Выбор коммутационных аппаратов и токоведущих частей распределительных устройств - Выбор кабелей по допустимому току

5.2 Выбор кабелей по допустимому току

Таблицы длительно допустимых токов для кабелей стандартных сечений составлены для случаев прокладки одиночного кабеля в земле, при температуре почвы +15оС, и для одиночного кабеля , проложено на открытом воздухе ,при температуре воздуха +25оС [3,9].
В том случае, когда условия прокладки и охлаждения кабелей отличаются от принятых, вводятся поправочные коэффициенты на число рядом проложенных в земле кабелей , таблица 5.3 и на температуру окружающей среды , таблица 5.4.
Таблица 5.3 - Поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле.

Таблица 5.4 - Поправочные коэффициенты на токи кабелей и шин в зависимости от температуры земли и воздуха.

Таким образом, условие выбора кабеля по допустимому току имеет вид
, (5.4)
где - количество параллельно работающих кабелей;
- допустимый ток одного кабеля.
Если потребители питаются по нескольким параллельным кабелям, то выбор кабелей необходимо производить по утяжеленному режиму, когда один из кабелей отключен, т.е.
, (5.5)
где - коэффициент аварийной перегрузки кабеля, который для кабелей с бумажной изоляцией берётся из таблицы 5.5.
Таблица 5.5 - Допустимые перегрузки кабелей с бумажной изоляцией напряжением до 10 кВ в аварийных режимах.

Коэффициент предварительной нагрузки,	Вид прокладки кабеля	Допустимая перегрузка по отношению к номинальной при длительности максимума , ч
		1	3	6
0,6	В земле	1,35	1,30	1,15
	В воздухе	1,25	1,15	1,10
	В трубах в земле	1,20	1,10	1,00
0,8	В земле	1,20	1,15	1,10
	В воздухе	1,15	1,10	1,05
	В трубах в земле	1,10	1,05	1,00

Если применяются кабели с полиэтиленовой изоляцией, то на время ликвидации послеаварийного режима допускается их перегрузка до 10%. Для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией допускается перегрузка до 15% от номинальной. При этом указанная перегрузка кабелей допускается на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6ч в сутки в течение 5 суток, если нагрузка в остальные периоды времени не превышает номинальной [3].

5.3 Примеры выбора и проверки кабелей
Пример 5.1 Выбрать кабель для питания электродвигателя собственных нужд ВАО 630М6 с . Кабель прокладывается внутри сырого канала с температурой окружающего воздуха . Начальное значение периодической составляющей тока КЗ от внешней сетиа от эквивалентного электродвигателя .
В цепи кабеля установлен выключатель ВМП-10-320 с . Полное время отключения КЗ .
Для питания электродвигателя, согласно таблице 5.1, принимаем трехжильный кабель марки ААШв, .
Экономическое сечение кабеля равно
,
где для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами, , согласно таблице 4.18.
Окончательно принимаем трехжильный кабель ААШв 3х50 мм2 с , в соответствии с таблицей 5.2.
Определим допустимый ток кабеля с учетом поправочного коэффициента на температуру окружающего воздуха.
Согласно таблице 5.4, для температуры окружающей среды и нормированной температуре жил 650С, коэффициент .
.
Для проверки кабеля на термическую стойкость определим квадратичный импульс тока КЗ . Согласно [2], при , квадратичный импульс тока КЗ определяется по выражению

где - постоянная времени апериодической составляющей тока эквивалентного электродвигателя, которая принимается в соответствии с [1];
- постоянная времени апериодической составляющей тока внешней сети, которая принимается в соответствии с таблицей 1.1;
- относительный тепловой импульс тока КЗ от периодической составляющей тока эквивалентного электродвигателя определяемый по кривой рисунка 1.3,а;
- относительный токовый импульс от эквивалентного электродвигателя, который определяется по кривым рисунка 1.3,б.
Для момента времени отключения КЗ по кривым рисунка 1.3 имеем . Тогда квадратичный импульс тока КЗ равен

Минимальное сечение кабеля по термической стойкости согласно (4.6)
,
где по таблице 4.2 для кабелей с алюминиевыми жилами напряжением до 10 кВ.
Так как , то принимаем к установке кабель сечением 120 мм2.

Пример 5.2 Выбрать кабель для питания потребителя с максимальной нагрузкой при напряжении и . B нормальном режиме работы питание потребителя осуществляется по двум кабелям, длиной 100 м каждый, резервирующими друг друга и проложенными в земле в одной траншее. Температура почвы . Продолжительность использования максимума нагрузки . В течение суток максимальная нагрузка продолжается 3 ч. Ток К3 на шинах 6 кВ, к которым подключены кабели . Время отключения К3 .
Определим рабочий ток в каждом кабеле в нормальном режиме работы:
.
При , согласно таблицы 4.18, для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами .
Экономическое сечение каждого из кабелей равно
.
Принимаем, в соответствии с таблицей 5.1, два трехжильных кабеля марки ААШв 3´185 мм2 с при температуре почвы +150С, согласно таблицы 5.2.
Определим действительный допустимый ток кабеля с учетом поправочного коэффициента на температуру почвы и коэффициента , учитывающего число рядом проложенных кабелей. Для температуры почвы +20оС и нормированной температуры жил кабеля +65оС поправочный коэффициент согласно таблице 5.4 равен 0,95. Коэффициент , учитывающий число рядом проложенных кабелей, согласно таблицы 5.3, равен 0,92 при расстоянии между кабелями в свету 200 мм.
.
При отключении одного кабеля в другом кабеле будет протекать ток равный

Допустимый ток одного кабеля с учетом аварийной перегрузки определим по формуле (5.5)
,
где – коэффициент аварийной перегрузки кабеля, который определяется по таблице 5.5 для и коэффициента предварительной нагрузки кабеля
.
Для кабеля проложенного в земле при коэффициенте и коэффициент аварийной перегрузки.
Фактическая перегрузка в часы максимума в форсированном режиме составляет
.
Таким образом, кабель сечением 3´185 мм2 не удовлетворяет условию нагрева в форсированном режиме.
Принимаем, согласно таблицы 5.2, два кабеля сечением 3´240 мм2 c допустимым током каждого кабеля .
Действительный допустимый ток одного кабеля с учетом поправочных коэффициентов и составляет
.
Коэффициент предварительной нагрузки кабеля равен
.
Для и ч согласно таблицы 5.5 коэффициент аварийной перегрузки .
Фактическая перегрузка в часы максимума в форсированном режиме составляет
,
что меньше допустимой перегрузки.
Окончательно принимаем для питания потребителя два кабеля типа ААШв 3´240 мм2.
Для проверки кабеля на термическую стойкость определим, согласно [3],ток КЗ за пучком из двух кабелей.
Результирующее сопротивление до шин 6 кВ, от которых питается по выбранным кабелям потребитель, составляет
.
Индуктивное и активное сопротивления кабелей равны
;
,
где и берутся из таблицы 5.2.
С учётом параллельного соединения кабелей полное результирующее сопротивление до места КЗ равно

.

Ток КЗ за пучком кабелей равен
.
По каждому кабелю протекает ток КЗ равный 5,54 кА.
Тепловой импульс тока КЗ при этом равен
.
Минимальное сечение кабеля по термической стойкости
.
Таким образом, принятые к установке кабели ААШв 3´240 мм2 термически стойкие.