Меню

Расчет температуры кабеля по току

Пример расчета тепловыделения кабелей

В данном примере требуется определить тепловыделение кабелей на напряжение 0,4 кВ, прокладываемых в туннеле от РУ-0,4 кВ к двигателям.

  • Сечение туннеля 1500х2100 мм;
  • Заполнение туннеля кабелями составляет 100%;
  • Общее количество силовых кабелей – 42;
  • Среднее сечение силовых алюминиевых кабелей марки АВВГнг – 3х95 мм;
  • R20 = 0,329 Ом/км -активное сопротивление жилы кабеля при t = +20°C, определяем по таблице 2-5 [Л1, с.48];

Таблица 2-5 - Активное и индуктивное сопротивление кабелей до 10 кВ

  • Iд = 170 А — допустимый длительный ток кабеля, согласно ПУЭ таблица 1.3.7.

Таблица 1.3.7 - Длительно допустимые токи для кабелей с алюминиевыми жилами с пластмассовой изоляцией

Расчет тепловыделения кабелей будет выполняться согласно методики представленной в книге: «Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г, страницы 209».

1. Определяем активное сопротивление жилы кабеля с учетом температуры соответствующая длительно допустимому току:

Определяем активное сопротивление жилы кабеля с учетом температуры

  • R20 = 0,329 Ом/км – активное сопротивление жилы кабеля при t = +20°C;
  • α20 – температурный коэффициент сопротивления, равный при 20 °С [Л1, с.45]:
  • 0,00393 1/град – для меди;
  • 0,00403 1/град – для алюминия;
  • tп = tдоп. – tа.ж. = 80 – 20 = 60 °С – перепад температур;
  • tа.ж = 20 °С – температура жилы кабеля, соответствующая активному сопротивлению кабеля (таблица 2-5).
  • tдоп. = 80 °С – допустимая температура жилы кабеля марки АВВГнг, согласно ПУЭ пункт 1.3.12.

ПУЭ пункт 1.3.12

2. Определяем тепловыделение от одного кабеля [Л1, с.209]:

Определяем тепловыделение от одного кабеля

  • Iд = 170 А – длительно допустимый ток кабеля;
  • k1 = 0,7 — коэффициент загрузки силовых кабелей по току;
  • k2 = 0,9 — коэффициент снижения тепловыделений вследствие наличия в туннеле контрольных кабелей, если контрольных кабелей нету k2 = 1,0;

3. Определяем общее тепловыделение от 42 кабелей:

Р = р*n = 17,4*42 = 730,8 Вт/м = 0,7308 кВт/м

где: n = 42 — общее количество кабелей, прокладываемых в туннеле.

В случае отсутствия данных по количеству и сечению прокладываемых кабелей в туннеле, тепловые потери могут быть приближенно приняты согласно типовой работы А168 «Прокладка кабелей в тоннелях» :

  • для двухсторонних тоннелей – 0,8 кВт на 1 м тоннеля;
  • для односторонних тоннелей – 0,5 кВт на 1 м тоннеля.

1. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.

Источник

Выбор проводников по термической и динамической устойчивости к току к.з.

Проводники и токопроводы в электрических сетях выше 1000 в, как правило, подлежат проверке на условия нагревания током к. з.
В электрических сетях до 1000 в на термическую устойчивость проверяются только токопроводы.
Повышение температуры жил изолированных проводников и кабелей в результате прохождения тока к. з. ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности, а следовательно, и к возможности аварии. Поэтому установлены определенные максимально допустимые пределы температур в режиме к. з., указанные в табл. 6-1.

Проверка кабелей на нагревание от токов к. з. должна производиться:
1)для одиночных кабелей небольшой протяженности, исходя из к. з. в начале кабеля;
2)для одиночных кабелей, имеющих соединительные муфты, исходя из к. з. s начале каждого участка, с тем чтобы иметь возможность ступенями уменьшать сечение кабеля по его длине;
3)для двух и более параллельно включенных кабелей, исходя из к. з. непосредственно за пучком (по сквозному току).

Допускается не проверять проводники по режиму к. з. в случае их защиты плавкими предохранителями. Линия считается защищенной предохранителем, когда отключающая способность предохранителя достаточна для отключения наибольшего возможного аварийного тока линии.
Для линий к индивидуальным электроприемникам, в том числе к цеховым трансформаторам общей мощностью до 1000 ква включительно, допускается не проверять сечения проводников по току к. з при одновременном соблюдении следующих условий:

1.В электрической или технологической части предусмотрено резервирование, гарантирующее от расстройства производственного процесса.
2.Повреждение проводников при к. з. не может вызвать взрыва.
3.Возможна замена проводников без значительных затруднений.

Для линий к индивидуальным электроприемникам или небольшим распределительным пунктам неответственного назначения допускается не производить проверку проводников на термическую устойчивость при к. з., если обеспечивается только одно условие 2 (отсутствие опасности взрыва).
Провода воздушных линий до 10 кв не проверяются по току к. з.
Допустимые величины тока к. з. для кабелей определяются в зависимости от материала и сечения кабеля и длительности прохождения тока к. з.
Термическое действие тока к. з. в течение действительного времени прохождения его t д , характеризуется величиной фиктивного времени t ф прохождения установившегося тока к. з. с одинаковым по термическому действию эффектом.
Фиктивное время определяется в зависимости от отношения

где I» — действующее значение периодической составляющей тока к. з. в начальный момент, а
— установившийся ток к. з. (действующее значение), а.
Действительное время I д слагается из выдержки времени, установленной на максимально-токовой защите линии, и собственного времени отключающего аппарата (выключателя мощности).
При проверке на термическую устойчивость проводников линий, оборудованных быстродействующим автоматическим повторным включением, должно учитываться повышение нагревания проводников из-за увеличения суммарной продолжительности к. з.
При расчетах тока к. з. в распределительных сетях 6-10 кв весьма часто затухание не учитывают. В этом случае фиктивное время может быть принято равным действительному и задача проверки проводников на термическую устойчивость упрощается отсутствием необходимости определения фиктивного времени.
Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току к. з. при заданной величине фиктивного времени t ф , определяется из выражения

где F-сечение жилы кабеля, мм кв
С — постоянная, определяемая в зависимости от заданной ПУЭ конечной температуры нагревания жил и напряжения; числовые значения постоянной С- указаны в табл. 6-1.
Ниже приведена табл. 6-2 для проверки кабелей на термическую устойчивость, составленная по формуле (6-2) в величинах допустимого установившегося тока к. з. в килоамперах.
В дополнение к расчету на термическую устойчивость сечение шин токопроводов должно быть проверено также на механическую прочность при к. з. (динамическая устойчивость токопровода).

Читайте также:  Преобразователь термопара в ток

Источник

Расчет температуры кабеля по току

Как прогреть кабель?

  • прогрев кабеля электрическим током (однофазным или трехфазным)
  • прогрев в теплом помещении или сооруженном тепляке

Рассмотрим первый способ — прогрев кабеля электрическим током

Как прогреть кабель электрическим током?

Прогрев кабеля до 35 кВ осуществляется трехфазным током от прогревочного трансформатора или однофазным, например, от сварочного. Достаточно мощности трансформатора в 15-25 ква. При использовании однофазного тока одна из жил будет нагреваться больше, чем остальные, что может послужить причиной повреждения изоляции этой жилы. В целом механизм прогрева при трехфазном источнике следующий: все жилы одного конца кабеля подсоединяют к трансформатору, а все жилы второго конца соединяют между собой, тем самым получая замкнутую электрическую цепь.

Как определить ток нагрева кабеля?

При прогреве кабеля электрическим током необходимо правильно определить величину тока, напряжение и время нужное для прогрева.

Ток для нагрева кабеля определяется по длительно допустимо токовой нагрузке (см. справочные данные) с учетом температурного коэффициента (К), определяемого по формуле:

Температурный коэффициент

Тн — длительно допустимая температура токопроводящих жил,

Тф — уличная температура при прокладке кабеля.

Длительно допустимая температура нагрева жил кабеля представлена в табл. 1

Длительно допустимая температура нагрева жил кабеля

Вид изоляции кабеля Длительно допустимая температура нагрева жил, C
Поливинилхлоридный пластикат 70
Полиэтилен 70
Вулканизированный полиэтилен 90

Также можно воспользоваться готовой таблицей величины тока, напряжения и времени для прогрева кабеля.(Табл.2)

Допустимый ток для прогрева кабеля

Таблица допустимый ток для прогрева кабеля

Также при прогреве кабеля током необходимо наблюдать за температурой прогрева между верхними витками кабеля. Прогрев током можно закончить, когда витки прогреются до 20-30 С.

Прогретый кабель необходимо уложить в течение 30-60 минут в зависимости от температуры воздуха.

Источник



Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения

Внимание!

Перед использованием таблицы расчета, просим внимательно прочитать нижеприведенные рекомендации и принципы расчетов. Будьте внимательны при внесении исходных данных и проверяйте все поля ввода и выбора данных.

Полученные результаты носят рекомендательный характер и должны быть проверены по методикам, принятым на Вашем предприятии!

В случае расхождения результатов просим сообщить комбинацию входных данных и полученные результаты для выработки общей методологии на электронный адрес mail@electromirbel.ru или miroshko@i.com.ua .

Возможности программы:

  • Подбор сечения кабеля и провода в зависимости от нагрузки (исходными данными является сила тока или мощность), от потерь напряжения и нагрева.
  • Расчет максимальной нагрузки кабеля и провода заданного сечения.
  • Расчет потерь и максимальных параметров линии.
  • Подбор автоматического выключателя для заданной нагрузки потребителя и для всей линии.

Задавать потребляемую мощность для двигателя рекомендуется только тогда, когда неизвестен потребляемый ток. Соотношения между напряжением, током и мощностью в однофазной (фаза-ноль) и двухфазной (фаза-фаза) цепях:

P = U * I * cos(φ)

в трехфазной цепи:

P = √3 * U * I * cos(φ)

Коэффициент запаса применяется для тока и является общим для расчета по тепловым нагрузкам и по потерям. 1.3 — рекомендуемое значение. Для ответственных участков он должен быть увеличен, для неответственных — может быть уменьшен. Сечение выбирается для тока с запасом, все остальные расчеты ведутся по номинальному току.

Если количество одновременно нагруженных проводников , проложенных в трубах , кабельных каналах , а также в лотках пучками, будет более четырех, то табличные значения максимального тока умножаются на поправочный коэффициенты: 0.68 при 5 и 6 проводниках, 0.63 — при 7-9, 0.6 — при 10-12. Сечения выбираются с учетом действия этого коэффициента. Результирующий ток выводится в колонке результатов как Imax для полученных сечений и представляет для выбранного проводника при выборе по нагреву максимальный ток по нагреву, при выборе по потерям и при паритете — максимальный по потерям, но не выше тока по нагреву.

Тепловые нагрузки приняты из расчета нагрева жил до 65°С при температуре окружающей среды +25 ° С.

При определении количества проводов , прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий провод четырехпроводной системы трехфазного тока (или заземляющий провод) в расчет не входит. Однофазные и двухфазные потребители питаются по двум проводам.

Поле учета температуры среды , основано на таблице 1.3.3 ПУЭ , которая применяется к другим видам кабелей. Однако учет этого параметра представляется благоразумным и для рассматриваемых видов. Если Вы считаете такую коррекцию излишней, то оставьте в этом поле значение «Авто» и оно не будет оказывать влияние на результат.

Тепловой расчет ведется на основании таблиц ПУЭ и ГОСТ 16442-80:

ПУЭ,1.3.4. «Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами»,

ПУЭ,1.3.5. «Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами»,

ПУЭ, Таблица 1.3.6. «Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных»,

ПУЭ, Таблица 1.3.7. «Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных»,

ПУЭ, Таблица 1.3.8. «Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами»,

ГОСТ 16442-80, Таблица 23. «Допустимые токовые нагрузки кабелей [с медными жилами] с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А»,

ГОСТ 16442-80, Таблица 24. «Допустимые токовые нагрузки кабелей [с алюминиевыми жилами] с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А».

Расчет по потерям ведется из расчета потерь на активном сопротивлении провода. Сечение и максимальная длина выбирается для тока с запасом, расчет потерь ведется по номинальному току. Максимально допустимое значение потерь указано в паспорте потребителя. Типовое значение — «-10%», рекомендуемое для расчетов — «-5%», для компрессоров кондиционеров допустимое значение потерь — «-2%».
Потери в одно- и двухфазных цепях (потери на обоих проводах):

Δ[%] = (2 * I * L * ρ * 100) / (U * S)

в трехфазной (потери на одном (фазном) проводе):

Δ[%] = (I * L * ρ * 100) / (U * S)

В формулах приняты следующие обозначения:

I — ток в линии, А

U — номинальное напряжение, В

Δ[%] — потери напряжения на проводнике, %

L — длина линии в одном направлении, м

S — сечение проводника, мм 2

ρ — удельное сопротивление материала проводника, ом*мм 2 /м

cos(φ) — косинус сдвига фаз между током и напряжением, б/р

В случае, если на трассе имеются разнородные по виду проводки участки, расчет ведется по участку, расположенному в меню выше.

Токи для кабелей и шнуров малых сечений, отсутствующие в таблице в ПУЭ , получены путем экстраполяции.

При вводе пользователем рабочего напряжения автовыбор при смене фазности для потребителей «Двигатель» и «ТЭН, лампа» отменяется. Признаком введения напряжения и косинуса фи пользователем является отсутствие пробела перед значением и/или отличие от стандартных значений. Для возврата к автовыбору необходимо выбрать потребителя с указанным напряжением питания или вставить в поле ввода напряжения значений «400», «230» или «12».

При вводе тока нагрузки или мощности тот параметр, против которого нажата радиокнопка остается неизменным при изменении других влияющих на результат данных, таких как напряжение, косинус фи, фазность.

При проверке кабеля заданного сечения , находится ток через него, удовлетворяющий обоим условиям: при потерях меньше заданных — по нагреву, при равенстве — паритет. При потерях, превышающих заданные вычисляется ток, при котором потери остаются в допуске. При любом заданном сечении выбор по нагреву ведется только в пределах таблицы. Промежуточные сечения, т.е. не представленные в таблице по нагреву приводятся к ближайшему меньшему значению, по потерям принимаются равными введенным.

При проверке кабеля заданного сечения , коэффициент запаса применяется для снижения максимально допустимого тока, а длина трассы остается заданной. Потери вычисляются для заданной длины и максимально допустимого тока с запасом.

В режиме » Расчет потерь и максимальных параметров линии « программа вычисляет длины и потери по фактически введенным значениям сечения или диаметра, а тепловую нагрзку — по ближайшему меньшему сечению. Параметры, которые превышают допустимые, выводятся красным цветом.

Накопительные потери рассчитываются для нагрузок, которые включены в одну линию и распределены по ее длине. Для добавления потерь участка в общий результат нажмите кнопку «Добавить». Для исключения последней строки из общего результата — нажмите «Удалить». В таблице в колонку в колонку «I» заносится ток узла (сумма токов последующих узлов), во все остальные колонки — данные для указанного узла. Колонка «L» содержат длины каждого сегмента, «%» — реальные потери в каждом сегменте.
Ввод данных начинается с первого узла, последующие добавляются по мере необходимости.

Расчеты ведутся с определенной точностью и округляются, поэтому проходы вперед и назад в общем случае не абсолютно равны. Для обнуления результата нажмите кнопку «Сброс». Сброс также производится, когда откат достигает нулевого узла.

Lost(%) = ((U0-Ui)/U0)*100

Номинал автоматического выключателя выбирается по одному из критериев:

  • «Автомат по линии» — номинал автомата защиты берется ближайший меньший от максимально допустимого тока для проводника данного сечения. Если этот номинал ниже заданного рабочего тока нагрузки, то считается, что для данной комбинации сечения и нагрузки подобрать автомат нельзя.
  • «Автомат по нагрузке» — номинал автомата защиты берется ближайший больший от заданного тока нагрузки. Если этот номинал выше максимально допустимого тока для проводника данного сечения, то считается, что для данной комбинации сечения и нагрузки подобрать автомат нельзя.

Попробуйте изменить коэффициент запаса, произведите расчеты в других режимах и/или для проводника следующего стандартного сечения или, ориентируясь на полученные токи, выберите автомат самостоятельно.

Характеристика автомата выбирается «B» для потребителей с cos(φ)=1 и «C» если он меньше 1.

Если у Вас двигатель с тяжелым режимом пуска, самостоятельно выберите характеристику «D».

Полюсность автомата выбирается по фазности линии: «1р» — для однофазной нагрузки, «2р» — для нагрузки, подключенной к двум фазам, «3р» — для трехфазной нагрузки. Если Вам нужно отключать и ноль, то добавьте один полюс — «+N» — самостоятельно.

Расчет сопротивления ведется для одного проводника при трехфазной сети и для двух проводников для двух- и однофазной сетей.

Последнее изменение 22.10.2013 г.

Компания «Электромир» выражает благодарность в предоставлении данной формы Мирошко Леониду leonid@climate.com.ua

Данная версия также доступна на странице http://miroshko.kiev.ua/wiresel/wiresel_mini.html

Понравилась эта страница? Поделись ссылочкой с друзьями:

Источник