ВЫБОР И ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЕЙ ПИТАЮЩЕЙ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ МИКРОРАЙОНА (ОБЪЕКТА)

Известно, что системы проводников при протекании по ним токов испытывают электродинамические взаимодействия, сопровождающиеся значительными механическими напряжениями.

Взаимодействие проводников существенно возрастает в режиме КЗ, когда полный ток КЗ достигает своего наибольшего значения – ударного.

При протекании тока КЗ температура проводника повышается. Длительность процесса КЗ обычно мала (в пределах нескольких секунд), поэтому тепло, выделяющееся в проводнике, не успевает передаться в окружающую среду и практически целиком идет на нагрев проводника.

Поскольку ток КЗ значительно превышает ток рабочего режима, нагрев проводника может достигать опасных значений, приводя к плавлению или обугливанию изоляции, к деформации и плавлению токоведущих частей и т. п.

Выбор способа прокладки кабелей по территории городской жилой застройки производится с учетом следующих сведений.

Кабельные туннели сооружаются в магистралях городов, на крупных предприятиях, где необходимо прокладывать большое количество кабелей.

Кабельные каналы сооружают при сравнительно небольшой протяженности трассы на территории станций и подстанций заводов при большом количестве кабелей.

Кабельные эстакады и галереи используют для надземной прокладки кабелей. Этот вид кабельных сооружений широко применяют там, где непосредственная прокладка силовых кабелей в земле является опасной из-за агрессивности почвы, оползней, вечной мерзлоты и т.д. Также в качестве надземной прокладки кабелей может использоваться стены зданий.

Прокладка кабелей в блоках допускается лишь в исключительных случаях (в местах пересечения с железнодорожными путями и проездами в условиях чрезвычайной стесненности по трассе), поскольку в блоках плохие условия охлаждения.

Прокладка кабелей возможна также в трубах, асбецементных или чугунных, однако вследствие плохого охлаждения применение их ограниченно переходами через дороги, проезжие части улиц, железнодорожные пути.

В большинстве случаях кабели прокладывают без использования специальных сооружений – непосредственно в земляных траншеях.

Марка кабеля выбирается, исходя из условий прокладки, наличия блуждающих токов и с учетом других параметров.

Для каждой кабельной линии должны быть установлены наиболее допустимые токовые нагрузки. Нагрузки определяются по участку трассы с наихудшими тепловыми условиями. При выборе кабелей по условиям рабочего режима учитываются два фактора: нагрев проводника длительным рабочим током и требование экономичности установки.

Выбор кабелей производят по следующим условиям:

а) по напряжению установки:

;

(9.1)

б) по длительно допустимому току по условию:

,

(9.2)

где I_max – расчетный ток продолжительного режима работы электроустановки, А; определяется значение расчётного тока по следующим выражениям:

,

(9.3)

где S_i – полная мощность подстанции или суммарная мощность соответствующих трансформаторных подстанций при магистральной схеме распределения энергии, кВА. Если известны номинальные мощности трансформаторных подстанций, то расчетный ток определяется по номинальному току трансформатора с учетом перегрузки.

I_ДОП – длительно допустимый ток кабеля, А.

Величины длительно допустимого тока в справочниках приведены в расчете на одиночный кабель, проложенный в земле при температуре почвы 15⁰ С или на воздухе при температуре 25⁰ С. При других условиях прокладки кабеля вводятся поправочные коэффициенты на температуру почвы или воздуха (К₁) и на число кабелей в траншеи (К₂). Тогда допустимый ток будет равен:

,

(9.4)

в) по экономической плотности тока:

,

(9.5)

где J_эк – экономическая плотность тока, А/мм², значения экономической плотности тока приведены в табл. 9.1.

Из двух сечений, выбранных по допустимому току и по экономической плотности, принимают наибольшее.

Выбранное по предыдущим условиям сечение кабеля проверяют на термическую стойкость по условию (8.11), где значения функции С приведены в табл. 9.1.

Если выбранный кабель не проходит по условию термической стойкости, следует выбрать кабель большего сечения.

Таблица 9.1

Тип кабеля	Jэк, А/мм2	С, при напряжении, кВ
Кабели с бумажной изоляцией	2,5/1,4	140/92	143/94
Кабели с ПВХ или резиновой изоляцией	3,1/1,7	114/75	118/78
Кабели с полиэтиленовой изоляцией	3,1/1,7	94/62	98/65

Примечание: числитель – для меди, знаменатель – для алюминия.

Контрольные вопросы

1. Назовите область применения кабелей?

2. Перечислите способы прокладки кабельных линий на территории жилой застройки?

3. По каким условиям производят выбор кабелей?