Меню

Проверяется по допустимой потере напряжения

Выбор сечения кабеля и провода: по нагреву, по току, по потере напряжения

Выбор сечения кабеля и провода по нагреву

Выбор сечения из условий допустимого нагрева сводится к пользованию соответствующими таблицами длительно допустимых токовых нагрузок Iд при которых токопроводящи е жилы нагреваются до предельно допустимой температуры, установленной практикой так, чтобы предупредить преждевременный износ изоляции, гарантировать надежный контакт в местах соединения проводников и устранить различные аварийные ситуации, что наблюдается при Iд ≥ Ip, Ip — расчетный ток нагрузки.

Периодические нагрузки повторно-кратковременного режима при выборе сечения кабеля пересчитывают на приведенный длительный ток

где Iпв — ток повторно-кратковременного режима приемника с продолжительностью включения ПВ.

Выбор сечения кабеля и провода

При выборе сечения проводов и кабелей следует иметь в виду, что при одинаковой температуре нагрева допустимая плотность тока токопроводящих жил большего сечения должна быть меньше, так как увеличение сечения их происходит в большей степени, чем растет охлаждающая поверхность ( смотрите рис. 1). По этой причине часто с целью экономии цветных металлов вместо одного кабеля большего сечения выбирают два или несколько кабелей меньшего сечения.

График зависимости допустимой плотности тока от сечения медных жил открыто проложенного трехжильного кабеля на напряжение 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, нагретых током до температуры +65°С при температуре воздуха +25

Рис 1. График зависимости допустимой плотности тока от сечения медных жил открыто проложенного трехжильного кабеля на напряжение 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, нагретых током до температуры +65°С при температуре воздуха +25 «С.

Выбор сечения кабеля и проводаПри окончательном выборе селения проводов и кабелей из условия допустимого нагрева по соответствующим таблицам необходимо учитывать не только расчетный ток линии, но и способ прокладки ее, материал проводников и температуру окружающей среды.

Кабельные линии на напряжение выше 1000 В, выбранные по условиям допустимого нагрева длительным током, проверяют еще на нагрев токами короткого замыкания. В случае превышения температуры медных и алюминиевых жил кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ свыше 200 °С, а кабелей на напряжения 35 — 220 кВ свыше 125 °С сечение их соответственно увеличивают.

Сечение жил проводов и кабелей сетей внутреннего электроснабжения напряжением до 1000 В согласуют с коммутационными возможностями аппаратов защиты линий — плавких предохранителей и автоматических выключателей — так, чтобы оправдывалось неравенство I д / I з з, где k з — кратность допустимого длительного тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания аппарата защиты I з (из ПУЭ). Несоблюдение приведенного неравенства вынуждает выбранное сечение жил соответственно увеличить.

Выбор сечения кабелей и проводов по потере напряжения

Сечение кабелей и проводов, выбранное из условий нагрева и согласованное о коммутационными возможностями аппаратов защиты, нужно проверять на относительную линейную потерю напряжения .

где U — напряжение источника электрической энергии, Uном — напряжение в месте присоединения приемника.

Допустимое отклонение напряжения на зажимах двигателей от номинального не должно превышать ±5 %, а в отдельных случаях оно может достигать +10 %.

В осветительных сетях снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещения и прожекторных установок наружного освещения не должно превышать 2,5 % номинального напряжения ламп, у ламп наружного и аварийного освещения — 5 %, а в сетях напряжением 12. 42 В — 10 %. Большее снижение напряжения приводит к существенному уменьшению освещенности рабочих мест, вызывает снижение производительности труда и может привести к условиям, при которых зажигание газоразрядных ламп не гарантировано. Наибольшее напряжение на лампах, как правило, не должно превышать 105 % его номинального значения.

Повышение напряжения сетей внутреннего электроснабжения выше предусмотренного нормами не допустимо, так как оно приводит к существенному увеличению расхода электрической энергии, сокращению срока службы силового и осветительного электрооборудования, а иногда к снижению качества выпускаемой продукции.

Расчет потери напряжения в трехфазной трехпроходной линии при выборе сечения кабелей и проводов

Рис. 2. Расчет потери напряжения в трехфазной трехпроходной линии при выборе сечения кабелей и проводов: а — с одной нагрузкой на конце линии, б — с несколькими рапределенными нагрузками.

Проверку сечения проводников трехфазной трехпроводной линии с одной нагрузкой в конце ее (рис. 2, а), характеризуемой расчетным током I p и коэффициентом мощности cos фи на относительную линейную потерю напряжения, выполняют так:

где Uном — номинальное линейное напряжение сети, В, Ro и Хо — соответственно активное и индуктивное сопротивление одного километра линии, выбираемое из справочных таблиц, Ом / км, P р — расчетная активная мощность нагрузки, кВт, L — длина линии, км.

Для неразветвленной магистральной трехфазной трехпроводной линии постоянного сечения, несущей распределенные вдоль нее нагрузки с расчетными токами I p 1 , I р 2 , . I р и соответствующими коэффициентами мощности cos фи1, cos фи2, . cos фи, удаленными от источника питания на расстояния L1, L2, . Ln (рис. 2, б), относительная линейная потеря напряжения до наиболее удаленного приемника:

Читайте также:  Стабилизаторы напряжения для дневных ходовых огней

где P р i активная мощность — расчетная i -й нагрузки, удаленной от источника питания на расстояние L.

Если расчетная относительная потеря напряжения d U получится выше допустимой нормами, приходится выбранное сечение увеличить с тем, чтобы обеспечить нормируемое значение этой величины.

При небольших сечениях проводов и кабелей индуктивным сопротивлением Хо можно пренебречь, что существенно упрощает соответствующие вычисления. в трехфазных трехпроводных распределительных сетях наружного освещения отличающихся значительной протяженностью, следует обращать внимание на правильное включение равноудаленных светильников, ибо в противном случае потери напряжения распределяются по фазам неравномерно и могут достигнуть нескольких десятков процентов по отношению к номинальному напряжению.

Схемы включения равноудаленных светильников наружного освещения: а - правильная, б - неправильная

Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Выбор сечения проводов и кабелей без учета экономических факторов может привести к значительным потерям электрической энергии в линиях и существенному возрастанию эксплуатационных расходов. По этой причине сечение проводников электрических сетей внутреннего электроснабжения значительной протяженности, а также сетей, работающих с большим числом часов использования максимума нагрузки — Tmax > 4000 ч — должно быть не менее отвечающего рекомендованной экономической плотности тока , устанавливающей оптимальное соотношение между капитальными затратами и эксплуатационными расходами, которое определяют так:

где I р — расчетный ток линии без учета повышения нагрузки при авариях и ремонтах, J э — экономическая плотность тока из расчета окупаемости капитальных затрат в течение 8 — 10 лет.

Выбор сечения кабеля и проводаРасчетное экономическое сечение округляют до ближайшего стандартного и, если оно окажется свыше 150 мм2, одну кабельную линию заменяют двумя или несколькими кабелями с суммарным сечением, соответствующим экономическому. Применять кабели с малоизменяющейся нагрузкой сечением менее 50 мм 2 не рекомендуется.

Сечение кабелей и проводов напряжением до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки Tmax

В трехфазных четырехпроходных сетях сечение нейтрального провода не рассчитывают, а принимают не менее 50% от сечения, выбранного для главных проводов, а в сетях, питающих газоразрядные лампы, вызывающие появление высших гармоник тока, такое же, как и главных проводов.

Источник

Выбор сечений жил кабелей и проверка их по потере напряжения

date image2018-02-13
views image1172

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Выбор минимального значения проводников по нагреву током продолжительного режима, по термической стойкости и механической Прочности, а также по допустимой потере напряжения проводят исходя изтехнических соображений. Сравнение сечений, выбранных по указанным критериям, определяет наибольшее из них, по которому выбирается стандартное, при этом не принимаются во внимание экономические соображения, учет которых приводит к увеличению сечения проводника а следовательно и капитальных вложений. Увеличение сечения проводников приводит к снижению потерь электрической энергии при ее передаче икапитальные вложения довольно быстро окупаются за счет снижения потерьэлектроэнергии.

Исходя из длительно допустимой температуры нагрева для всех применяемых на практике марок проводов и кабелей и способа их прокладки. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) регламентированы длительно допустимые токовые нагрузки. Поэтому проводники по нагреву выбирают путем сравнения расчетного тока нагрузки с длительно допустимым током:

Расчетным током для кабельных и воздушных линий, питающих одиночные нагрузки, является номинальный ток этих электроприемников:

гдеРном – номинальная мощность электроприемника, кВт; Uном— номинальная напряжение сети, кВ; – номинальный коэффициент мощности электроприемника; ?ном –номинальный к.п.д. электроприемника.

Расчетный ток для линий, питающих группу электроприемников, определяют с учетом коэффициента максимума или спроса, (А):

где Ррасч. – активная расчетная мощность группы электроприемников, кВт; – средневзвешенный коэффициент мощности группыэлектроприемников.

Расчетный ток (А) для выбора сечения проводов и кабелей по нагреву для подключения распределительного пункта питающего высоковольтные двигатели и понижающий трансформатор:

где – сумма активных составляющих расчетного токавысоковольтных двигателей, А; – сумма активных составляющих тока трансформатора, А; ?с – к.п.д. сети (для ВЛ ?с=0,94÷0,95, для КЛ ?с=0,97÷0,99); – сумма реактивныхсоставляющих расчетного тока высоковольтных двигателей. А;

– сумма реактивных составляющих расчетных токовтрансформаторов,А.

Потери напряжения в линии с сосредоточенной на конце нагрузкой, кВ:

где Iрас–расчетный ток линии, А; r и х удельное активное и реактивноесопротивления линии, Ом/км; cosφ— расчетный коэффициент мощности в конце линии; l — длина линии, км.

Определяем расчетный ток для выбора кабелей для питания одиночных электроприемников высокого напряжения.

Для двух высоковольтных шаровых мельниц одинаковой мощности

Длительно допустимый ток:

Аналогично находим расчетный ток для клинкерной мельницы, номинальной мощностью 1500 кВт, дозаторов с Рн=4 кВт, элеваторов с ,элеваторов с , конвейеров с Рн=7,5 кВт, насоса с Рн=160 кВт, кранов с Рн=11 кВт.

Читайте также:  Стабилизатор сетевого напряжения характеристики

Выбор сечения проводов воздушных линии электропередачи выполним по экономической плотности тока j3. При Т>4200ч экономическая плотностьj3=1,3. Экономические сечения каждой линии составляют:

Мельница шаровая:

Округлив полученное сечение до номинального S=110 мм 2 , выбираем силовой бронированный кабель, с медными круглыми жилами марки ВБбШв3×110.

Аналогично выбираем сечения проводов для клинкерной мельницы. Экономическое сечение потребителя равна S=142,3 мм 2 , округляя полученное сечение до номинального S=150 мм 2 , выбираем кабель марки ВБбШв 3×150.

Выбираем кабель, питающий трансформаторную подстанцию.

Округлив полученное сечение до номинальногоS=150мм 2 , выбираем силовой кабель марки ВБбШв-Зх150.

Выбор сечений кабелей для низковольтных электроприемников осуществляется как для высоковольтных двигателей.

Длительный допустимый ток:

Округлив полученное сечение до номинального S = 15 мм 2 , выбираем силовой кабель марки ВБбШв-Зх15.

Аналогично рассчитываем сечения кабелей остальных потребителей. Результаты заносим в таблице 4.5.

Произведем расчет потери напряжения для потребителей и результаты занесем в таблицу. Мельница шаровая 1 питается от РУ кабелем длиной l=90м. Следовательно, полная потеря напряжения равна потере в кабельныхлиниях, (кВ).

где Uкл – потери на кабельной линии, кВ.

Находим значение потерь напряжения кабельной линии:

Источник



Проверка выбранного сечения кабеля по допустимой потере напряжения

Цель работы

Научиться проверять выбранное сечение кабеля линии электропередач по допустимой потере напряжения.

Краткие теоретические сведения

Потеря напряжения обусловлена падением напряжения в кабелях, соединяющих источник тока с потребителем. Она не должна превышать 10% номинального напряжения источника электропитания. Сечение кабелей по потере напряжения проверяют при проектировании электрических сетей, питающих электроприёмники промышленных предприятий, транспорта, крупных жилых и общественных зданий и т. п.

Наилучшие условия эксплуатации электроприемников были бы при номинальном напряжении на их зажимах, но на практике это невыполнимо, так как кабели обладают некоторым сопротивлением и при протекании по ним электрического тока происходит потеря напряжения, поэтому напряжение в конце линии будет ниже, чем в начале. Повышение или снижение напряжения на зажимах электроприемника, по сравнению с номинальным, приводит к ухудшению его работы.

Например, для промышленного предприятия значительное повышение напряжения в осветительной сети связано с экономическим ущербом из-за необходимости частой смены перегоревших ламп. Пониженное, по сравнению с номинальным, напряжение в осветительной сети промышленного предприятия может послужить причиной снижения производительности труда из-за недостаточной освещенности рабочих поверхностей.

Задание

Проверить выбранное сечение кабеля линии электропередач по допустимой потере напряжения.

Проанализировать проделанную работу.

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущей практической работы №1. При выборе индуктивного сопротивления голых проводов принять среднее геометрическое расстояние между проводами для вариантов №1-5 – 2000 мм, для вариантов №6-0 – 2500 мм.

Порядок выполнения расчёта

Сечение проводников линий электропередачи должно быть таким, чтобы потеря напряжения в линиях не превышала установленные пределы. Допустимая потеря напряжение в линии электропередач питающей тяговые подстанции составляет 10% от Uн.

Потеря напряжения в линии ∆U, В, определяется по формулам

где Iрн — расчётный ток в линии в нормальном режиме, А;

R — активное сопротивление линии от источника питания до точки короткого замыкания, Ом;

Х — индуктивное сопротивлении линии от источника питания до точки короткого замыкания, Ом;

cosφ, sinφ — коэффициенты мощности.

Расчётный ток в линии в нормальном режиме Iрн, А, определяется по формуле

где nк — количество кабелей в линии, шт.

Активное сопротивление линии R, Ом, определяется по формуле

где Rо — удельное активное сопротивление линии, Ом/км;

l — длина линии электропередач, км.

Индуктивное сопротивление линии Х, Ом, определяется по формуле

где Хо — удельное индуктивное сопротивление линии, Ом/км.

Удельное активное сопротивление линии зависит от материала, сечения и длинны линии. Удельное индуктивное сопротивление проводов воздушной линии также зависит от способа подвески и для его определения вводят среднее геометрическое расстоянии между проводами.

Активные сопротивления для проводов и кабелей представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Активные сопротивления для проводов и кабелей

Сечение токоведущей жилы, мм 2 Активные сопротивления для проводов и кабелей, Ом/км Сечение токоведущей жилы, мм 2 Активные сопротивления для проводов и кабелей, Ом/км
медные алюминиевые медные алюминиевые
4,56 7,90 0,28 0,46
3,06 5,26 0,20 0,34
1,84 3,16 0,158 0,27
1,20 1,98 0,123 0,21
0,74 1,28 0,103 0,17
0,54 0,92 0,170 0,132
0,39 0,64
Читайте также:  Схема преобразователь напряжения 24в 220в

Индуктивные сопротивления для проводов и кабелей представлены в таблице 8.

Таблица 8 – Индуктивные сопротивления для проводов и кабелей

Сечение токоведущей жилы, мм 2 Индуктивные сопротивления для проводов и кабелей, Ом/км, при прокладке
в воздухе в земле
до 1 кВ 6-10 кВ 35 кВ до 1 кВ 6 кВ 10 кВ 35 кВ
4-6 0,08
10-25 0,36 0,41 0,07 0,10 0,11
35-70 0,33 0,38 0,42 0,06 0,08 0,09
95-120 0,30 0,35 0,40 0,06 0,08 0,08 0,12
150-240 0,06 0,08 0,08 0,11

Активные и индуктивные сопротивления для голых проводов представлены в таблице 9.

Таблица 9 – Активные и индуктивные сопротивления для голых проводов

Сечение токоведущей жилы, мм2 Активные сопротивления проводов, Ом/км Индуктивные сопротивления для голых проводов при среднем геометрическом расстоянии между проводами (мм), Ом/км
Алюминиевые провода А
1,98 0,332 0,358 0,377 0,391
1,28 0,318 0,345 0,363 0,377 0,402 0,421
0,92 0,312 0,326 0,352 0,366 0,391 0,410
0,64 0,297 0,325 0,341 0,355 0,380 0,398 0,413 0,423 0,442
0,46 0,283 0,315 0,331 0,345 0,370 0,388 0,402 0,413 0,431
0,34 0,277 0,315 0,319 0,333 0,58 0,377 0,393 0,402 0,421
0,27 0,270 0,297 0,313 0,327 0,352 0,371 0,385 0,396 0,414
0,21 0,305 0,315 0,344 0,363 0,376 0,388 0,406 0,422
0,17 0,298 0,311 0,339 0,355 0,370 0,382 0,399 0,416
0,132 0,304 0,329 0,347 0,351 0,372 0,391 0,406
Сталеалюминевые провода АС
3,12 0,342 0,368 0,384 0,398 0,424 0,442
2,06 0,318 0,354 0,371 0,385 0,410 0,428 0,442
1,38 0,316 0,342 0,357 0,371 0,397 0,415 0,429 0,440
0,85 0,301 0,327 0,345 0,359 0,385 0,403 0,417 0,428 0,446
0,65 0,292 0,319 0,337 0,351 0,376 0,394 0,408 0,420 0,438
0,46 0,326 0,340 0,365 0,383 0,397 0,409 0,427 0,441
0,33 0,315 0,329 0,355 0,373 0,387 0,398 0,416 0,430
0,27 0,322 0,347 0,365 0,379 0,391 0,409 0,423
0,21 0,358 0,372 0,383 0,402 0,416
0,17 0,378 0,396 0,410
0,132 0,369 0,387 0,401

Пример выполнения расчёта

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущей практической работы №1.

При выборе индуктивного сопротивления голых проводов принять среднее геометрическое расстояние между проводами 2000 мм.

Для кабельной линии в земле выбран кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А.

Активные сопротивления кабелей и проводов представлены в таблице 7.

Индуктивные сопротивления кабелей и проводов представлены в таблице 8.

Для кабельной линии в земле выбран кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А, R = 0,64 Ом/км, Х = 0,09 Ом/км.

Активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

Расчётный ток в линии в нормальном режиме

Потеря напряжения в линии

Потеря напряжения в линии не превышает допустимую потерю напряжения.

Для воздушной линии выбран провод АС-10, Iдоп = 84 А.

Активные и индуктивные сопротивления голых проводов представлены в таблице 9.

Для воздушной линии выбран провод АС-10, Iдоп = 84 А, R = 3,12 Ом/км, Х = 0,442 Ом/км при среднем геометрическом расстоянии между проводами 2000 мм.

Активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

Расчётный ток в линии в нормальном режиме

Потеря напряжения в линии

Потеря напряжения в линии превышает допустимую потерю напряжения, выбираем провод АС-16, Iдоп = 111 А, R = 2,06 Ом/км, Х = 0,428 Ом/км.

Активное сопротивление линии

Индуктивное сопротивление линии

Потеря напряжения в линии

Потеря напряжения в линии не превышает допустимую потерю напряжения.

По результатам расчёта практической работы выбранный для кабельной линии в земле кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А не превышает допустимую потерю напряжения, для воздушной линии провод АС-10, Iдоп = 784 А превышает допустимую потерю напряжения, поэтому был выбран провод АС-16, Iдоп = 111 А.

Контрольные вопросы

1.К чему приводит отклонение напряжения на зажимах электроприёмника от номинального значения?

2.От чего зависит потеря напряжения в кабелях?

3.Как осуществляется проверка кабеля по допустимой потере напряжения?

Источник