Питающий кабель для трансформатора

Пример выбора сечения кабеля на напряжение 10 кВ

Требуется выбрать сечение кабеля на напряжение 10 кВ для питания трансформаторной подстанции 2ТП-3 мощностью 2х1000 кВА для питания склада слябов на металлургическом комбинате в г. Выкса Нижегородская область. Схема электроснабжения представлена на рис.1. Длина кабельной линии от ячейки №12 составляет 800 м и от ячейки №24 составляет 650 м. Кабели будут, прокладываться в земле в трубах.

Таблица расчета электрических нагрузок по 2ТП-3

Наименование присоединения	Нагрузка			Коэффициент мощности cos φ
	Активная, кВт	Реактивная, квар	Полная, кВА
2ТП-3 (2х1000 кВА)	955	590	1123	0,85

Трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ составляет 8,8 кА. Время действия защиты с учетом полного отключения выключателя равно 0,345 сек. Подключение кабельной линии к РУ осуществляется через вакуумный выключатель типа VD4 (фирмы Siemens).

Рис.1 –Схема электроснабжения 10 кВ

Сечение кабельной линии на напряжение 6(10) кВ выбирают по нагреву расчетным током, проверяют по термической стойкости к токам КЗ, потерям напряжения в нормальном и послеаварийном режимах.

Выбираем кабель марки ААБлУ-10кВ, 10 кВ, трехжильный.

1. Определяем расчетный ток в нормальном режиме (оба трансформатора включены).

где:
n – количество кабелей к присоединению;

2. Определяем расчетный ток в послеаварийном режиме, с учетом, что один трансформатор отключен:

3. Определяем экономическое сечение, согласно ПУЭ раздел 1.3.25. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т.е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается:

Jэк =1,2 – нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax=6000 ч.

Сечение округляем до ближайшего стандартного 35 мм2.

Длительно допустимый ток для кабеля сечением 3х35мм2 по ПУЭ,7 изд. таблица 1.3.16 составляет Iд.т=115А > Iрасч.ав=64,9 А.

4. Определяем фактически допустимый ток, при этом должно выполняться условие Iф>Iрасч.ав.:

Коэффициент k1, учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбираем по таблице 2.9 [Л1. с 55] и таблице 1.3.3 ПУЭ. Учитывая, что кабель будет прокладываться в трубах в земле. По таблице 2-9 температура среды по нормам составляет +25 °С. Температура жил кабеля составляет +65°С, в соответствии с ПУЭ, изд.7 пункт 1.3.12.

Принимаем по таблице 4.13 [Л5, с.86] среднемесячную температуру грунта для наиболее жаркого месяца (наиболее тяжелый температурный режим работы) равного +17,6 °С (г. Москва). Температуру грунта для г. Москвы, я принимаю в связи с отсутствием данных по г. Выкса, а так как данные города находятся в одном климатическом поясе — II, то погрешность в разности температур будет в допустимых пределах. Округляем выбранное значение температуры грунта до расчетной равной +20°С.

Для определения средней максимальной температуры воздуха наиболее жаркого месяца, можно воспользоваться СП 131.13330.2018 таблица 4.1.

По ПУЭ таблица 1.3.3 выбираем коэффициент k1 = 1,06.

Коэффициент k2 – учитывающий удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ 7 изд. таблица 1.3.23. В моем случае поправочный коэффициент для нормальной почвы с удельным сопротивлением 120 К/Вт составит k2=1.

Определяем коэффициент k3 по ПУЭ таблица 1.3.26 учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), с учетом, что в одной траншее прокладывается один кабель. Принимаем k3 = 1.

Определив все коэффициенты, определяем фактически допустимый ток:

5. Проверяем кабель ААБлУ-10кВ сечением 3х35мм2 по термической устойчивости согласно ПУЭ пункт 1.4.17.

• Iк.з. = 8800 А — трехфазный ток КЗ в максимальном режиме на шинах РУ-10 кВ;
• tл = tз + tо.в =0,3 + 0,045 с = 0,345 с — время действия защиты с учетом полного отключения выключателя;
• tз = 0,3 с – наибольшее время действия защиты, в данном примере наибольшее время срабатывания защиты это в максимально-токовой защиты;
• tо.в = 45мс или 0,045 с — полное время отключения вакуумного выключателя типа VD4;
• С = 95 — термический коэффициент при номинальных условиях, определяемый по табл. 2-8, для кабелей с алюминиевыми жилами.

Сечение округляем до ближайшего стандартного 70 мм2.

6. Проверяем кабель на потери напряжения:

6.1 В нормальном режиме:

где:
r и x — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].

Для кабеля с алюминиевыми жилами сечением 3х70мм2 активное сопротивление r = 0,447 Ом/км, реактивное сопротивление х = 0,086 Ом/км.

Определяем sinφ, зная cosφ. Вспоминаем школьный курс геометрии.

Если Вам не известен cosφ, можно определить для различных электроприемников по справочным материалам табл. 1.6-1.8 [Л3, с 13-20].

6.2 В послеаварийном режиме:

Из расчетов видно, что потери напряжения в линии незначительные, следовательно, напряжение у потребителей практически не будет отличаться от номинального.

Таким образом, при указанных исходных данных выбран кабель ААБлУ-10 3х70.

Для удобства выполнения выбора кабеля всю литературу, которую я использовал в данном примере, Вы сможете скачать в архиве.

1. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
2. СНиП 23-01-99 Строительная климатология. 2003 г.
3. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Кабышев А.В, Обухов С.Г. 2006 г.
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
5. Справочник работника газовой промышленности. Волков М.М. 1989 г.

Источник

Питающий кабель для трансформатора

Необходимость выбора марки и сечения кабеля для подключения силовых трансформаторов возникает при проектировании, строительстве, монтаже, реконструкции и ремонте электроустановок различного назначения.

Выбор марки кабеля определяется условиями его прокладки, особенностями окружающей среды, а также механическими воздействиями, которым кабель может подвергаться в процессе эксплуатации.

К основным критериям, влияющим на выбор кабеля, относятся.

• длительно допустимое значение тока по условиям нагрева;
• экономическая плотность тока, определяющая эффективность выбора сечения с учётом капитальных затрат и эксплуатационных потерь;
• термическая устойчивость при протекании максимального тока КЗ в течение времени его отключения защитой;
• величина падения напряжения в протяжённых кабельных линиях при максимальном значении рабочего тока.

Требования к кабелю для подключения трансформатора

Подключение потребителями вновь вводимых трансформаторных подстанций производится на основании Технических условий, выдаваемых электросетевыми организациями. В ТУ обычно прописывается марка питающего кабеля, условия его прокладки, сечение жил.

В случаях, когда потребитель производит установку понижающих трансформаторов в зоне своей балансовой принадлежности в рамках допустимой мощности, то выбор кабеля он выполняет самостоятельно.

Для укладки в земле применяются кабели, имеющие слой брони из стальных лент или проволок, покрытый наружной оболочкой. Если способ прокладки обеспечивает защиту кабеля от механических напряжений, применяются кабели без бронированного покрытия. Это относится к монтажу кабельных линий в защитных трубах, специально оборудованных туннелях или каналах, а также внутри помещений.

Обзор марок кабелей для подключения трансформаторов

Чаще всего потребители монтируют кабель для подключения:

• трансформаторов тока;
• силовых трансформаторов 6 – 10 кВ;
• понижающих трансформаторов 0,4 кВ для питания сетей освещения низкого напряжения 12, 36, 42 вольта, разогрева бетона или грунта.

Кабели высоковольтные для питания трансформаторных подстанций

ААБл. Силовой кабель с цельными или многопроволочными алюминиевыми жилами сечением от 25 до 240 мм 2 . Фазная изоляция выполнена из кабельной бумаги, пропитанной вязким изоляционным составом. В пространстве между жилами для уплотнения расположены бумажные жгуты. Поверх изолированных жил находится поясная изоляция и экран из токопроводящей бумаги, покрытый алюминиевой оболочкой. Далее следует подушка из битумной мастики, бумаги и ПВХ – плёнки, после которой намотана броня из двух стальных лент. Наружный покров выполнен из стекловолоконной или кабельной пряжи.

ААШв. Кабель с алюминиевыми жилами в фазной изоляции из пропитанной бумаги. Поверх поясной изоляции, бумажного экрана, оболочки из алюминия, подушки из битума и пластмассовых лент с бумагой — наружный покровный слой из ПВХ пластиката. Стальная броня отсутствует.

Кабели до 1 кВ для подключения понижающих трансформаторов

АВВГ. Силовой алюминиевый кабель с фазной изоляцией жил и наружной оболочной из ПВХ пластиката. Диапазон сечений токопроводящих жил — от 2,5 мм 2 до 1000 мм 2 . Количество жил от 2-х до 5-ти. Для идентификации жил применяется цветовая маркировка жильной изоляции. Укладка кабеля производится в защитных трубах, коробах, а также в местах, исключающих внешние механические воздействия, так как защитный покров отсутствует.

ВБШвнг(А)-LSLTx. Медный бронированный кабель с многопроволочными или монолитными жилами круглого или секторального сечения. ПВХ изоляция и наружная оболочка имеют повышенную пожарную безопасность. При горении выделяют малое количество дыма, не содержащего токсических веществ. Броня из двух стальных оцинкованных лент покрыта наружной шланговой ПВХ оболочкой.

Выбор сечения кабеля для питания трансформатора

Сечение питающего кабеля для силового трансформатора выбирается исходя из его номинального тока, который указан в паспорте трансформатора и на его шильдике. Данное значение принимается в качестве длительно допустимого тока, по которому определяется необходимое сечение жил по таблицам 1.3.4. – 1.3.30. Правил Устройства Электроустановок.

При выборе следует учитывать материал токопроводящих жил, способ прокладки кабеля (подземный, воздушный и т.п.), одиночный или групповой монтаж.

Очень важно произвести проверку кабеля на термическую стойкость. Расчётным режимом является 3-х фазное короткое замыкание на выводах ВН питаемого трансформатора. В этом режиме по кабелю протекает максимальный ток. Значение I_кз и время его отключения защитой запрашивается в сетевой организации, к п/ст которой подключен кабель. Если по термической стойкости кабель не проходит, сечение следует увеличить.

Источник

Расчет и выбор высоковольтного кабеля

Кабели выбирают, исходя из следующих условий:

— Изоляция кабелей должна соответствовать номинальному напряжению сети, в нормальном режиме плотность тока в жилах должна приблизительно соответствовать экономической плотности тока, рекомендованной ПУЭ при условии, что другие требования не вынуждают увеличивать сечение жил кабелей;

— В нормальном режиме и в утяжеленном режиме кабели 6-10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией допускают временные перегрузки, которые не должны выходить за пределы.

Выбор кабеля производится по нагреву, экономической плотности тока, проверку производим по токам К.З. и потере напряжения.

2.10.1 Находим расчетный ток ,

где мощность трансформатора (кВА);

номинальное напряжение (кВ).

2.10.2 Находим экономическое сечение ,

где расчетный ток (А);

экономическая плотность тока (А/мм²) [3, с. 84].

, т.к. питающий кабель сечением менее не берется, то выбираем ААБ(3х35). Iдоп =115А>32,4A [3, с. 338]

2.10.3 Кабель проверяется на термическую стойкость определением минимального сечения, которое способно выдержать данный ток К.З.

где коэффициент зависящий от материала проводника. [1 С. 53];

время отключения. t₀=t_В+t_З=0.1+0.55=0.66 c.

Выбираем ближайшее большее сечение, кабель ААБ(3х35) Iдоп=105А

2.10.4 Рассчитываем потерю напряжения

где длина кабельной линии;

расчетный ток линии.

активное и индуктивное сопротивления кабельной линии [1 С. 53].

По требованиям ПУЭ ∆U =6 – 8.% Из расчетов следует, что сечение высоковольтного кабеля выбрано верно.

Выбор высоковольтного оборудования

Аппараты выбираются методом сравнения расчетных величин со справочными данными ([2] табл. П4.1 стр. 518.) по условиям: номинального напряжения , расчётного тока , ударного тока, тока короткого замыкания , квадрата тока протекающего по цепи за время . Все условия сводятся в таблице.

Выбор аппаратов на точке К-1.

Расчетные данные	Справочные данные
Масляный выключатель	Разъединитель
Марка аппарата	ВМГ – 10 – 630 – 20 УЗ	РВ3 – 10/400

Выбор аппаратов на точке К-2.

Расчетные данные	Справочные данные
Предохранитель	Разъединитель
Марка аппарата	ПК-10-32/32-12,5 УЗ	РВ3 – 10/400

Расчет и выбор шин 0,4кВ

Выбор сечения шин осуществляется по току нагрузки, а проверяется на воздействие токов К.З.

2.11.1 Находим расчетный ток:

2.11.2 Выбираем шины исходя из условий ; шины1320>1274,6А по табл. «выбор шин» 60*8 [1 С. 53] Шины алюминиевые. Горизонтально.

2.11.3. Определяем момент сопротивления сечения

, где b- толщина шины (см);

h- ширина шины (см).

2.11.3. Проверка шины на динамическое воздействие

, где расстояние между изоляторами шинной

расстояние между фазами.

[1 С. 53]

2.11.5. Проверяем шины на термическое воздействие:

Условие выбора соблюдается. Сечение шин выбрано верно.

Выбор вводного автомата

Тип автомата: AВМ-10Н с электромагнитным и полупроводниковым расцепителями и номинальными данными I_А = 1000 А I_РА =1000 А

Источник