Кабельно-проводниковая продукция и аксессуары

Тепловой баланс кабелей с изоляцией из СПЭ при различных способах заземления экранов

Рассмотрим расчет влияния тока в экране кабеля на пропускную способность при ошибочном и случайном двустороннем замыкании экрана, а также при повреждении оболочки по длине кабеля. Для примера примем кабель 10кВ отечественного производства с сечением 240мм2 (медный провод) и длиной 1 км.

Расчеты приведены для случаев:

1) экран не заземлен в конце; он не заземлен с двух сторон или включен через трансформатор нулевой последовательности;
2) экран заземлен с двух сторон и имеет место продольный ток через него.

В первом случае уравнение баланса имеет вид (рис. 1, без Q1•Q1)

(1)

Эквивалентная схема КЛ для теплового расчета
Рис. 1 Эквивалентная схема КЛ для теплового расчета.

где Q1 – тепловой поток от токопроводящей жилы;
t1 – температура (допустимая) жилы (t1 = 90°С);
t0 – температура окружающей среды (t0 = 20°С);

где Iж – ток в жиле при максимально допустимой температуре t1, А;
Rж – активное сопротивление жилы при температуре t1, Ом;

где – температурный коэффициент (для меди = 3,93x10-3 1/с);
– удельное сопротивление материала жилы (для меди = 17,54);
l – длина кабеля, км;
Sж – сечение жилы, мм2;
К – коэффициент, учитывающий увеличение длины при скручивании и увеличении сопротивления за счет поверхностного эффекта;

где К0 для многожильных кабелей равен 0,04, а К при частоте 50Гц равен 1,0. Таким образом, K = (1 + 0,04) x 1 = 1,04;
Qg – тепловой поток от диэлектрических потерь в изоляции:

где С – рабочая емкость кабеля на единицу длины, зависящая от сечения кабеля, мкФ/км;
Uф – фазное напряжение;

– коэффициент диэлектрических потерь; для изоляции из СПЭ = 0,0008;
R1 – термическое сопротивление электрической изоляции:

– удельное термическое сопротивление материала, применяемого для изоляции (для полиэтилена = 3,5 (K x м) / Вт );

сечение жилы например при Sж = 240 мм2; rж = 8,92 мм.
– толщина основной изоляции.

 

Электропроводящий экран по жиле и поверхности изоляции имеет толщину поэтому при Sж = 240 мм2:
rэ2 = 8,92 + 0,4 + 4 = 13,32 мм.

Rt2 – термическое сопротивление защитных покровов:

где Sэкр – сечение экрана;

– толщина от внешнего радиуса экрана до поверхности кабеля;
dнар = 2 x rнар;
Rt4 – термическое сопротивление перехода от нагретой поверхности кабеля к земле (часто говорят сопротивление земли):


– перепад температуры поверхности кабеля над окружающей средой; = 0,7(t1 – t0) = 0,7(90-20) = 49°С.

Формула (1) приводится к виду:

откуда

(2)

Если же экран заземлен с двух сторон, то (см. рис. 1, при наличии Q1•Q1):

откуда

(3)




b – расстояние между центрами жил;
– радиус по средней линии экрана;

Результаты расчетов дают следующее:

Поэтому по (2):

Теперь рассмотрим второй случай по (3):

Таким образом, разность по току составляет I = 589 – 507 = 82 А, то есть при учете тока в экране пропускная способность должна быть снижена на ( 82 / 507 ) x 100 = 16,2%.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно