Выбор проводников по условиям рабочего режима

При выборе токоведущих частей по условиям рабочего режима учитываются два фактора: нагрев проводника длительным рабочим током и требование экономичности установки. Как отмечалось выше, при выборе сечений проводников по условиям длительного нагрева пользуются таблицами допустимых длительных токов для проводников стандартных сечений, составленными на основе соответствующих расчетов и испытаний. При составлении этих таблиц принимались: допустимая температура нагрева шин +75°С; расчетная температура окружающего воздуха +25°С; расчетное превышение температуры шин над температурой окружающего воздуха 45°С. В тех случаях, когда температура воздуха отличается от расчетной или превышение температуры шины над температурой воздуха принимают отличным от нормированного, соответствующий допустимый ток можно определить из приближенного равенства, полученного в предположении, что теплоотдача шины пропорциональна превышению ее температуры над температурой воздуха, а потеря энергии пропорциональна квадрату тока:

где – принимаемое и нормированное превышение температуры шины над температурой воздуха.

Для шин прямоугольного сечения шириной до 60 мм, расположенных плашмя, допустимый ток снижается по сравнению с табличным значением на 5 %, а шириной больше 60 мм – на 8 %.

Для кабелей таблицы длительного допустимого тока составлены в расчете на одиночный кабель, проложенный в земле при температуре почвы 15°С или на воздухе при температуре 25°С. При других условиях прокладки кабелей необходимо вводить поправочные коэффициенты на температуру почвы или воздуха (К₁) и на число кабелей в траншее (К₂), т.е.

I’_доп = К₁К₂I_доп.

Кабели отходящих линий (к потребителям) прокладывается обычно в земле в траншеях. Кабели генераторных, трансформаторных цепей, РУ и линий к двигателям СН, как правило, имеют небольшую длину и прокладываются в кабельных каналах, туннелях и открытых шахтах, и их выбор по условиям длительного нагрева производится, как для кабелей, проложенных на открытом воздухе. Для кабелей, прокладываемых к механизмам СН в котельном и турбинном цехах, следует учитывать высокую температуру воздуха в этих сетях.

При выборе площади сечений проводников, отвечающих условиям рабочего режима, необходимо также учитывать расход проводникового материала и потери энергии в проводниках. При заданном рабочем токе увеличение площади сечения проводника связанно с увеличением первоначальных затрат на сооружение РУ, шинной или кабельной линии и соответствующих отчислений на амортизацию и ремонт. Но одновременно уменьшаются потери энергии, стоимости которых входит в состав суммарных эксплуатационных расходов. Последние являются, таким образом, функцией сечения проводника; их минимум определяет экономическое сечение проводника. Плотность тока, соответствующую минимуму суммарных эксплуатационных расходов, называют экономической плотностью тока. Последняя является функцией многих величин, из которых главными являются стоимость проводникового материала, стоимость энергии и продолжительность использования максимальной нагрузки T_max установки (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Экономическая плотность тока, А/мм²

Примечание. Числа без скобок относятся к Европейской части и Дальнему Востоку, в скобках – к Центральной Сибири.

В курсовом проекте при выборе кабелей к потребителям на генераторном напряжении можно принимать T_max = 3000 ¸ 5000 ч. Для шин связи трансформаторов и генераторов на ТЭС и АЭС T_max > 5000 ч, на ГЭС - T_max < 3000 ч.

Таким образом, по условиям рабочего режима определяются две площади сечения проводников: S_эк, при которой обеспечивается минимум суммарных эксплуатационных расходов; S_доп, при которой температура проводника не превышает допустимой при длительной работе. Однако определяются эти две площади по разным рабочим токам. Первая – по рабочему току нормального режима:

S_эк = I_{раб. н} /j_эк,

вторая – по току утяжеленного (ремонтного или послеаварийного) режима, т.е. S_доп определяется из условия

I’_доп ³ I_{раб.утж}.

Принимается большая площадь сечения.