Чем определяется продолжительность короткого замыкания при проверке термической стойкости кабелей

Минимальное сечение по термической стойкости

Цель работы

Научиться проверять выбранный кабель линии электропередач по термической стойкости.

Краткие теоретические сведения

Кабели и шины выбирают по номинальным параметрам (току и напряжению) и проверяют на термическую стойкость при коротком замыкании. Поскольку процесс короткого замыкания кратковременный, то можно считать, что все тепло, выделяемое в проводнике кабеля, идет на его нагрев.

При протекании тока короткого замыкания по кабелям, их токопроводящие жилы нагреваются, что в ряде случаев приводит к разрыву оболочек кабелей, разрушению концевых заделок, пожару в кабельных сооружениях и большим материальным потерям. Повышение температуры жил кабелей при коротком замыкании ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности и, в итоге, — к аварии.

Максимально допустимые кратковременные превышения температуры при коротких замыканиях для силовых кабелей до 10 кВ принимаются с медными и алюминиевыми жилами: с бумажной пропитанной изоляцией 200 0 С, с поливинилхлоридной и резиновой изоляцией 150 0 С.

Задание

Проверить выбранный кабель линии электропередач по термической стойкости.

Проанализировать проделанную работу.

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущих практических работ №1, №2 и №3. Проверку на термическую стойкость осуществлять для кабельной линии в земле при коротком замыкании на шинах тяговой подстанции ТП1 в точке К1.

Порядок выполнения расчёта

Выбранное сечение проверяют на термическую стойкость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные линий проложенных в земле) по условию

(9)

где s_min — минимальная площадь сечения по термической стойкости, мм 2 ;

(10)

где I_∞ — установившееся значение тока короткого замыкания, А;

t_пр — приведённое время короткого замыкания от возникновения до отключения (суммарное время срабатывания защиты), принимаем 0,2 с;

(11)

где Z — полное сопротивление линии, Ом.

Полное сопротивление линии определяется по формуле Z, Ом

(12)

Пример выполнения расчёта

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущих практических работ №1, №2 и №3.

Проверку на термическую стойкость осуществлять для кабельной линии в земле при коротком замыкании на шинах тяговой подстанции ТП1 в точке К1.

Для кабельной линии в земле выбран кабель АСБ 3х50, I_доп = 140 А, R = 0,64 Ом/км, Х = 0,09 Ом/км.

Полное сопротивление линии

Трёхфазный ток короткого замыкания

Минимальная площадь сечения по термической стойкости

Выбранный кабель термически устойчив.

По результатам расчёта практической работы выбранный для кабельной линии в земле кабель АСБ 3х50, I_доп = 140 А термически устойчив.

Контрольные вопросы

1.Что происходит с кабелем при коротких замыканиях?

2.Максимально допустимые кратковременные превышения температуры при коротких замыканиях для силовых кабелей 10 кВ.

3.Как осуществляется проверка кабеля на термическую стойкость?

Практическая работа №5

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; Нарушение авторского права страницы

Термическое действие токов КЗ

Токи КЗ вызывают нагрев токоведущих частей, значительно превышающий нормальный. Чрезмерное повышение температуры может привести к повреждению изоляции, разрушению контактов и даже к их плавлению, несмотря на кратковременность процесса КЗ. После отключения поврежденного участка прохождение тока КЗ прекращается, токоведущие части охлаждаются.

При выборе токоведущих частей необходимо найти конечную температуру нагрева токами КЗ с учетом периодической и апериодической составляющих. Этот расчет достаточно трудоемкий, поэтому термическую стойкость обычно проверяют определением минимально допустимого сечения по условию допустимого нагрева при КЗ:

где — тепловой импульс тока КЗ, А 2 с; — постоянная затухания апериодической составляющей ( – результирующие индуктивное сопротивления схемы относительно точки КЗ; — угловая частота, ); — время отключения КЗ, с; — время действия основной защиты, с; — полное время отключения выключателя, с; — коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и материала проводника.

Его рекомендуемые значения приведены ниже:

— шины алюминиевые — 71-90;

— кабели до 10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами — 90;

— кабели и провода с поливинилхлоридной изоляцией, алюминиевыми жилами — 75;

— то же с полиэтиленовой изоляцией — 65;

Выбранные шины или кабель термически стойки, если их сечение больше

Проверка аппаратов на термическую стойкость производится по току термической стойкости , заданному заводом-изготовителем, и расчетному времени термической стойкости по каталогу . Аппарат термически стоек,

Кабель ААШв 3 x 10 + 1 х 6 мм 2 проходит по нагреву длительным током. Выбираем сечение жил кабеля по нагреву током КЗ. С этой целью определим тепловой импульс тока КЗ:

(39)

где — постоянная затухания апериодической составляющей, с; — время отключения КЗ, с;

Минимальное сечение жил кабеля по термической стойкости составит:

где – коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и

материала проводника. Его рекомендуемые значения приведены ниже:

— кабели до 10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами = 90;

— кабели и провода с полиэтиленовой изоляцией, алюмин. жилами = 65.

Аналогично рассчитываем токи короткого замыкания для остальных линий, отходящих от ЗТП, проверяем их сечения на термическую стойкость и сводим расчетные данные в таблицу 6.

Остальные расчеты производим анолгично.

Таблица 22 – Расчет токов короткого замыкания и проверка сечений на термическую стойкость

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10617 — | 7341 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

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

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.

Определяем по СНиПу 23-01-99 таблица 3, фактическую температуру среды, где будет прокладываться кабель, в моем случае г. Выкса. Средняя годовая температура составляет — +3,8°С.

По ПУЭ таблица 1.3.3 выбираем коэффициент k1 = 1,22.

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.

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.

Поделиться в социальных сетях

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Выбор устройства от импульсных перенапряжений (УЗИП) необходимо осуществлять в соответствии с.

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В независимо это электродвигатель или другая нагрузка. Сводится.

В соответствии с техническим заданием на проектирование ПС 110/35/10кВ «Радуга» которая находится в АР.

В данной статье я хотел бы рассказать, как ограничивать токи короткого замыкания в сетях напряжением.

В наше время все большей популярностью пользуются автоматические выключатели (АВ) как иностранных так.

В п.5. минимальное сечение по термической устойчивости получается 530, а не 53.

Здравствуйте! Спасибо, что указали на ошибку, там была опечатка с корнем, нужно было брать корень только из tл и разделить на коефф. С. Уже исправили, получилось Smin=54,4 мм2.

спасибо ваш пример мне очень помог.

А как вы нашли ток кз 8,8 кА?

Здравствуйте! Был предоставлен заказчиком.

А его как то просчитать можно этот ток?) Если нет данных от заказчика?

Здравствуйте! Да, можно. Вот статья:»Пример расчета токов короткого замыкания в сети 6 кВ». Можете еще литературу посмотреть:
1. Как рассчитать ток короткого замыкания. Е. Н. Беляев. 1983г.
2. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
3. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г. (Советую начать с Небрата)

2 трансформатора по 1000кВа = 2000кВа, как получается полная мощность 1123кВа

Здравствуйте! Каждый трансформатор фактически загружен на 561,5 кВА.

Пункт 5. Время tз — это время именно МТЗ?А если есть ТО с выдержкой времени, то какое tз брать?

Здравствуйте! tз — это наибольшее время срабатывания защиты, в данном примере наибольшим временем срабатывания является МТЗ. Берете наибольшее время срабатывание защиты.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

Проверка проводников на термическую стойкость при коротких замыканиях

Проверка проводников на термическую стойкость при коротких замыканиях

Проверка проводников на термическую стойкость при КЗ заключается в определении их температуры нагрева к моменту отключения КЗ и сравнении этой температуры с предельно допустимой температурой нагрева при КЗ. Проводник удовлетворяет условию термической стойкости, если температура нагрева проводника к моменту отключения КЗ Jк не превышает предельно допустимую температуру нагрева соответствующего проводника при КЗ Jк. доп, т. е. если выполняется условие:

Допускается проверку проводников на термическую стойкость при КЗ производить также путем сравнения термически эквивалентной плотности тока КЗ Jтер. эк с допустимой в течение расчетной продолжительности КЗ плотностью тока Jтер. доп. Проводник удовлетворяет условию термической стойкости при КЗ, если выполняется соотношение

Определение температуры нагрева проводников к моменту отключения КЗ следует производить с использованием кривых зависимости температуры нагрева проводников J от величины АJ, являющейся функцией удельной теплоемкости материала проводника, его удельного сопротивления и температуры нагрева. Такие кривые для жестких шин, кабелей и проводов некоторых марок приведены на рис. 1

Рис. 1. Кривые для определения температуры нагрева проводников из различных материалов при коротких замыканиях

Материалы проводников: 1-ММ; 2-МТ; 3-АМ; 4-АТ; 5-АДО, ACT; 6-АД31Т1;

Расчеты целесообразно вести в следующей последовательности:

1) на рис. 1 выбрать кривую, соответствующую материалу проверяемого проводника, и с помощью этой кривой, исходя из начальной температуры проводника Jн, найти значение величины АJн при этой температуре;

Определяется предельно допустимый ток

t=25ºС – расчетная температура среды, Кt=1

ПУЭ. При расположении шин прямоугольного сечения плашмя токи, приведенные в табл. 1.3.33, должны быть уменьшены на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.

Кp=0,95 шириной до 60 мм

Кp=0,92 для шин с шириной полос более 60 мм

Кп=1 при одной полосе в фазе

По длительному току выбирается сечение шины

2) определить значение интеграла Джоуля Вк при расчетных условиях КЗ;

3) найти значение величины АJ = АJк, соответствующее конечной температуре нагрева проводника, используя формулу

,

где S — площадь поперечного сечения проводника, мм2

3.1 Определяется начальная температур

допустимая в нормальном режиме

— расчетная температура среды

По расчетной температуре определяется начальное значение АJН (по кривым нагрева)

3.2 Рассчитать значение

4) по найденному значению величины АJ = АJк, используя выбранную кривую на рис 1, определить температуру нагрева проводника к моменту отключения КЗ Jк и сравнить ее с предельно допустимой температурой Jк. доп. Термическая стойкость проводникаобеспечивается, если выполняется условие Jк £ Jк. доп

Предельно допустимые температуры нагрева различных проводников приведены в табл. 1.

Предельно допустимые температуры нагрева проводников при коротких замыканиях

Источник

Проверка сечения кабеля по термической стойкости

Цель работы

Научиться проверять выбранный кабель линии электропередач по термической стойкости.

Краткие теоретические сведения

Кабели и шины выбирают по номинальным параметрам (току и напряжению) и проверяют на термическую стойкость при коротком замыкании. Поскольку процесс короткого замыкания кратковременный, то можно считать, что все тепло, выделяемое в проводнике кабеля, идет на его нагрев.

Максимально допустимые кратковременные превышения температуры при коротких замыканиях для силовых кабелей до 10 кВ принимаются с медными и алюминиевыми жилами: с бумажной пропитанной изоляцией 200 0 С, с поливинилхлоридной и резиновой изоляцией 150 0 С.

Задание

Проверить выбранный кабель линии электропередач по термической стойкости.

Проанализировать проделанную работу.

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущих практических работ №1, №2 и №3. Проверку на термическую стойкость осуществлять для кабельной линии в земле при коротком замыкании на шинах тяговой подстанции ТП1 в точке К1.

Порядок выполнения расчёта

Выбранное сечение проверяют на термическую стойкость от воздействия токов короткого замыкания (только кабельные линий проложенных в земле) по условию

(9)

(10)

(11)

Полное сопротивление линии определяется по формуле Z, Ом

(12)

Пример выполнения расчёта

Необходимые данные для расчёта берутся из предыдущих практических работ №1, №2 и №3.

Проверку на термическую стойкость осуществлять для кабельной линии в земле при коротком замыкании на шинах тяговой подстанции ТП1 в точке К1.

Для кабельной линии в земле выбран кабель АСБ 3х50, I_доп = 140 А, R₀ = 0,64 Ом/км, Х₀ = 0,09 Ом/км.

Полное сопротивление линии

Трёхфазный ток короткого замыкания

Минимальная площадь сечения по термической стойкости

Выбранный кабель термически устойчив.

По результатам расчёта практической работы выбранный для кабельной линии в земле кабель АСБ 3х50, I_доп = 140 А термически устойчив.

Контрольные вопросы

1.Что происходит с кабелем при коротких замыканиях?

2.Максимально допустимые кратковременные превышения температуры при коротких замыканиях для силовых кабелей 10 кВ.

3.Как осуществляется проверка кабеля на термическую стойкость?

Источник