ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДИКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ
ПРОЕКТНЫХ РАБОТ
Проверка КЛ по нагрузке.
Для расчета необходимо определить расчетную нагрузку (Iр). Выполняется как для
0,4кВ, так и для 10кВ.
Ip
Pp
3U л cos
Пример Рр=188 кВт, cosφ=0,92
Ip
188кВт
310,5 А
3 * 0,38кВ * 0,92
Далее по ПУЭ смотрим допустимые токи для проводников. Различные таблицы в гл.1.3. в
зависимости от типа проводников. Выбираем ближайшее большее сечение.
Проверка по экономической плотности тока.
Экономически целесообразное сечение определяется по формуле
S
I
; J эк - экономическая плотность тока определяется по табл. 1.3.36 ПУЭ,
J эк
I - расчетный ток в часы максимума системы.
Принимается ближайшее стандартное сечение.
По экономической плотности тока не проверяются (ПУЭ 1.3.28):
- сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1кВ при числе часов
использования максимума нагрузки (τ) до 4000-5000;
- ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1кВ, а также
осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
- сети временных сооружений, а также устройства со сроком эксплуатации 3-5 лет.
Проверка по термической устойчивости к токам КЗ.
Осуществляется в электроустановках выше 1кВ для токопроводов, кабелей и
других проводников.
Чрезмерное повышение температуры может привести к выжиганию изоляции,
разрушению контактов и даже их расплавлению, несмотря на кратковременность процесса
КЗ. После отключения поврежденного участка прохождение тока КЗ прекращается,
токоведущие части остывают.
Термическую стойкость обычно проверяют определением минимально
допустимого сечения по условию допустимого нагрева при КЗ:
1
Fmin В К / СТ (мм2);
BK I п20 (t отк Т а ) - тепловой импульс тока КЗ (А2*с);
tотк=tз+tв (с)
tз – время действия релейной защиты;
tв – время срабатывания выключателя;
I п 0 - начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ.
СТ – коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ. Его рекомендуемые
значения:
Шины медные
171
Шины алюминиевые
88
Кабели до 10кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами
85
Кабели и провода с ПВХ изоляцией, алюминиевыми жилами
75
Тоже с полиэтиленовой изоляцией
65
Неизолированные провода А, АС
90
См. табл. 8.3 РД-153-34.0-20.527-98 Руководящие материалы по расчету токов короткого замыкания и выбору
электрооборудования.
Значения постоянной времени затухания апериодической составляющей тока КЗ и
ударного коэффициента.
Место КЗ
Та,с
kу
Выводы явнополюсного гидрогенератора:
без успокоительной обмотки
0,2
1,95
с успокоительной обмоткой
0,13
1,93
Выводы турбогенераторов мощностью, МВт:
12-60
0,161,94100-1000
0,25
1,955
0,4-0,54
1,9751,98
За блоком генератор-трансформатор при мощности генератора,
МВт:
60
0,15
1,935
100-200
0,26
1,965
300
0,32
1,977
За воздушными линиями напряжением, кВ
35-110
0,02
1,608
220
0,03
1,717
За понижающим трансформатором мощностью, МВА
80
0,06
1,85
32-63
0,05
1,82
менее 32
0,045
1,8
Распределительные сети 6-10 кВ
0,01
1,369
Кроме вышеприведенной существует упрощенная методика выбора кабеля по таблицам
допустимых токов односекундного короткого замыкания для кабелей (см. Приложение,
таблица 3)
2
Пример:
Bk=(10000А)2*((0,5с+0,1с)+0,01с)=61*106 А2с;
Fmin=
61*106 А 2с
=91,88мм2. Далее в зависимости от решаемой задачи либо
85
проверяем проходит ли у нас выбранный кабель, либо выбираем ближайшее большее
сечение.
Выбор кабелей по отключающей способности защитных аппаратов.
Выбирается минимально допустимое сечение кабеля, при котором при заданных других
параметрах срабатывает мгновенный расцепитель автоматического выключателя.
Пример:
Даны сопротивления:
Zт=0,009 Ом – трансформатора
Zпк=0,015 Ом – переходное контактов
Длина линии 85 м
Iмг.р=6400А – ток мгновенного расцепителя автоматического выключателя
На первом этапе необходимо определить Zкл – сопротивление петли фаза ноль
выбираемого кабеля.
И долее, исходя из длины и таблицы сопротивлений кабелей, определить минимальное
сечение.
Zкл=U/Iмг.р.- Zт- Zпк=220/6400-0,009-0,015=0,0104 Ом
Zуд`= Zкл/L=0,0104/0,085=0,122 Ом/км – максимальное удельное сопротивление,
обеспечивающее достаточную величину тока однофазного КЗ в конце защищаемой линии.
Отсюда, зная удельное сопротивление петли фаза ноль выбираем кабель стандартного
сечения. В нашем случае потребуется несколько кабелей. Так, например, у медного кабеля
сопротивлением 185 мм2 Zуд=0,4 Ом/км, отсюда можно определить требуемое количество
кабелей заданного сечения
N= Zуд/ Zуд`= 0,4/0,122=3,28 → Требуется 4 медных кабеля сечением 4х185.
Выбор кабелей по потере напряжения.
Применяется для линий 0,4кВ и 0,22кВ. Существуют специальные таблицы, где
представлены ряды чисел в размерности %/кВт*км. С помощью данных таблиц можно
выбрать кабель по допустимые потери напряжения. (Для линий 0,4кВ от РУ ТП это
обычно 5%.) Либо зная сечения кабеля определить потерю напряжения при заданной
нагрузке и длине (момент).
3
Потеря напряжения в трехфазной кабельной линии 380В, %/кВт*км
При коэффициенте мощности
Материал
Номинальное
жилы
сечение, мм2
0,70
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1,00
1
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
13,0
8,72
5,28
3,29
2,18
1,33
0,879
0,559
0,419
0,314
0,240
0,181
0,152
0,127
0,113
0,100
8,92
5,61
3,75
2,27
1,42
0,933
0,682
0,487
0,363
0,277
0,230
0,187
0,160
0,133
13,0
8,71
5,27
3,28
2,17
1,32
0,872
0,552
0,413
0,308
0,233
0,175
0,140
0,122
0,108
0,090
8,91
5,60
3,74
2,26
1,42
0,926
0,676
0,481
0,356
0,272
0,224
0,182
0,155
0,128
13,0
8,70
5,26
3,27
2,16
1,32
0,886
0,546
0,407
0,302
0,228
0,169
0,140
0,116
0,102
0,085
8,90
5,59
3,73
2,26
1,41
0,920
0,670
0,475
0,351
0,260
0,218
0,176
0,140
0,122
13,0
8,69
5,25
3,26
2,16
1,31
0,860
0,540
0,401
0,297
0,222
0,164
0,135
0,111
0,097
0,079
8,89
5,58
3,73
2,25
1,40
0,914
0,664
0,470
0,345
0,261
0,213
0,170
0,143
0,117
13,0
8,68
5,24
3,25
2,15
1,30
0,853
0,534
0,395
0,291
0,216
0,158
0,129
0,105
0,091
0,074
8,88
5,57
3,72
2,24
1,39
0,908
0,658
0,464
0,339
0,255
0,207
0,165
0,138
0,111
13,0
8,67
5,23
3,24
2,14
1,30
0,846
0,527
0,389
0,284
0,210
0,152
0,123
0,099
0,085
0,067
8,87
5,56
3,71
2,24
1,39
0,901
0,652
0,457
0,333
0,240
0,201
0,159
0,132
0,104
13,0
8,65
5,21
3,22
2,12
1,26
0,831
0,512
0,374
0,270
0,196
0,138
0,109
0,085
0,071
0,054
8,85
5,54
3,69
2,22
1,37
0,886
0,637
0,443
0,319
0,235
0,187
0,145
0,118
0,092
Медь
Алюминий
На основании 9-22 Справочник по проектированию электроснабжения городов. В.А. Козлов 1986 г.
4
Потеря напряжения в двухпроводной линии постоянного
тока или двухпроводной линии переменного тока
при cosφ=1,0
Материал
проводника Номинальное
или жилы сечение, мм2
кабеля
Медь
Алюминий
1
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
При номинальном напряжении, В
220
127
110
%/кВт*км
77,7
233,0
311,0
51,7
155,0
206,0
31,1
93,3
125,0
19,2
57,9
76,8
12,7
38,1
50,6
7,61
22,8
30,4
4,96
14,9
19,8
3,06
9,18
12,2
2,23
6,69
8,93
1,61
4,83
6,45
1,16
3,48
4,63
0,827
2,48
3,31
52,8
158,0
213,0
33,1
99,3
132,0
22,0
66,0
88,0
13,2
39,6
52,8
8,18
24,5
32,7
5,29
15,9
21,2
3,80
11,4
15,2
2,64
7,92
10,6
1,90
5,70
7,60
1,45
4,35
5,62
1,15
3,45
4,46
48
1,63
1,08
0,653
0,403
0,265
0,160
0,104
0,0642
0,0468
0,0338
0,0243
0,0173
1,11
0,693
0,462
0,277
0,172
0,111
0,0798
0,0555
0,0400
0,0236
-
36
24
%/кВт*м
2,90
6,52
1,93
4,32
1,16
2,61
0,717
1,61
0,472
1,06
0,284
0,640
0,185
0,416
0,114
0,257
0,0833 0,187
0,0602 0,135
0,0432 0,0972
0,0309 0,0692
1,97
4,44
1,23
2,77
0,823
1,86
0,494
1,11
0,306
0,688
0,198
0,444
0,142
0,319
0,0987 0,222
0,0710 0,160
0,0416 0,0944
-
12
26,1
17,3
10,4
6,44
4,24
2,56
1,66
1,03
0,749
0,541
0,389
0,277
17,8
11,1
7,44
4,43
2,75
1,78
1,28
0,888
0,640
0,378
-
5
Полное расчетное сопротивление цепи
фаза-ноль для 4х жильных кабелей
в пластмассовой оболочке.
Таблица 1
Сечение
для кабеля,
мм2
4х2,5
3х4+1х2,5
4х4
3х6+1х4
4х6
3х10+1х6
4х10
3х16+1х10
4х16
3х25+1х16
4х25
3х35+1х16
4х35
3х50+1х25
4х50
3х70+1х25
3х70+1х35
4х70
3х95+1х35
3х95+1х50
4х95
3х120+1х35
3х120+1х70
4х120
3х150+1х50
4х150
3х185+1х50
3х185+1х70
4х185
4х240
Сопротивление, Ом/км
Материал жилы
Zфазы
14,75
9,2
9,2
6,15
6,15
3,68
3,68
2,30
2,30
1,47
1,47
1,05
1,05
0,74
0,74
0,527
0,527
0,527
0,388
0,388
0,388
0,308
0,308
0,308
0,246
0,246
0,2
0,2
0,2
0,153
Алюминий
Zнуля
14,75
14,75
9,2
9,2
6,15
6,15
3,68
3,68
2,30
2,30
1,47
2,30
1,05
1,47
0,74
1,47
1,05
0,527
1,05
0,74
0,388
1,05
0,527
0,308
0,74
0,246
0,74
0,527
0,2
0,153
Zц
29,5
23,95
18,4
15,35
12,3
9,83
7,36
5,98
4,6
3,77
2,94
3,35
2,10
2,21
1,48
1,997
1,577
1,054
1,438
1,128
0,776
1,358
0,835
0,616
0,986
0,492
0,94
0,727
0,4
0,306
Zфазы
8,73
5,47
5,47
3,64
3,64
2,17
2,17
1,37
1,37
0,873
0,873
0,625
0,625
0,436
0,436
0,313
0,313
0,313
0,23
0,23
0,23
0,181
0,181
0,181
0,146
0,146
0,122
0,122
0,122
0,09
Медь
Zнуля
8,73
8,73
5,47
5,47
3,64
3,64
2,17
2,17
1,37
1,37
0,873
1,37
0,625
0,873
0,436
0,873
0,625
0,313
0,625
0,436
0,23
0,625
0,313
0,181
0,436
0,146
0,436
0,313
0,122
0,09
Zц
17,46
14,2
10,94
9,11
7,28
5,81
4,34
3,54
2,74
2,243
2,746
1,995
1,25
1,309
0,872
1,186
0,938
0,626
0,855
0,666
0,46
0,806
0,494
0,362
0,582
0,292
0,558
0,435
0,244
0,18
6
Расчетные сопротивления
обмоток трансформаторов по ГОСТ 11920-73 и
ГОСТ 12022-76 при вторичном напряжении 400/230В
Таблица 2
Zт/3, Ом
Схема соединения трансформатора
Y,/Yo
∆/Yo
6-10
1,036
0,302
6-10
0,649
0,187
6-10
0,412
0,12
20-35
0,379
0,139
100
6-10
0,259
0,0754
20-35
0,283
0,109
160
6-10
0,162
0,047
20-35
0,159
0,068
250
6-10
0,104
0,03
20-35
0,102
0,0433
400
6-10
0,065
0,019
20-35
0,063
630
6-10
0,043
0,014
20-35
0,04
1000
6-10
0,027
0,009
20-35
0,0256
0,0107
1600
6-10
0,013
0,0055
20-35
0,017
0,0065
2500
6-10
0,0036
Переходное сопротивление контактов обычно принимается 0,015-0,02 Ом.
И. Ф. Шаповалов, «Справочник по расчету электрических сетей», 1986 г.
Мощность
трансформатора,
кВА
25
40
63
Первичное
напряжение, кВ
7
Допустимые токи односекундного короткого замыкания для кабелей
Таблица 3
Допустимый ток односекундного короткого замыкания кабелей,
кА, с изоляцией
Номинальное сечение
жилы, мм2
1,5
2,5
4,0
6,0
10,0
16,0
25,0
35,0
50,0
70,0
95,0
120,0
150,0
185,0
240,0
из поливинилхлоридного
пластиката
из сшитого полиэтилена
с медной
жилой
с алюминиевой
жилой
с медной
жилой
с алюминиевой
жилой
0,17
0,27
0,43
0,65
1,09
1,74
2,78
3,86
5,23
7,54
10,48
13,21
16,30
20,39
26,80
0,18
0,29
0,42
0,70
1,13
1,81
2,50
3,38
4,95
6,86
8,66
10,64
13,37
17,54
0,21
0,34
0,54
0,81
1,36
2,16
3,46
4,80
6,50
9,38
13,03
16,43
20,26
25,35
33,32
0,22
0,36
0,52
0,87
1,40
2,24
3,09
4,18
6,12
8,48
10,71
13,16
16,53
21,70
Допустимые токи односекундного короткого замыкания в медных экранах.
Таблица 4
Номинальное сечение медного экрана, мм2 Ток односекундного короткого замыкания,
кА, не более
16
3,3
25
5,1
35
7,1
50
10,2
70
14,2
Токи короткого замыкания рассчитаны при температуре жилы до начала короткого
замыкания 900 С и предельной температуре жилы при коротком замыкании 2500 C. По
данным ОАО «Электрокабель»
При продолжительности короткого замыкания, отличающейся от 1 с, значения токов
короткого замыкания, указанные в таблице, необходимо умножить на коэффициент
где τ – продолжительность короткого замыкания, с.
Максимальная продолжительность короткого замыкания не должна превышать 5 с.
8
Сопротивление кабелей
Активное сопротивление
жилы при 20° С, мОм/м
Сечение
алюминиевой
медной
жилы, мм
1
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
Индуктивное сопротивление, мОм/м
кабели с поясной
бумажной
изоляцией
18,5
12,5
12,5
7,4
0,104
7,81
4,63
0,095
5,21
3,09
0,09
3,12
1,84
0,073
1,95
1,16
0,0675
1,25
0,74
0,0662
0,894
0,53
0,0637
0,625
0,37
0,0625
0,447
0,265
0,612
0,329
0,195
0,0602
0,261
0,154
0,0602
0,208
0,124
0,0596
0,169
0,1
0,0596
0,13
0,077
0,0587
http://forca.ru/info/spravka/soprotivlenie-kabelei.html
три провода в трубе,
кабели с резиновой или
поливинилхлоридной
изоляцией
0,133
0,126
0,116
0,107
0,1
0 099
0,095
0,091
0,088
0,085
0.082
0,081
0,08
0,079
0,078
0,077
9
