Выбор сечений проводов и жил кабелей по условиям нагревания

9.13. Выбор сечений проводов и жил кабелей по условиям нагревания

По условиям нагревания следует выбирать такое наименьшее сечение провода или жилы кабеля, для которого допустимый ток не меньше наибольшего рабочего тока, т.е. должно выполняться условие:

                                                                                                             (9.86)

При этом под наибольшим рабочим током  в соответствии с ПУЭ [22] понимают получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов суточного графика нагрузки.

Допустимые токи для всех стандартных значений проводов определены из условия, что температура провода не должна превышать  70°С по условию наиболее слабых участков линии - мест соединений проводов. Допустимые токи приводятся в справочной литературе для расчетной температуры воздуха 25°С [22, 24]. Если фактическая температура отличается от расчетной, то на допустимый ток вводится поправочный коэффициент :

                                                                                               (9.87)

Заметим, что в условиях проектирования обычно принимают =1, а при эксплуатации он может приниматься иным с целью наиболее эффективного использования пропускной способности линии.

Вместо допустимого тока по нагреванию иногда используют понятие допустимой мощности:

Следует обратить внимание на то, что допустимый ток по условиям нагревания всегда превосходит ток, соответствующий сечению провода, выбранному по экономическим соображением. Поэтому в  разомкнутой сети нет необходимости в проверке проводов на нагрев, принятых по условию экономичности. Иная картина наблюдается в замкнутых сетях. Для них сечения проводов следует выбирать (или проверять) в послеаварийных и  ремонтных режимах. Так, для  схемы, приведенной на рис.9.14, а токи на участках 1-3 и 1-2 в послеаварийных режимах при отключении соответственно  участков 1-2 (рис.9.14,б) и 1-3 (рис.9.14,в) будут больше, чем в нормальном режиме. Послеаварийный режим при отключении участка 2-3 будет легче, чем режимы с отключением участка 1-2 или 1-3.

Для изолированных проводов, прокладываемых внутри помещений, предельная температура ограничивается гигиеническими требованиями и пожарной  безопасностью и составляет 70°С. Для изолированных проводов с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией, определяющим фактором установления предельной температуры является сохранность изоляции. Для них предельная температура составляет 65°С.

Для кабелей предельная температура зависит от используемой изоляции и номинального напряжения кабеля. Так для кабелей с резиновой или пластмассовой  изоляцией она равна 65°С. Для кабелей с бумажной изоляцией допустимая температура зависит от напряжения и составляет: до 3 кВ - 80°С; 6 кВ - 65°С; 10 кВ - 60°С; 35 кВ - 50°С.

Для каждого изолированного провода и кабеля в соответствии с их допустимыми температурами в справочной  литературе [22, 24]даются значения допустимых токов . При этом они указываются для определенной расчетной температуры окружающей среды, принимаемой при прокладке в воздухе 25°С, а в земле или в воде 15°С.

Когда фактическая температура окружающей среды отличается от расчетной, то это  учитывается поправочным коэффициентом , значение которого дается в справочных таблицах в зависимости от условий прокладки, предельной температуры проводника и фактической температуры окружающей среды. Учет влияния  на величину допустимого тока осуществляется по формуле (9.87).

Прокладка рядом нескольких кабелей в земле ухудшает отдачу тепла от них в грунт из-за теплового влияния кабелей друг на друга. В этом случае допустимый ток, указанный в справочной таблице, должен быть уменьшен введением поправочного коэффициента на число работающих кабелей . Фактически этот коэффициент, который дается в справочных таблицах в зависимости от числа работающих кабелей и расстояния между ними, учитывается только для кабелей с бумажной изоляцией при их прокладке в земле. Тогда допустимый расчетный ток с учетом

                                            .                                                 (9.88)

Часто кабели прокладываются в разных условиях. При этом допустимый ток принимают для участка трассы с наихудшими условиями охлаждения, если длина его в этих условиях больше 10м.

Отдельные кабели допускают перегрузки, которые учитываются соответствующими коэффициентами перегрузки  и приведены в [22].

Так, для кабелей с бумажной изоляцией напряжением до 10 кВ, несущих нагрузки меньше допустимых, допускается кратковременная перегрузка, величина которой зависит от предварительной загрузки, вида прокладки кабелей и длительности перегрузки. Для них же на период ликвидации послеаварийного режима допускаются перегрузки в течение 5 суток, величина которых зависит от вышеназванных факторов, но не превышает 50%.

Для кабелей с полиэтиленовой изоляцией на время ликвидации послеаварийного режима допускается перегрузка до 10%, а для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией - до 15% от допустимой на время максимумов нагрузки длительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 суток, если нагрузка в остальное время послеаварийного периода не превышает допустимой.

С учетом допустимой перегрузки допустимый расчетный ток можно найти по выражению

                                          .                                                 (9.89)

Отметим, что кабели напряжением 20 кВ и выше перегрузок не допускают.

Некоторые электроприемники характеризуются повторно-кратковременными режимами работы, где рабочий режим работы чередуется с нерабочим. Соответственно также чередуются процессы нагревания и охлаждения проводников, питающих такие электроприемники. При этом допустимый ток  проводников может быть увеличен по сравнению с непрерывным режимом работы. Допустимые расчетные токи в проводниках при повторно-кратковременных нагрузках определяют специальными методами, в частности по следующей формуле

                                                                                       (9.90)

где ПВ= - продолжительность включения; - продолжительность рабочего периода; - продолжительность цикла.

В общем случае с учетом всех поправочных коэффициентов, перегрузок, режимов работы допустимый расчетный ток для конкретных условий можно найти по формуле

                                                .                                    (9.91)

Именно по этому току оценивается выполнение условия (9.86) при выборе сечения проводника по условию нагревания.

В заключении отметим, что выбору по условию нагревания подлежат проводники любых линий электропередачи без исключения.