Методическое пособие - Силовые электрические кабели - файл n1.doc

Методическое пособие - Силовые электрические кабели
скачать (18904 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc18904kb.03.11.2012 08:18скачать

n1.doc

1   2   3   4

Тепловой расчет



Условия охлаждения определенными определяются тепловыми сопротивлениями: изоляции — Т1, подушки под медными лентами — Т2, защитных покровов — Т3 и среды, окружающей кабель — Т4.

В случае прокладки кабеля непосредственно в земле (Т4) — это тепловое сопротивление грунта, при прокладке в воздухе (туннеле) — это сопротивление теплопередачи в воздух от поверхности кабеля.

Потери в кабеле:

Р = Рдэ + Рж + Роб (1.19)

Диэлектрические потери в изоляции кабеля, кВт/км,

Рдэ = U2 w C tg 10 -6, (1.20)

где, U — напряжение токопроводящей жилы кабеля относительно земли, кВ;

w — угловая частота;

С — емкость одножильного кабеля, мкФ / км;

tg —тангенс угла диэлектрических потерь в изоляции кабеля.

Потери в жиле, кВт / км

Рж = j2 s 20 [ 1 + 20 (tж - 20)], (1.21)

где, j — плотность тока, А 10-62;

s — сечение кабеля, мм2;

20 — удельное сопротивление жилы при 20С, мкОм;

tж — расчетная температура жилы, С (tж = 85 С);

20 —температурный коэффициент сопротивления для Cu и Al жил, 20=0,0041С

Потери в оболочке, кВт/км,

Роб = I2об Rоб, (1.22)

где, Rоб — сопротивление оболочки, Ом / см,

; (1.23)

где, Sоб — сечение обмотки, см2;

об — удельное сопротивление материала оболочки.

Электрический расчет



Расчет допустимой длительной токовой нагрузки определяется:

для маслонаполненного кабеля:

; (1.24)

для кабеля с пластмассовой изоляцией:

, (1.25)

где,  =  - 0 — допустимое превышение температуры токопроводящей жилы относительно температуры окружающей среды;

R — сопротивление жилы переменному току при максимальной рабочей температуре, Ом / см;

РДЭ — диэлектрические потери в изоляции кабеля, Вт / см2;

1 / 2 — отношение потерь в оболочке и медных лентах к потерям в жиле;

kм — коэффициент потерь мощности;

kн — коэффициент среднесуточной нагрузки линии.

После выбора сечений кабелей по допустимой нагрузке проверяют их по токам короткого замыкания. При коротком замыкании максимальная температура жилы не должна превышать 165С. Формулы для определения допустимого тока короткого замыкания выведена в предположении, что все тепло, выделяющееся при коротком замыкании, идет на нагрев жилы и имеет вид:

, (1.26)

где, Gж — масса жилы, кг / м;

Сср — средняя удельная теплоемкость жилы, Дж / кг К;

ж = 1 + 2 — превышение максимальной температуры жилы при коротком замыкании над рабочей температурой жилы;

1 и 2 — температура жилы в момент конца и начала короткого замыкания;

s — сечение жилы, мм2;

k — отношение активного сопротивления жилы (t = 20С) при переменном токе к ее сопротивлению при постоянном токе (k = 1);

ср — среднее удельное электрическое сопротивление материала жилы при средней температуре короткого замыкания, Ом м;

 — время протекания короткого замыкания, с.

Для маслонаполненных 110 кВ с медной жилой Сср = 304 Дж/ (кг К).

Допустимый ток короткого замыкания кабельной линии должен быть не больше фактического в энергосистеме. Если фактическое значения тока короткого замыкания больше расчетного, следует переходить на следующее сечение кабеля.




1.3. Маслонаполненные кабели

В маслонаполненных кабелях изоляция пропитывается минеральным маслом, имеющим значительную меньшую вязкость, чем маслонаполненный компаунд. Возможность перемещения масла вдоль кабеля при помощи специальных баков питания или давления, в которые поступает избыточный объем масла при нагреве кабеля. При охлаждении масло уходит обратно в кабель. По величине давления маслонаполненные кабели разделяются на кабели: низкого давления - до 1 атмосферы, кабели среднего давления - до 3-4 атмосфер; кабели высокого давления - от 7 до 15 атмосфер. Чтобы увеличить электрическую прочность кабеля , необходимо повысить давление. Повышение давления позволяет применять более высокие рабочие напряженности: 60-100 кв./см; для кабелей низкого давления; 80-120 кв./см для кабелей среднего давления; до 180 кв./см для кабелей высокого давления.

Конструкция кабеля среднего давления на напряжение 110 кв. приведена на рис. 1.2

Рисунок 1.2. Маслонаполненный однофазный кабель среднего давления на напряжения 110—220 кв марки МССК-4.

1 - маслопроводящий канал; 2 - токопроводящая жила; 3 - экран из трех лент полупроводящей бумаги; 4 – изоляция из бумаги толщиной 0,075 и 0,125 мм: 5 - экран из трех лент полупроводящей бумаги; 6 - оболочка из медисгого свинца; 7 – 11, 13 - защитные покровы; 12 - броня из стальных и медных проволок.



Рисунок 1.3. Кабель на напряжение 220 кв в стальной трубе с маслом под давлением.

1 – токопроводящая жила одножильного кабеля; 2 – изоляция из бумаг различной плотности и толщины; 3 – медные перфорированные ленты; 4 – полукруглые проволоки скольжения; 5 – масло; 6 – стальная труба; 7 – антикоррозийный защитный покров.

вышение давления требует упрочнения свинцовой оболочки, что обычно осуществляется наложением на нее стальных или бронзовых лент или плоских стальных оцинкованных проволок, поэтому кабели высокого давления обычно прокладываются в стальном трубопроводе.

Маслонаполненные кабели на сверхвысокие напряжения и большие токи выполняются обычно однофазными, что позволяет получить приемлемый внешний диаметр, умеренный вес и достаточную гибкость. Кроме того, однофазный кабель обладает улучшенной теплоотдачей.

Маслонаполненные кабели должны храниться, транспортироваться и прокладываться с избыточным давлением масла; только при этом условии можно избежать попадания воздуха в изоляцию кабеля. Для поддержания постоянного давления масла используются баки давления и стопорные муфты, расположенные вдоль трассы.

Повышение давления масла позволяет повысить градиенты и уменьшить внешний диаметр кабеля (табл. 1.2)

Таблица. 1.2

Номинальное напряжение

Толщина изоляции, кв.

Рабочий градиент кв./мм

Толщина изоляции, кв./мм

Рабочий градиент кв./мм

35

5-3,5

4,7-6,7

-

-

110

12-9.5

6.1-6,4

-

-

220

22-16

6,7-9,2

3

8,2-12,3

500

-

-

28-24

10.8-12.6

1.Кабели


Кабели низкого и среднего давления

2.Кабели высокого давления

1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации