Кабельные системы с СПЭ-изоляцией АББ - Нагрузочные характеристики Кабельные системы с СПЭ-изоляцией АББ

Страница 3 из 6

Кабели с СПЭ-изоляцией должны иметь жилы с сечением, отвечающим требованиям по пропускной способности.

Потери под нагрузкой в основном составляют омические потери в проводнике и металлическом экране. Непрерывная нагрузка на кабели с СПЭ-изоляцией может прилагаться вплоть до температуры проводника 90°С. Однако лучше ограничить рабочую температуру примерно 65°С для того, чтобы иметь запас по нагрузке, либо уменьшить потери, либо избежать возможной термической нестабильности.

Диэлектрические потери в СПЭ-изоляции возникают при работе кабеля даже без нагрузки и зависят от значения приложенного рабочего напряжения. Диэлектрические потери в кабелях с СПЭ-изоляцией меньше чем в кабелях с изоляцией из этилпропиленовой резины или бумаго-пропитанной изоляцией.

В таблицах 1 и 2 приведены длительно допустимые токи для одножильного кабеля. Расчет длительно допустимых токов произведен согласно МЭК 60287 при соблюдений следующих условий:

Одна трехфазная группа одножильных кабелей

Температура грунта 20°С

Температура окружающего воздуха .. 35°С

Глубина прокладкиL 1,0 м

Расстояние «5» между осями кабелей,

проложенными в плоскости 70 мм + De ,

где De - диаметр кабеля

Термическое сопротивление грунта ..1,0 К-м/Вт

Поправочные коэффициенты для одножильных кабелей приведены в таблицах 3-10.

Длительно допустимый ток, А

Таблица 1

Номинальное напряжение 110-550 кВ. алюминиевая жила - сечение экрана 95 мм

	Кабели, проложенные в земле								Кабели, проложенные в воздухе
Сечение жилы мм²	в плоскости •••				треугольником				в плоскости •• •				треугольником
	Транс- позиция экранов		Зазе- мление с двух сторон		Транс- позиция экранов		Зазе- мление с двух сторон		Транс- позиция экранов		Зазе- мление с двух сторон		Транс- позиция экранов		Зазе- мление с двух сторон
	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С
300	415	495	365	445	395	475	385	460	465	625	415	565	410	550	400	540
400	470	565	410	500	450	540	435	525	535	715	470	640	475	640	460	625
500	540	645	455	555	515	620	490	595	620	835	530	725	550	745	530	720
630	620	740	500	610	590	710	550	670	730	975	595	820	640	865	605	830
800	700	845	540	665	670	805	610	745	840	1130	660	910	735	995	685	940
1000	785	950	585	720	745	900	670	820	960	1295	720	1005	830	1135	765	1055
1200	850	1025	610	755	805	970	710	870	1055	1420	765	1070	905	1235	825	1140
1400	910	1100	635	785	855	1040	745	915	1140	1545	805	1125	975	1335	880	1220
1600	960	1165	655	815	900	1095	775	955	1220	1650	835	1170	1035	1420	925	1285
2000	1050	1275	685	855	975	1190	820	1015	1355	1840	885	1250	1140	1570	1000	1395

Таблица 2

Номинальное напряжение 110-550 кВ, медная жила - сечение экрана 95 мм², при сечении жилы 1200 мм² и больше - жила сегментная

	Кабели, проложенные в земле								Кабели, проложенные в воздухе
Сечение жилы мм²	в плоскости •••				треугольником				в плоскости • • •				треугольником
	Транс- позиция экранов		Заземление с д вух сторон		Транс- позиция экранов		Заземление с двух сторон		Транс- позиция экранов		Заземление с двух сторон		Транс- позиция экранов		Заземление с двух сторон
	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С	65‘С	90‘С
300	530	640	440	535	505	610	480	580	600	805	500	685	525	710	500	685
400	600	720	485	595	575	690	540	650	680	915	565	775	605	820	575	785
500	685	825	530	650	655	785	600	730	790	1060	625	860	695	945	650	895
630	780	940	570	705	740	890	660	810	915	1235	685	950	800	1085	735	1010
800	870	1055	610	755	825	995	720	885	1045	1415	745	1040	905	1235	815	1130
1000	960	1165	645	800	900	1095	770	950	1175	1590	800	1125	1005	1380	895	1245
1200	1115	1345	690	860	1060	1280	855	1055	1395	1880	880	1240	1210	1650	1025	1425
1400	1205	1455	715	890	1145	1385	895	1110	1530	2065	920	1300	1320	1800	1090	1525
1600	1280	1550	735	920	1215	1470	930	1155	1655	2235	960	1355	1420	1940	1150	1615
2000	1410	1705	765	955	1320	1605	980	1220	1845	2500	1000	1425	1565	2145	1230	1740
2500	1540	1875	795	1000	1445	1755	1025	1285	2095	2845	1065	1515	1750	2410	1330	1890
3000	1640	1995	820	1025	1530	1865	1055	1330	2280	3105	1100	1575	1885	2600	1400	1990

Поправочные коэффициенты

Поправочный коэффициент на сечение экрана

Применяется к одножильным кабелям, проложенным в плоскости или треугольником с заземлением экрана с двух сторон.

При заземлении с одной стороны

или при транспозиции экранов

поправочный коэффициент на сечение экрана

не применяется.

Таблица 3 110-500 кВ, сечение экрана 95 мм²

Поправочный коэффициент на сечение экрана
Жила, мм²		Медный экран, мм 2
AL	Си	25	35	50	95	150	240	300
300		1,02	1,02	1,01	1	0,99	0,98	0,97
500	300	1,03	1,03	1,02	1	0,98	0,96	0,96
800	500	1,05	1,04	1,03	1	0,97	0,94	0,94
1200	630	1,06	1,05	1,04	1	0,97	0,93	0,92
2000	800	1,07	1,06	1,04	1	0,96	0,92	0,91
	1200	1,12	1,10	1,07	1	0,94	0,89	0,88
	2000	1,16	1,13	1,09	1	0,93	0,87	0,86
	3000	1,17	1,14	1,10	1	0,93	0,87	0,85

1 мм² медного экрана эквивалентен: 1,66 мм² алюминиевой оболочки

12,40 мм² свинцовой оболочки

Поправочные коэффициенты при прокладке в земле

Таблица 4

Поправочный коэффициент на глубину прокладки
Глубина прокладки,м	Поправочный коэффициент
0,50	1,10
0,70	1,05
0,90	1,01
1,00	1,00
1,20	0,98
1,50	0,95

Таблица 5

Поправочный коэффициент на температуру грунта
Температура жилы, 'С	Температура почвы, ’С
Температура жилы, 'С	10	15	20	25	30	35	40	45
90	1,07	1,04	1	0,96	0,93	0,89	0,84	0,80
65	1,11	1,05	1	0,94	0,88	0,82	0,74	0,66

Таблица 6

Поправочный коэффициент на термическое удельное сопротивление грунта

Терм, удельное сопротивление, К-м/Вт

0,7

1,0

1,2

1.5

2,0

2,5

3,0

Поправочный

коэффициент

1,14

1,00

0,93

0,84

0,74

0,67

0,61

Таблица 7

Поправочный коэффициент на межфазное расстояние Групповая прокладка в плоскости с транспозицией экранов или заземлением с одной стороны
Диаметр кабеля, мм	Межфазное расстояние, мм
Диаметр кабеля, мм	De	De+70	250	300	350	400
менее 80	0,93	1,0	1,05	1,07	1,08	1,09
81 -110	0,93	1,0	1,04	1,06	1,08	1,09
111 -140	0,93	1,0	1,03	1,06	1,08	1,11

межфазное расстояние

Таблица 8

Поправочный коэффициент для групповой прокладки кабелей в земле
Расстояние СС между группами, мм	Число групп
Расстояние СС между группами, мм	1	2	3	4	5	6	7	8	9
100	1	0,76	0,67	0,59	0,55	0,51	0,49	0,47	0,46
200	1	0,81	0,71	0,65	0,61	0,49	0,56	0,53	0,52
400	1	0,85	0,77	0,72	0,69	0,66	0,64	0,63	0,62
600	1	0,88	0,81	0,77	0,74	0,72	0,71	0,70	0,69
800	1	0,90	0,84	0,81	0,79	0,77	0,76	0,75	0,75
2000	1	0,96	0,93	0,92	0,91	0,91	0,91	0,90	0,90

для групповой прокладки кабелей в земле

Поправочный коэффициент при прокладке в земле в трубах

Поправочный коэффициент для одножильных кабелей, частично проложенных в отдельных трубах, применяется только тогда, когда участок кабельной линии между точками заземления экрана частично проложен в трубах, при следующих условиях:

кабели проложены треугольником на большей части участка;

трубы проложены в плоскости;

длина, проложенная в трубах, составляет менее 10% участка между точками заземления;

каждый кабель в отдельной трубе;

Таблица 10

Поправочный коэффициент на температуру окружающего воздуха
Температура воздуха, ’С	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55
Поправочный коэффициент	1,28	1,24	1,19	1,15	1,10	1,05	1,0	0,95	0,89	0,83	0,77

диаметр трубы в два раза больше диаметра кабеля.

Поправочный коэффициент при прокладке на воздухе

Таблица 9

Поправочный коэффициент для кабелей, проложенных в трубах в земле
Одножильные	Одножильные	Одножильные
кабели, частично проложенные в отдельных трубах	кабели в отдельных трубах	кабели в общей трубе

0,94	0,90	0,90

Пример использования поправочных коэффициентов

Две группы кабелей с СПЭ-изоляцией на напряжение 220 кВ с алюминиевыми жилами 1х500/150 мм², проложенные в земле треугольником, с транспозицией экранов. Температура жилы 90°С.

В таблице 2 приводится номинальный ток 620 А

без поправки.		Таблица	Поправочный коэффициент
Ном.ток	620 А	2
Сечение экрана	150 мм²	3	0,98
Глубина прокладки	1,5 м	4	0,95
Температура грунта	30°С	5	0,93
Термическое удельное сопротивление грунта	1,5 Км/Вт	6	0,84
Расстояние между группами (2 группы)	400 мм	8	0,85

Скорректированный номинальный ток на группу

620 х 0,98 х 0,95 х 0,93 х 0,84 х 0,85 = 383 А

Следует отметить, что поправочные коэффициенты дают хорошие ориентировочные данные при проектировании будущих цепей. Как только будет определена конфигурация цепи, следует провести точный расчет

Режим перегрузки

Кабель с СПЭ-изоляцией может подвергаться перегрузкам с температурой свыше 90°С, но как можно реже, при этом температура жилы может достигать 105°С. Отдельные аварийные перегрузки не повлияют значительно на срок службы кабеля. Тем не менее, частота и длительность таких перегрузок должны быть сведены к минимуму. Циклические и аварийные значения можно рассчитать по МЭК 60853.

Токи короткого замыкания

Максимально допустимые температуры жилы и экрана/металлической оболочки в условиях короткого замыкания определяются с учетом прилегающей изоляции и материала оболочки.

Это устанавливается МЭК 61443 "Предельные значения температуры короткого замыкания электрических кабелей на номинальное напряжение свыше 30 кВ (Um = 36 кВ)".

При выборе способа крепления кабеля следует принимать во внимание динамические силы возникающие при КЗ между фазами.

Максимальные токи короткого замыкания по термической стойкости

Нагрев, возникающий во время короткого замыкания, определяют по величине и длительности тока короткого замыкания. При проектировании применяют ток эквивалентный току короткого замыкания длительностью 1с в соответствии с нижеприведенной формулой. Эта формула применима для длительности короткого замыкания от 0,2 до 5 с.

где 1кз - ток короткого замыкания в течение tK3 кА I1 - ток короткого замыкания в течение 1 с Значения 1-сек. тока КЗ указаны в таблице 11 для жилы и в таблице 12 для металлического экрана.

tK3 - длительность короткого замыкания, с

Для кабеля с СПЭ-изоляцией максимально допустимая температура жилы при коротком замыкании составляет 250°С.

Таблица 11

Макс. ток короткого замыкания по жиле в течение 1 с, кА
Сечение жилы, 2 ММ	Температура жилы до короткого замыкания
	Алюминиевая жила		Медная жила
	65'С	90‘С	65‘С	90‘С
25	2,6	2,4	3,9	3,6
35	3,6	3,3	5,5	5,0
50	5,2	4,7	7,8	7,2
70	7,2	6,6	11,0	10,0
95	9,8	9,0	14,9	13,6
120	12,4	11,3	18,8	17,2
150	15,5	14,2	23,5	21,5
185	19,2	17,5	29,0	26,5
240	24,8	22,7	37,6	34,5
300	31,1	28,3	47,0	42,9
400	41,4	37,8	62,7	57,2
500	51,8	47,2	78,4	71,5
630	65,2	59,5	98,7	90,1
800	82,8	75,6	125	114
1000	104	94,5	157	143
1200	124	113	188	172
1400	145	132	219	200
1600	166	151	251	229
2000	207	189	313	286
на мм 2	0,104	0,0945	0,157	0,143

Температура медного экрана может достигать 250°С, не повреждая материал прилегающей изоляции.

При начальной температуре 50°С это соответствует плотности тока 165 А/мм² в течение 1 с. (В других условиях допускаются повышенные и пониженные плотности тока).

Температура для свинцовых оболочек при коротком замыкании ограничена 210°С. При начальной температуре 50°С это соответствует плотности тока 28 А/мм² в течение 1 с.

Таблица 12

Макс. ток короткого замыкания по экрану в течение 1 с, кА
Сечение металлического экрана, мм		Температура экрана до короткого замыкания
Медный экран	Свинцовая оболочка	50‘С	70'С
16	94	2,6	2,4
25	147	4,1	3,8
35	206	5,8	5,4
50	295	8,3	7,7
95	560	16	15
150	884	25	23
300	1768	50	46
на мм² для меди		0,165	0,153
	на мм д ля свинца	0,028	0,026

Динамические силы при коротком замыкании

В случае короткого замыкания помимо термического фактора следует учитывать также динамические силы в кабеле.

Динамическое напряжение возникает вследствие динамического эффекта параллельно проложенных кабелей, проводящих ток.

Динамические силы между двумя проводниками можно рассчитать по формуле:

где F - макс. сила (Н/м)

1уд = 2,51кз (кА)

IK3 - ток короткого замыкания (кА)

5 - расстояние между осями кабелей (м)