Рабочее напряжение кабеля
Интернет-учебник по расчету кабельной продукции
Введение в расчет кабельной продукции
При расчёте, проектировании и изготовлении изоляции для электрооборудования должны быть обеспечены:
- требуемые электрические параметры (рабочее напряжение, ёмкость, индуктивность, активное сопротивление);
- требуемый срок службы при работе на рабочем напряжении;
- достаточная электрическая прочность при воздействии внутренних и грозовых (если это необходимо) перенапряжений;
- достаточная механическая прочность при всех возможных рабочих и аварийных нагрузках;
- требуемая надежность;
- минимальная стоимость;
- в ряде случаев — минимальные размеры и масса;
- технологичность изготовления;
- простота ремонта;
- безопасность обслуживания;
- экологическая безопасность.
В процессе эксплуатации изоляция электрооборудования подвергается электрическим воздействиям, которые можно классифицировать в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 1.
а). Выделяются длительно воздействующее рабочее напряжение при нормативных эксплуатационных условиях. Рабочее напряжение изоляторов (класс напряжения) определяется номинальным напряжением сети, в которой они эксплуатируются. Для каждого класса напряжения установлено допустимое значение наибольшего рабочего напряжения.
Таблица 1 — Допустимые значения наибольшего рабочего напряжения
Класс напряжения ( ), кВ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Наибольшее рабочее напряжение ( ), кВ | — резонансно заземленной (заземленной через дугогасящий реактор), когда возможны случаи длительной работы сети при наличии однофазного замыкания (КЗ) на землю. Ток КЗ в этом случае ограничен емкостным сопротивлением неповрежденных фаз относительно земли и компенсирующим действием дугогасящей катушки. При этом происходит смещение нейтрали на величину фазного напряжения Глухозаземленная нейтраль (эффективно заземленная) применяется в случае б). Внутренние перенапряжения, которые возникают при коммутационных и аварийных режимах. Для них характерна меньшая амплитуда по сравнению с атмосферными, но большая продолжительность. Амплитуды перенапряжений зависят от класса напряжения и режима нейтрали электрической сети. в). Грозовые перенапряжения. Отличаются большой амплитудой при кратковременном ее приложении к изоляторам. Характеристики перенапряжений1. Максимальное значение
2. Длительность воздействия. 3. Форма кривой напряжения. 4. Частота воздействия. 5. Ширина охвата сети (количество изоляционных конструкций, на которые одновременно воздействует перенапряжение). К режимным перенапряжениям относятся перенапряжения на разомкнутом конце односторонне включенной «холостой» линии, резонансные перенапряжения на основной частоте и вынужденных гармониках, феррорезонанс и параметрический резонанс. Величина кратности перенапряжений для них
Рисунок 1 — Классификация электрических воздействий на изоляцию электрооборудования Коммутационные перенапряжения обусловлены включением или отключением линии или элементов оборудования, замыканиями на землю или между фазами, отключениями коротких замыканий. (1_1/55.gif, img) и выше, длительность — один или несколько полупериодов промышленной частоты с наложенными колебаниями более высокой частоты. Характеристики перенапряжения подчиняются статистическим закономерностям. Например, вероятность появления перенапряжений с
Для k
На практике используется искусственное ограничение кратности перенапряжений включением в цепи: — нелинейных ограничителей перенапряжения (ОПН); ОПН на основе керамики с добавлением окиси цинка имеют высокую нелинейность вольт-амперной характеристики. Источник Классификация и маркировка силовых кабелейСиловые кабели удобно классифицироваться по номинальному напряжению, на которые они рассчитаны. Классификационными признаками могут служить также вид изоляции и конструктивные особенности кабелей. Все силовые кабели по номинальному рабочему напряжению можно условно разделить на две группы. В группу низкого напряжения включены кабели, предназначенные для работы в электрических сетях с изолированной нейтралью переменного напряжения 1, 3, 6, 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Эти же кабели могут быть использованы с заземленной нейтралью и в сетях постоянного тока. Такие кабели выпускаются с бумажной пропитанной, пластмассовой и резиновой изоляцией, причем наиболее перспективным видом изоляции является пластмассовая. Кабели с пластмассовой изоляцией более просты в изготовлении, удобны при монтаже и эксплуатации.
Производство силовых кабелей с пластмассовой изоляцией в настоящее время значительно расширяется. Силовые кабели с резиновой изоляцией выпускаются в ограниченном количестве. Кабели низкого напряжения в зависимости от назначения выпускаются в одножильном, двухжильном, трехжильном и четырехжильном исполнении. Одножильные и трехжильные кабели используются в сетях напряжением 1-35 кВ, двух- и четырехжильные кабели используются в сетях напряжением до 1 кВ. Четырехжильный кабель предназначен для четырехпроводных сетей переменного напряжения. Четвертая жила в нем является заземляющий или зануляющий, поэтому ее сечение, как правило, меньше сечения основных жил. Однако при прокладке кабелей во взрывоопасных помещениях и в некоторых других случаях сечение четвертой жилы выбирается равным сечению основных жил. В группу кабелей высокого напряжения включены кабели, предназначенные для работы в сетях переменного напряжения 110, 220, 330, 380, 500, 750 кВ и выше, а также кабели постоянного напряжения от +100 до +400 кВ и выше. Основная масса кабелей высокого напряжения в настоящее время изготовляется с пропитанной маслом бумажной изоляцией — это маслонаполненные кабели низкого и высокого давления. Высокая электрическая прочность изоляции этих кабелей обеспечивается избыточным давлением масла в них. Однако за рубежом получили также распространение газонаполненные кабели, в которых используется газ, как в виде изолирующей среды, так и для создания избыточного давления в изоляции. Кабели высокого напряжения с пластмассовой изоляцией являются наиболее перспек-тивными. Маркировка силовых кабелей обычно включает буквы, обозначающие материал, из которого изготовлены жилы, изоляция, оболочка, и тип защиты покрова. Маркировка кабелей высокого напряжения отражает также особенности его конструкции.
Медные токопроводящие жилы в маркировке кабелей не отмечаются специальной буквой, алюминиевая жила обозначается буквой А, стоящей в начале маркировки. Следующая буква маркировки кабеля обозначает материал изоляции, причем бумажная пропитанная изоляция не имеет буквенного обозначения, полиэтиленовая изоляция обозначается буквой П, поливинилхлоридная — буквой В, а резиновая изоляция — буквой Р. Далее следует буква, соответствующая типу защитной оболочки: А — алюминиевая, С — свинцовая, П — полиэтиленовый шланг, В — оболочка из поливинил хлорида, Р — резиновая оболочка. Последние буквы обозначают тип защитного покрова. Например, кабель марки СГ имеет медную жилу, бумажную пропитанную изоляцию, свинцовую оболочку, защитные покровы отсутствуют. Кабель марки АПаШв имеет алюминиевую жилу, изоляцию из полиэтилена, алюминиевую оболочку и шланг из поливинилхлоридного пластиката. Маслонаполненные кабели в своей маркировке содержат букву М (в отличие от газонаполненных — буква Г), а также букву, обозначающую характеристику давления масла в кабеле и связанные с этим особенности конструкции. Например, кабель марки МНС — это кабель маслонаполненный, низкого давления, в свинцовой оболочке с упрочняющим и защитным покровом или кабель марки МВДТ — маслонаполненный кабель высокого давления в стальном трубопроводе. Условные обозначения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена Источник 4.2. КАБЕЛИ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ ОБЩЕГО ПРИМЕНЕНИЯ НА НАПРЯЖЕНИЯ 0,66; 1 И 3 КВКабели этой группы выпускаются с числом жил от 1 до 5. Наибольшее применение получили кабели низкого напряжения общего назначения следующих марок:АПВГ, АВВГ, ВВГ, АВВГз, ВВГз, АВБбШв, ВБбШв, выпускаемые в соответствмм с ГОСТ 18442-80. Медные жилы сечением до 16 мм 2 выпускаются однопроволочными, сечением 25 . 50 мм 2 — одно-и многопроволочными, сечением 70. 40 мм 2 — многопроволочными. Алюминиевые жилы сечением до 50 мм 2 изготавливают однопроволочными, 70. 240 мм 2 — одно- и мнгопроволочными. Одножильные бронированные кабели сечением 4 мм 2 и более предназначены для работы в сетях постоянного тока. Одножильные кабели изготовляют с круглыми жилами. Двух- и трехжильные кабели выпускаются с жилами одинакового сечения. Они могут также иметь заземляющую жилу. Жилы кабелей сечением до 16 мм 2 изготавливаются круглыми, 25. 35 мм 2 — секторными или сегментными, сечением 50. 240 мм 2 — секторными или сегментными. В таблице 4.2.2 приведены типы одно- и многопроволочных токопроводящих жил. Таблица 4.2.2 Типы одно- и многопроволочных токопроводящих жил
Четырехжильные кабели выпускаются с жилами одинакового сечения или с нулевой жилай меньшего сечения. Как и для трехжильных кабелей, жилы кабелей сечением до 16 мм 2 изготавливаются круглыми, жилы сечением 25. 35 мм 2 — круглыми, секторными или сегментными, сечением 50. 240 мм 2 — секторными или сегментными. Пятижильные кабели имеют четыре жилы одинакового сечения, а пятая жила имеет меньшее сечение. (таблица 4.2.3) Таблица 4.2.3 Сечения жил пятижильного кабеля (4 одинаковых +1)
Многопроволочные секторные и сегментные жилы уплотняют.На жилы накладывают изоляцию из ПЭ, самозатухающего или вулканизированного ПЭ или ПВХ пластиката. Изолированные жилы имеют отличительную расцветку или цифровую маркировку, нанесенную на расстоянии друг от друга не более 35 мм. Как правило, изоляция заземляющей жилы имеет желто-зеленую расцветку или маркировку 0. Нулевая жила имеет голубую или светлосинюю расцветку. Изолированные жилы скручиваются с заполнением из ПВХ пластиката или ПЭ, непропитанной кабельной пряжи или стеклопряжи. Кабели на напряжение до 1 кВ могут выполняться без заполнителей. На рис.4.1 изображены кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ ( по каталогу фирмы ‘Агрокабель’). Рис. 4.1. Кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ Изолированные и скрученные жилы кабелей с ПВХ оболочкой, как правило, обматывают двумя лентами ПВХ пластиката ПЭ или ПЭТФ или одной лентой прорезиненной ткани, а поверху накладывают ПВХ оболочку. При изготовлении кабелей других типов поверх изолированных и скрученных жил накладывают поясную изоляцию из выпрессованного ПВХ пластиката или прорезиненной ткани, или ПЭ лент, или ПВХ лент и крепированной битумированной бумаги толщиной не менее 0,9 мм, или ленты из ПЭТФ пленки. Поверх поясной изоляции кабелей накладывают оболочки; алюминиевую, сварную стальную гофрированную, ПВХ, ПЭ или броню из стальных лент. Таблица 4.2.4 Марки, элементы конструкции и области применения
П р и м е ч а н и е: В таблице приведены общепринятые обозначения: А — алюминий, М — медь, П — полиэтилен, В — ПВХ пластикат пониженной горючести. Марки и технические данные кабелей с пластмассовой изоляцией общего применения на напряжения 0,66; 1 и 3 кВ приведены в таблице 4.2.5. Таблица 4.2.5 Технические данные кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжения 0,66, 1 и 3 кВ
П р и м е ч а н и е: * — только трехжильные кабели Наибольшее значение номинального сечения основных жил четырехжильных кабелей составляет 185 мм 2 . Номинальные значения сечений основных жил кабелей и соответствующие им значения сечений нулевых жил и жил заземления приведены ниже. Таблица 4.2.6 Номинальные сечения основных, нулевых и заземляющих жил кабелей, мм 2
Далее приведены значения наружных диаметров и масс кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжения 0,66 и 1 кВ. Таблица 4.2.7 Наружные диаметры и массы кабелей на напряжение 0,66 кВ
Таблица 4.2.8 Наружные диаметры и массы кабелей на напряжение 1 кВ
ЭЛЕКРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КАБЕЛЕЙ Кабели должны испытываться переменным напряжением частотой 50 Гц в течении 10 минут испытательным напряжением, значения которого приведены в таблице 4.2.9. После прокладки и монтажа кабелей с пластмассовой изоляцией кабельная линия на напряжение 0,66 кВ испытывается напряжением 3,5 кВ, кабельные линии на напряжение 1 кВ — напряжением 5 кВ, а кабельные линии на напряжение 3 кВ — напряжением 15 кВ в течение 10 минут. Электрическое сопротивление изоляции кабелей с пластмассовой изоляцией, пересчитанное на 1 км длины и температуру 20 °G должно находиться в пределах значений, приведенных в таблице 4.2.10. Электрическое сопротивление жил постоянному току, пересчитанное на 1 мм2 номинального сечения должно находиться в пределах значений, приведенных в таблице 4.2.11. Таблица 4.2.9 Испытательные напряжения кабелей
Таблица 4.2.10 Электрическое сопротивление изоляции кабелей
Таблица 4.2.11 Электрическое сопротивление жил кабелей постоянному току
Допустимые температуры эксплуатации кабелей должны находится в пределах значений указанных в таблице. Таблица 4.2.12 Допустимые температуры эксплуатации кабелей
Допускаются следующие сроки хранения кабелей: Источник  Специалисты, работающие в области электрики и электромонтажа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, а изоляция неповрежденных фаз подвергается длительному воздействию линейного напряжения сети 
.
110 кВ. Нейтраль считается эффективно заземленной, если при одно- или двухфазном замыкание на землю в любой точке сети вынужденная составляющая напряжения на здоровой фазе относительно земли не превышает 0,8 от наибольшего рабочего линейного напряжения сети (или 
от наибольшего фазного напряжения). Это повышение UНP длится только в период существования аварии до отключения КЗ в течение времени срабатывания релейной защиты (доли секунды), когда 
и 
.
или кратность 
по отношению к 
, длительность — от долей секунды до десятков минут.
