Сечения проводов и жил кабелей должны выбираться в зависимости от ряда факторов, которые разделяются на технические и экономические.
Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие:
1)нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током;
2)нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания;
3)потери (падение) напряжения в жилах кабеля или проводах воздушной линии от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах;
4)механическая прочность - устойчивость к механической нагрузке (собственная масса, гололед, ветер);
5)коронирование - фактор, зависящий от применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды.
Методика выбора сечения при U ≤ 35 кВ:
- Выбор сечения по экономической плотности тока: F = Iнб / jэк.
- Проверка выбранного сечения по длительно-допустимому току: Iрасч ≤ Iдлит. доп.
- Проверка кабелей по термической стойкости.
- Проверка по потере напряжения: ΔUдоп = ± 5% Uном.
- Проверка проводов по механической прочности. (проверка на корону не производится)
- Окончательно выбирается наибольшее сечение.
Методика выбора сечения при U ≥ 110 кВ:
|
|
- Выбор сечения по экономической плотности тока: F = Iнб / jэк.
- Проверка выбранного сечения по длительно-допустимому току: Iрасч ≤ Iдлит. доп.
- Проверка кабелей по термической стойкости.
- Проверка проводов по условиям короны (проверка проводов по потере напряжения не производится).
- Проверка кабелей по потере напряжения.
- Проверка проводов по механической прочности не производится, т.к. сечение проводов по условиям короны превышает сечение по механической прочности.
- Окончательно выбирается наибольшее сечение.
Экономический выбор целесообразного сечения по ПУЭ производят по так называемой экономической плотности тока в зависимости от металла провода и числа часов использования максимума нагрузки в соответствии с выражением sЭ = IР / jЭ
где /р — расчетный ток; jэ — экономическая плотность тока.
Выбор сечения жил кабелей по нагреву током короткого замыкания. Для выбора термически устойчивого сечения жил кабеля необходимо иметь значение установившегося тока короткого замыкания из соответствующего расчета и возможное время прохождения этого тока через кабель. Время определяется уставкой защиты, которая имеет наибольшее значение выдержки времени (если есть несколько видов защиты).
Определение сечения по термической стойкости производится по формуле
,
где С – постоянный коэффициент, равный для алюминиевых жил 10,5 , I(3)К – ток КЗ в конце кабельной линии, tП – приведённое время действия тока КЗ:
tП = 1,1· tОТКЛ = 1,1· (tВЫК + tРЗ),
|
|
где tОТКЛ – время отключения тока КЗ, tРЗ – время действия релейной защиты.
Кабели, защищенные плавкими токоограничивающими предохранителями, на термическую стойкость к токам к. з. не проверяются, поскольку время срабатывания предохранителя мало (0,008 с) и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры.
Выбор сечений жил кабелей и проводов воздушных линий по потерям напряжения. Потери напряжения в трехфазной линии переменного тока могут быть приближенно определены из выражения
∆U = √3 IР(rcosφ + xsinφ)
IР - расчетный ток линии, А; r и х - активное и индуктивное сопротивления линии, Ом; cosφ - коэффициент мощности в конце линии.
Если пренебречь индуктивным сопротивлением проводов линии, когда х < 1/3, то потери напряжения будут равны:
∆U = IР rcosφ, где r = l / γs, следовательно,
∆U = √3 IР lcosφ / γs → s = √3 IР lcosφ / γ∆U