Блокнот проектировщика
(электрика и связь)
В данной статье рассматриваются вопросы выбора сечения кабелей напряжением 10кВ, предусмотренные в ПУЭ изд.6 и другой технической литературе.
Если сечение кабелей, определенное по вышеперечисленным условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям, то должно приниматься наибольшее сечение, требуемое этими условиями.
I. 1). Кабели должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом нормальных, а также послеаварийных режимов.
Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (ААБлУ; АСБл и т.п.), несущих нагрузки меньше номинальных, и проложенных в земле, может допускаться кратковременная перегрузка (КВП), где тогда КВП = 1,10 в течение 3,0 часов), а на период ликвидации послеаварийного режима допускаются перегрузки (ПГ) не более 1,20 в течение 5 сут. при длительности максимума 6 часов в сутки.
На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10%, а для кабелей с ПВХ изоляцией – до 15% на время не более 6 часов в сутки в течение 5 суток. Допустимая температура жилы кабеля: 10кВ (+60°С).
Для кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией (АВВГ; АВБбШв и т.п.) допустимая температура жилы кабеля ( 65°С) и земли (+15°С).
Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена допустимая температура жилы кабеля: 90°С.
2). Сечение кабелей должно быть проверено по экономической плотности тока для нормального режима работы (ток в послеаварийном режиме не учитывается).
3). Кабели подлежат проверке на условия нагревания жил током короткого замыкания (КЗ), т.е. по термической устойчивости току короткого замыкания. Повышение температуры жил кабелей при КЗ ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности и, в итоге, — к аварии.
4). Сечение кабелей проверяется по потере напряжения.
II. Для кабелей 10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, кроме того, проверяется медный экран на термическую устойчивость при 2-х фазном токе короткого замыкания (КЗ).
ТП с 2-мя силовыми трансформаторами по 2500 кВА питается от ПС, находящейся на расстоянии 4,0 км. Напряжение сети 10 кВ. Расчетная нагрузка супермаркета составляет Sр= 3250 кВА. Продолжительность часов использования максимума нагрузки – 8780ч. (работа полные сутки -24 часа). Принимаются кабели марки ААБлУ-10кВ, которые прокладываются в земле. По ТУ кабельной сети ток 3-х фазного короткого замыкания «КЗ» на шинах подстанции составляет 7,5 кА. Выдержка времени максимальной защиты на отходящей линии tв=1,4с, время отключения выключателя tо=0,3с.
1). Выбор сечения кабеля ААБлУ-10кВ по нагреву в послеаварийном режиме (работа одного кабеля)
Расчетный ток нагрузки на РУ-10кВ ТП:
Расчетный ток на один кабель:
Iр=182 / 2= 91А (нормальный режим).
Предварительно выбираем сечения кабеля 95мм 2 .
Допустимый длительный ток табличный (Iд.т.) для сечения 95мм 2 составляет 205 А (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.16). С учетом следующих коэффициентов к Iд.т.:
К1=1,10 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.3, п. 1.3.13) на температуру земли зимой для Московской области для максимума нагрузки;
К2=0,87 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.23) на удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий);
К3=0,92 (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.26) на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле.
Таким образом, фактически допустимый длительный ток Iф для кабеля, сечением 95мм 2 , составляет:
Iф= Iд.т. х К = 205 х 0,88 = 180А, Iр = 182А (см.выше).
Условие: Iф≥Iр, но 180А≤182А т.е. условие не выполняется. Необходимо принять сечения кабеля – 120мм 2 , для которого Iд.т.=240А, а Iф=240х0,88=211А, т.е. 211А≥182А, т.е условие выполняется.
2). Выбор кабеля ААБ2л-10кВ сечением 3х120мм 2 по экономической плотности тока.
Sэк – сечение по экономической плотности тока (мм 2 ) — по нормальному режиму.
Jэк – 1,2 А/мм 2 – экономическая плотность тока (ПУЭ, изд. 6, табл. 1.3.36).
Условие 120мм 2 ≥ 76мм 2 выполняется.
3). Проверка кабеля ААБ2л-10кВ сечением 3х120мм 2 по термической устойчивости.
Iк.з. (3ф) = 7,5кА, выдержка времени максимальной защиты на отходящей линии tв=1,4с, время отключения выключателя tо=0,3с ( по ТУ кабельной сети, см . выше).
Тогда действительное время отключения линии tл=1,4с + 0,3с = 1,7с.
Минимальное сечение кабеля по термической устойчивости:
где С=95 – постоянное значение для кабелей с алюминиевыми жилами 10кВ.
Smin = 7500А х √1,7 / 95= 103мм 2 .
Условие 120мм 2 ≥ 103мм 2 выполняется.
4). Выбор кабеля по потере напряжения.
ΔU = ΔUтабл. х М (МВт⋅км) = 0,3 х 1,63МВт х 4,0км = 1,95%,
где ΔUтабличная удельная величина потери напряжения (Пособие к ВСН 97-83).
Условие по потере напряжения выполняется (принимается нормальный режим, т.е работа 2-х кабелей при нагрузке Sр=3,25/2=1,63 МВт).
II. Для кабелей 10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена проверяется медный экран на термическую устойчивость при 2-х фазном токе короткого замыкания (КЗ).
Кабельная сеть «Моэнерго» должна представить:
- 3-х фазный ток «КЗ» на шинах ПС;
- время срабатывания защиты на данной линии (в нашем примере tв=1,25с).
2-х фазный ток «КЗ» = 0,87 тока 3-х фазного «КЗ».
Условие: Iд.э. ≥ I2ф«кз», где Iд.э – допустимый ток медного экрана; I2ф«кз» — 2-х фазный ток «КЗ».
| Номинальное сечение (Sэ) медного экрана; мм 2 | t=0,7с; кА | t=1,0с; кА | t=1,4с; кА |
| 16 | 3,9 | 3,3 | 2,8 |
| 25 | 6,07 | 5,1 | 4,36 |
| 35 | 8,45 | 7,1 | 6,04 |
| 50 | 12,14 | 10,2 | 8,67 |
| 70 | 17,02 | 14,3 | 12,16 |
| 95 | 23,09 | 19,4 | 16,49 |
1. Допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медных экранов можно определить по формуле:
где Sэ — заданное сечение для определения допустимого тока (Iд.э) «КЗ» медных экранов (для t=1,0с).
2. Для продолжительности «КЗ», отличающегося от 1сек. значение времени определяется:
где К= 1/√t, где t – продолжительность «КЗ» в секундах.
Кабельная сеть «Моэнерго» представила:
- ток «КЗ» на шинах ПС равный 4,7 кА,
- время срабатывания защиты на данной линии (в нашем примере tв=1,25с).
По расчетным данным принят кабель марки АПвП-10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 150 мм 2 и с медным экраном 25 мм 2 : 3(1х150/25)мм 2 .
1. При заданном сечении экрана 25мм 2 и tв=1,0с допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медных экранов по таблице № 1 составит 5,1 кА.
2. В примере tв=1,25с, тогда находим «К»:
К = 1 / √t = 1 / √1,25 = 0,83с
3. При tв=0,83с определяем допустимый ток (Iд.э) «КЗ» медного экрана:
Iд.э = 5,1кА х 0,83 =4,2кА
(это допустимый ток Iд.э «КЗ» медного экрана сечением 25мм 2 за время tв=1,25с).
6. Определяем 2-х фазный ток «КЗ»:
Iкз-2ф = 0,87 х 4,7кА = 4,1кА.
5. Условие выполнения: Iд.э ≥ Iкз-2ф, т.е. 4,2кА ≥ 4,1кА – условие выполняется, сечение экрана выбрано правильно.
И.В. ПАСТУХОВА,
начальник отдела экспертизы инженерного обеспечения ГУ МО «Мособлгосэкспертиза»
Л.Г. НАСАНОВСКИЙ,
глав. специалист отдела экспертизы инженерного обеспечения ГУ МО «Мособлгосэкспертиза»
ГУ МО «Мособлгосэкспертиза» «Информационный вестник» №3(14)
Источник
Как правильно выбрать сечение кабеля напряжением 6 (10) кВ?
Вблизи потребителей электроэнергии всегда ставят трансформаторные подстанции 6 или 10кВ. Для подключения этих подстанций необходимо провести питающий кабель. В этой статье расскажу, как выбрать сечение кабеля напряжением 6 (10) кВ. ОСТОРОЖНО, высокое напряжение🙂
Сначала нужно определиться с типом применяемого кабеля. Я в основном применяю ААБл. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена позволяют пропускать большие тока, но они и дороже. Выбор типа кабеля необходим нам будет при определении сечения кабеля, т.к. медные и алюминиевые жилы, а также изоляция имеет важное значение.
Сечение жил кабеля 6 (10) кВ должно выбираться:
- по допустимому длительному току в аварийном и послеаварийном режимах;
- по экономической плотности тока в нормальном режиме;
- по допустимому отклонению напряжения.
Выбор кабеля по допустимому длительному току.
При выборе кабеля по допустимому длительному току необходимо учитывать еще поправочные коэффициенты: на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле (К1, ПУЭ, табл. 1.3.26), на допустимую перегрузку в послеаварийном режиме (К2), фактическую температуру среды (К3, ПУЭ, табл. 1.3.3), тепловое сопротивление грунта (К4, ПУЭ, табл. 1.3.23) и на отличие номинального напряжения кабеля от номинального напряжения сети (К5).
По поводу К2 и К5. У меня всегда они равны 1:) Возможно правильнее К2 взять согласно таблиц 1.3.1 и 1.3.2. Я думаю у вас тоже номинальное напряжение кабеля совпадает с номинальным напряжением сети, поэтому здесь однозначно К5=1. К5 будет отличен от 1, если кабель 10кВ применить в сети 6кВ. Я такое не встречал, хотя возможно.
При выборе кабеля по допустимому длительному току должно выполняться следующее условие:
Iр Sэк,
где Sэк – экономически целесообразное сечение, мм2,
I — расчетный ток в час максимума энергосистемы, А,
Jэк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм2, для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.36 (ПУЭ).
Выбор сечения жил кабеля по допустимому отклонению напряжения.
Кабельные линии 6 (10) кВ как правило не превышают 1км. В этом случае нет смысла рассчитывать потерю напряжения в кабельной линии. При таких напряжениях и небольшой длине участка она будет ничтожно мала.
О том, как рассчитать падение напряжения в кабельной или воздушной линии электропередач 6 (10) кВ будет посвящен отдельный пост. Я пока сам не знаю:)
В любом случае, сечение кабельной линии 6 (10) кВ должно быть не менее 25мм2. РД 34.20.185-94 рекомендует применять кабели 6 (10) кВ не менее 70мм2.
Нормативные документы по выбору сечения кабеля напряжением 10кВ:
1 ПУЭ 6. Правила устройства электроустановок.
2 РД 34.20.185-94. Инструкция по проектированию городских электрических сетей.
И на последок. Настоящий электрик всегда определит сечение кабеля по фотографии. А ты настоящий электрик? =)
А ты можешь определить сечение кабеля по фотографии?)))
Источник
Пример выбора сечения кабеля 10кВ
Выбор кабелей 10 кВ немного отличается от выбора кабелей 0,4 кВ. Здесь есть некоторые особенности, о которых нужно знать. Также хочу представить свою очередную вспомогательную программу, с которой выбор сечения кабелей 10 кВ станет проще.
Еще в далеком 2012 г у меня была статья: Как правильно выбрать сечение кабеля напряжением 6 (10) кВ? На тот момент я не владел теми знаниями, которые есть у меня сейчас, поэтому данная статья является дополнением.
Задача: выбрать кабель для питания трансформаторной подстанции 250 кВА. Расстояние от точки питания (РУ-10кВ, ТП проходного типа) до проектируемой КТП – 200 м. Объект в городской черте.
Первое, с чем необходимо определиться: тип кабеля.
Я решил применить кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Полезная информация из каталога:
Кабели марок ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу, ПвБП, АПвБП, в том числе с индексами «г», «2г», «гж» и «2гж» предназначены для эксплуатации при прокладке в земле независимо от степени коррозионной активности грунтов. Допускается прокладка этих кабелей на воздухе, в том числе в кабельных сооружениях, при условии обеспечения дополнительных мер противопожарной защиты, например, нанесения огнезащитных покрытий.
Прокладка одножильного кабеля в стальной трубе не допускается.
Кабели указанных марок с индексами «г», «2г», «гж» и «2гж» предназначены для прокладки в земле, а также в воде (в несудоходных водоемах) — при соблюдении мер, исключающих механические повреждения кабеля.
Кабели марок ПвПу, АПвПу, ПвБП, АПвБП, в том числе с индексами «г», «2г», «гж» и «2гж» предназначены для прокладки на сложных участках кабельных трасс, содержащих более 4 поворотов под углом свыше 30 градусов или прямолинейные участки с более чем 4 переходами в трубах длиной свыше 20 м или с более чем 2 трубными переходами длиной свыше 40 м.
Кабели марок ПвВ, АПвВ, ПвВнг-LS, АПвВнг-LS, ПвБВ, АПвБВ, ПвБВнг-LS, АПвБВнг-LS могут быть проложены в сухих грунтах (песок, песчано-глинистая и нормальная почва с влажностью менее 14%).
Кабели марок ПвВнг-LS, ПвБВнг-LS могут быть использованы для прокладки во взрывоопасных зонах классов В-I, B-Ia; кабели марок АПвВнг-LS,
АПвБВнг-LS – во взрывоопасных зонах В-Iб, В-Iг, B-II, B-IIa.
Кабели предназначены для прокладки на трассах без ограничения разности уровней.
Исходя из рекомендаций, выбор мой остановился на АПвБП. В этой статье не буду рассматривать стоимость различных марок кабелей.
Далее нам необходимо определиться с сечением кабеля.
Сечение кабеля 6 (10) кВ выбирают на основании расчетного тока линии, длины линии, тока трехфазного КЗ на шинах питания, времени срабатывания защиты, материала изоляции и жилы кабеля.
Основные проверки, которые нужно выполнить при выборе сечения кабеля 6 (10) кВ:
1 Проверка кабеля по длительно допустимому току.
2 Проверка кабеля по экономической плотности тока.
3 Проверка кабеля по термической устойчивости току трехфазного КЗ.
4 Проверка по потере напряжения (актуально для больших длин).
5 Проверка экрана кабеля на устойчивость току двухфазного КЗ (при наличии).
Для упрощения выбора сечения кабеля я сделал программу: расчет сечения кабеля 6 (10) кВ.
Внешний вид программы:
Программа для расчета сечения кабеля 6 (10)кВ
Более подробно о программе и выборе сечения кабеля смотрите в видео:
Выбор сечения кабеля:
Изначально выбираем кабель по расчетному току: АПвБП- (3×35) 16. Расчетный ток в нашем примере всего около 15 А. По экономической плотности тока выходит и вовсе 10 мм2.
При проверке кабеля на термическую устойчивость минимальное сечение получается 29 мм2. Здесь стоит отметь, ток трехфазного КЗ я принял 10 кА, т.к. сейчас в отпуске и нет возможности запросить данное значение в РЭСе, а в ТУ не указано. Согласно ТУ необходимо предусмотреть КСО с выключателем нагрузки (для установки в подключаемой ТП). Выключатель нагрузки я применил с предохранителями типа ПКТ на 40 А.
Согласно время-токовой характеристике предохранителя ПКТ, время отключения составит не более 0,01 с. Я решил перестраховаться и принял время 0,1 с.
Для расчета потери напряжения можно использовать программу: расчет потери напряжения в трехфазных сетях с учетом индуктивного сопротивления. В моем случае нет смысла проверять кабель на потери напряжения.
Экран выбранного кабеля способен выдержать ток двухфазного КЗ.
На основании всех расчетов и с учетом того, что ток трехфазного КЗ мне пришлось принять самому я решил подстраховаться и выбираю кабель АПвБП- (3×50) 16, за что от вас получу справедливую критику =) Попытаюсь запросить дополнительную информацию в РЭСе и сделаю новый расчет, который с этой программой займет пару минут.
На подготовку данного материала у меня ушло около двух дней. Но, с этими знаниями вы сможете сделать подобную программу значительно быстрее.
Источник
