Выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву и по допустимой потере напряжения

Практическое занятие
Выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву и по допустимой потере
напряжения
Цель работы:
По величине длительно допустимого нагрева рабочим током и допустимой потере напряжения
научиться определять сечение токопроводящих алюминиевых жил силового кабеля марки АВВГ.
Задание:
1. По величине длительно допустимого нагрева рабочим током и допустимой потере
напряжения рассчитать сечение токопроводящих алюминиевых жил силового кабеля марки АВВГ,
положенного
между
существующей
трансформаторной
подстанцией
стройплощадки
и
бетоносмесительным отделением, если заданы: линейное напряжение питающей сети U л1 = 380 В,
длина линии электроснабжения l, расчётная мощность электроприёмников бетоносмесительного
отделения Рр, коэффициент мощности этих электроприёмников cosφср.
2. Повторить расчёт сечения для тех же условий, но при Uл2 = 660 В.
3. Отметить, как изменилось сечение линий и её расчётный ток.
4. Ответить на вопрос: «Что ещё может дать такое повышение напряжения?»
5. Написать выводы по проделанной работе.
Теоретические сведения
Выбор сечения проводов воздушных линий электрических сетей, а также жил кабелей
напряжением до 1000В, питающих электроэнергией потребителей, производится по:
1) величине длительно допустимого нагрева рабочим током;
2) допустимой потере напряжения.
При расчёте воздушных линий полученные сечения провода необходимо проверять на
механическую прочность, так как они должны быть устойчивы к воздействию механической
нагрузки (гололёда, ветра, а также собственной массы).
В ряде случаев предусматривается проверка по условиям экономической плотности тока,
термической и электродинамической стойкости при токах короткого замыкания, защиты от
перегрузки.
Из всех полученных после расчётов сечений выбирается наибольшее.
Расчёт линий электроснабжения ведётся в определённой последовательности:
1
Определяют длину линии электроснабжения сети.
2
По паспортным данным находят установленную Ру и расчётную Рр мощности приёмников
электроэнергии, а также средневзвешенный коэффициент мощности данной группы потребителей.
3
Выбирают вид линий и предполагаемый способ прокладки (кабельная в траншее,
воздушная неизолированными проводами и др.), а также с учётом сделанных выше замечаний,
материал токоведущих жил или провода, вид изоляции, брони, так как от этих характеристик
зависит величина длительно допустимого тока.
4 Вычисляют расчётный электрический ток Ip приёмников по формулам:
а) для однофазных сетей переменного тока
Iр 
где
Р р 10 3
U н  cos  ср
,
Рр – активная расчётная мощность потребителей (кВт), подключённых в конце
рассчитываемого участка сети; Uн – номинальное напряжение сети, (В);
б) для трёхфазных сетей переменного тока
Iр 
Р р 103
3  U л  cos  ср
,
где Uл – номинальное линейное напряжение линии, (В).
5 По величине расчётного тока Ip определяется сечение проводов или жил кабеля по
таблицам, приведённым в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). В этих таблицах
указываются для различных сечений длительно допустимые токи
Iд в зависимости от вида
изоляции проводов, шнуров или кабелей, способа их прокладки, количества и материала,
токоведущих жил.
Сечение провода или кабеля выбирается так, чтобы выполнялось условие
Iд ≥ Ip .
6 Проверяется правильность выбора сечения проводов по условию допускаемой потери
напряжения U , %. Согласно ГОСТ, на зажимах приборов рабочего освещения производственных
помещений и общественных зданий, а также в прожекторных установках наружного освещения
допускается отклонение напряжения в пределах от -2,5 до +5% от номинального Uн. Таким
образом,
U, %  2,5% Uн.
Так как на зажимах электродвигателей допускается отклонение напряжения в пределах от -5
до +10% от Uн, то в подводящих проводах или жилах кабелей допускается потеря напряжения
U, %  5% Uн.
На зажимах остальных приёмников электроэнергии допускается отклонение напряжения в
пределах ±5% от номинального. То есть в линиях, питающих такие потребители, должно также
соблюдаться условие.
U ,%  5% Uн.
Для проверки правильности выбора сечения проводов по допускаемой потери напряжения
необходимо определить действующую потерю напряжения U ,% в линии, сечение S
которой
выбрано по величине расчётного тока Ip. В линиях однофазного переменного тока
U Д ,% 
200 I p  l
  SU н
,
где Ip – расчётный ток нагрузки, А;
l – длина линии, м;
 - удельная проводимость материала проводов или жил кабеля линии (для меди  =57,
для алюминия  = 34 м/мм2 ∙Ом).
В линиях трёхфазного переменного тока
U Д ,%  100
3  I p l
Uл
(r0 ∙cosφср + х0 ∙sinφср),
где r0 и х0 – активное и индуктивное сопротивление одного линейного провода линии, Ом/км;
l – длина линии, км.
Методика расчёта:
1
Определяем расчётный ток кабельной линии при Uл1 = 380 В
Iр 
37 1000
 62,4  62 А.
3  380  0,9
2 По таблице находим сечение токопроводящих жил кабеля
S = 10 мм2 (Iдоп = 64 А > Iр = 62 А).
3 Определяем величины r0 = 3,1 Ом/км и x0 = 0,073 Ом/км по таблице 1 вычисляем значение
sin   1  cos 2   0,43.
4 Находим потерю напряжения в линии
U g ,%  100
3  62  0,08
3,1  0,9  0,073  0,43  6,4%,
380
так как эта потеря напряжения U g > 5%, то по допустимой потере напряжения это сечение
не проходит.
5 Выбираем следующее стандартное сечение S = 16мм2 и вновь определяем U g , %
U g ,%  100
3  62  0,08
1,94  0,9  0,067  0,43  4,0%.
380
Это сечение проходит по условию U g ,%  4%  U л ,%  5%, поэтому из таблицы
выбираем четырёхжильный кабель марки АВВГ – 3х16+1х10.
6 Повторим расчёт сечения кабеля для случая, когда строительная площадка располагает
электрической сетью с напряжением Uл2 = 660 В:
I р2 
37 1000
 35,9  36 А,
3  660  0,9
тогда S = 6 мм 2 (r0 = 5,17 Ом/км, x0 = 0,09 Ом/км).
Потеря напряжения линии, выполненной кабелем с таким сечением, будет
U g ,%  100
3  36  0,08
5,17  0,9  0,09  0,43  3,5%, т.е. это сечение проходит по условию
660
допустимой потери напряжения.
7
Для прокладки, таким образом, выбирается кабель АВВГ – 3х6+1х4.
Таблица 1- Варианты индивидуальных заданий
Варианты
Длина линии l,м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
320
200
260
330
280
210
180
140
330
270
100
120
220
160
180
320
150
170
190
230
240
250
280
290
300
310
Средневзвешенный
cosφср
0,84
0,83
0,90
0,88
0,80
0,92
0,81
0,83
0,82
0,85
0,81
0,83
0,84
0,85
0,86
0,87
0,88
0,89
0,9
0,91
0,92
0,93
0,94
0,85
0,86
0,87
Расчётная
мощность Рр, кВт
15,0
22,0
30,0
5,5
11,0
15,0
37,0
5,5
11,0
30,0
22,5
23,0
23,5
24,0
24,5
25,0
25,5
26,0
30,0
32.5
36,0
36,6
27,0
30,0
37,5
38,0
Таблица 2- Характеристики четырёхжильных кабелей АВВГ, прокладываемых в земле
Сечение жилы, мм2
Длительно
Сопротивление,
допустимый ток, IД,
Ом/км
А
r0
x0
2,5
27
12,61
0,09
4,0
35
7,74
0,09
6,0
42
5,17
0,09
10,0
64
3,10
0,073
16,0
83
1,94
0,067
25,0
106
1,24
0,066
35,0
129
0,89
0,064
50,0
161
0,62
0,062
70,0
193
0,44
0,061
95,0
235
0,33
0,060
120,0
270
0,26
0,060
150,0
308
0,21
0,060
185,0
354
0,17
0,060