токов и наносят ущерб газовым трубопроводам, водопроводным линиям, бронированным кабельным сетям, металлоконструкциям.

Общая схема происходящего в этом случае следующая:

1. Рельсовый путь используется в качестве проводника, по которому ток возвращается к обратному фидеру тяговой подстанции.
2. На участках, которые плохо изолированы от земной поверхности, происходит утечка части энергии в грунт. Так как потенциал в этой точке максимален, появляется блуждающий ток, который движется в зону с небольшим потенциалом. А таким участком и становится труба или кабель в оплётке, любая металлическая конструкция, расположенная в земле.
3. Пройдя по металлу, как по пути наименьшего сопротивления, в зону, где потенциал существенно уменьшается, ток выходит в грунт и возвращается в рельсовый путь.

В результате таких процессов в анодных зонах, участки выхода токов из рельсов и трубопровода, возникает процесс электрохимической коррозии. При этом скорость разрушения металлов может достигать десятка миллиметров в год. Для рельсового пути такие повреждения несущественны из-за большой толщины стали, хотя также снижают срок службы конструкции.

А вот для труб с небольшой стенкой такие повреждения становятся критичными. Выглядят они как сквозные отверстия небольшого диаметра. Если трубопровод находится в зоне длительного воздействия блуждающих токов без надлежащей защиты, может возникнуть ситуация, когда его поверхность напоминает решето.

Среди двух других потенциальных источников возникновения блуждающих токов выделяют:

1. Трансформаторные подстанции, распределительные устройства с заземляющим оборудованием, линии ЛЭП с глухозаземлённой нейтралью. В случае постоянных небольших утечек на землю, уровень которых не достигает предела срабатывания защитных устройств, в зоне вокруг этих сооружений также возникают паразитные блуждающие токи.
2. Электрокабельные сети подземного заложения также становятся причиной подобного эффекта при снижении диэлектрических свойств изоляции или её пробое.

Объяснение схемы выше: нулевой провод (PEN) одним концом соединен с ЗУ электроподстанции, а вторым подключен к шине PEN потребителя, которая соединена с заземляющим устройством объекта. Соответственно, разница электрических потенциалов между выводами нулевого проводника будет передаваться ЗУ, что создаст условия для образования цепи. Величина утечки будет незначительной, поскольку основная нагрузка пойдет по пути наименьшего сопротивления (нулевому проводнику), но, тем не менее, часть ее пойдет по земле.

Понятно, что в большинстве случаев разрушающее воздействие в таких условиях будет меньше, чем в зонах расположения рельсовых путей электротранспорта, но оно также оказывает своё влияние.

Причина появления тока в домашнем быту

Существует ещё один вид блуждающего тока, который правда не связан с процессами, происходящими в земле. Речь идёт о появлении аналогичных повреждений на стальных полотенцесушителях, радиаторов отопления, установленных в обычных зданиях. Основной причиной становится разница потенциалов на этих устройствах и заземлённых участках водопровода или системы отопления.

Раньше все эти сети монтировались из металлических труб и обязательно заземлялись. Поэтому в пределах одного здания разницы потенциалов на отдельных участках или элементах системы не существовало или она была настолько минимальной, что не приносила никакого вреда.

Сейчас ситуация кардинально изменилась, и причиной этого стало массовое применение полипропиленовых и металлопластиковых труб. Полимерные материалы обладают высоким удельным сопротивлением, поэтому их можно считать хорошими диэлектриками. В результате получают изолированные друг от друга участки сети. При этом вода остаётся хорошим проводником, она отлично переносит скапливающийся статический заряд.

Поэтому и происходит появление эффекта блуждающих токов, вызванного разницей потенциалов на заземлённом участке сети и отдельных полотенцесушителях или батареях. В этом случае электрохимическая коррозия быстро разрушает тонкостенные металлические устройства.

Основные причины технических потерь

• Длинные распределительные линии

На практике линии протягиваются на большие расстояния для подачи нагрузок, разбросанных по большим площадям. Таким образом, распределительные линии радиально проложены и обычно простираются на большие расстояния. Это приводит к высокому сопротивлению линии и, следовательно, высоким значениям I 2 R в линии.

• Бессистемное разрастание субтрансляционной и распределительной систем в новые районы
• Значительная электрификация сельских районов с помощью длинных линий
• Недостаточный размер сечения проводников распределительных линий.

Размер сечения проводников следует выбирать исходя из мощности стандартного проводника для поддержания определенного напряжения, но сельские нагрузки обычно рассеяны и обычно питаются радиальными потребилелями. Размер проводника этих фидеров должен быть достаточным.

• Установка силовых трансформаторов вдали от центров нагрузки
  Если силовые трансформаторы расположить не в центре распределительной системы, то самые дальние потребители получают экстремально низкое напряжение, даже если на трансформаторах поддерживается хороший уровень напряжения. Поэтому, чтобы уменьшить падение напряжения в линии до самых дальних потребителей, силовой трансформатор должен быть расположен в центре нагрузки, чтобы держать падение напряжения в разрешенных пределах.
• Низкий коэффициент мощности энергосистемы.

Стандартный коэффициент мощности обычно колеблется от 0,6 до 0,7. Низкий коэффициент мощности способствует высоким распределительным падениям тока. Если коэффициент мощности низкий, то потери, пропорциональные квадрату тока, будут больше. Таким образом, падения тока в линии могут быть уменьшены путем улучшения коэффициента мощности.

• Плохое качество силовой электрофурнитуры

Плохое качество силовой электрофурнитуры вносит значительный вклад в увеличение потерь при распределении. Кабельные муфты, наконечники, соединители, кабели и материалы кабельного монтажа, припой, защита кабеля в земле являются источниками потерь тока. Поэтому количество стыков должно быть сведено к минимуму. Для обеспечения прочных соединений необходимо использовать надлежащие методы соединения. Соединения с предохранителем, изолятором, выключателем и т. д. должны периодически проверяться и поддерживаться в надлежащем состоянии, чтобы избежать искрения и нагрева контактов. Замена поврежденных проводов и соединений также должна производиться своевременно, чтобы избежать любой причины утечки и потери мощности.

• Фазный ток фидера и балансировка нагрузки

Одним из самых простых способов экономии в распределительной системе является балансировка тока по трехфазным цепям. Балансировка фаз фидера также имеет тенденцию уравновешивать падение напряжения между фазами, давая трехфазным клиентам меньший дисбаланс напряжения. Даже если напряжение по всем фазам выходит одинаковое, то это не значит что у потребителей будет также. Фидеры обычно считаются без перекоса фаз когда величины фазного тока разняться не более чем на 10%. Балансировка и перераспределение нагрузки снизит потери тока. Обычно для устранения устанавливаются дополнительные переключатели нагрузки.

• Влияние коэффициента нагрузки на потери

Затрачиваемая потребителем энергия зависит от времени суток и года. Жилые дома обычно имеют самый высокий спрос на электроэнергию в вечерние часы. Предприятия промышленности потребляют больше энергии в начале и середине дня. Поскольку текущая нагрузка является основным фактором потерь распределительной мощности, регулирование потребления энергии на более высоком уровне в течение дня помогает снизить пиковые и общие падения энергии. Процент потерь напряжения также снижается за счет повышения коэффициента нагрузки.
Энергоснабжающие компании также используют стоимостные параметры, чтобы повлиять на потребителей. Так в нерабочее время стоимость электроэнергии ниже.