Выбор сечений проводов и жил кабелей

ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ И ЖИЛ КАБЕЛЕЙ

Постановка вопроса

Сечения проводов и жил кабелей выбирают в зависимости от ряда технических и экономических факторов.

Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие:

1)  нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током;

2)  нагрев от кратковременного выделения тепла током КЗ;

3)  потери (падение) напряжения в жилах кабелей или проводах воз­душной линии от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах;

4)  механическая прочность — устойчивость к механической нагрузке (собственная масса, гололед, ветер);

5)  коронирование — фактор, зависящий от применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды.

Влияние и учет перечисленных факторов в воздушных и кабельных линиях неодинаковы.

Выбор экономически целесообразного сечения по ПУЭ производят по так называемой экономической плотности тока в зависимости от мате­риала провода и числа часов использования максимума нагрузки по формуле

(1)

где  — расчетный ток;  — экономическая плотность тока.

Методика выбора экономического сечения по ПУЭ не соответствует положениям об экономических соображениях при решении электротехни­ческих вопросов. На самом деле, если рассмотреть условия передачи некоторой постоянной расчетной мощности при постоянной длине, то она может быть осуществлена при помощи кабельных или воздушных линий разных сечений. При этом затраты будут изменяться и не может быть речи о каком-то постоянном экономически целесообразном сечении, опре­деленном по (1).

Если учесть, что стоимость электроэнергии изменяется, то зависимости  примут вид, показанный на рис. 1 (кривые 1, 2, 3). На этом рисунке имеются два вида зависимостей:  и — экономи­чески целесообразное сечение  в зависимости от стоимости электро­энергии с₀. Экономическое сечение, определенное по (8.1), показано на рис. 1 прямой линией, параллельной оси ординат. На основании изло­женного выше сечение, определенное по (1), не является экономическим.

Единственное достоинство такого метода определения - его простота, но не целесообразность. Ниже приведены обоснованные упрощенные методы определения экономически целесообразных сечений жил кабелей и прово­дов. Приведенные рассуждения иллюстрируются рис. 2, на котором показаны факторы, влияющие на выбор сечений проводов и жил кабелей. Выбор экономически целесообразного сечения дает возможность эконо­мить электроэнергию для относительно коротких линий, что в значитель­ной мере относится к сетям промышленных предприятий.

Выбор сечений жил кабелей и проводов воздушных линий по нагреву расчетным током

Выбор сечений жил кабелей.

Для выбора сечений жил кабелей по нагреву определяют расчетный ток и по таблицам выби­рают стандартное сечение, соответствующее ближайшему большему току. Аналогично поступают, если в расчете определена расчетная мощность.

Во всех случаях выбора сечений жил кабеля необходимо анализиро­вать полученные результаты расчета нагрузок и, где это возможно и целесообразно, учитывать изложенные выше два дополнения, сокращая тем самым расход цветного металла на сооружаемые электрические сети.

Таблицы для выбора сечений жил кабелей с учетом специфических условий, вызывающих внесение поправок на число кабелей, вид прокладки и другие условия, приведены в ПУЭ.

Выбор сечений проводов воздушных линий по нагреву расчетным током производят аналогично выбору сечений жил кабелей в соответст­вии с ПУЭ.

Выбор сечений жил кабелей по нагреву током короткого замыкания

Для выбора термически стойкого сечения жил кабеля необходимо знать установившийся ток КЗ и возможное время прохождения этого тока через кабель. Время определяется уставкой защиты, которая имеет наибольшее значение выдержки времени (если есть несколько видов за­щиты).

Определение сечения по термиче­ской стойкости производится по фор­муле

              (2)

где  — расчетный коэффициент, определяемый ограничением допусти­мой температуры нагрева жил кабеля.

Значения расчетного коэффициен­та а и допустимые предельные тем­пературы нагрева кабелей при прохождении по ним тока КЗ приведены в табл. 1.

Кабели, защищенные плавкими токоограничивающими предохраните­лями, на термическую стойкость к токам КЗ не проверяют, поскольку время срабатывания предохранителя мало (0,008 с) и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры.

Выбор сечений жил кабелей и проводов по экономическим соображениям

Как было сказано в начале, выбор сечений проводов и жил кабелей по экономической плотности тока недостаточно обоснован, дает ошибоч­ные результаты и находится в некотором противоречии с основными методическими положениями технико-экономических расчетов в энерге­тике.

При передаче мощностиS на расстояние I при стоимости 1 кВт • ч электроэнергии с₀ и напряженииU капиталовложения К и эксплуатацион­ные расходы С_э зависят от сечения проводов и кабелей s, прини­маемого для передачи электроэнергии. Изменяя в приведенных выше условиях сечения проводов или жил кабелей, получаем соответствующие им приведенные затраты (рис. 3).

Как видно из рис. 3, затраты минимальны при сечении, соответст­вующем точке . Сечение провода или жил кабеля, соответствующее этим затратам, и является экономи­чески целесообразным . В общем случае оно будет нестандартным и может совпадать со стандартным только случайно.