Меню

Экономическая плотность тока для кабелей с алюминиевыми жилами

Экономическая плотность тока для кабелей с алюминиевыми жилами

дополненное с исправлениями

Глава 1.3

ВЫБОР ПРОВОДНИКОВ ПО НАГРЕВУ, ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА И ПО УСЛОВИЯМ КОРОНЫ

Область применения

1.3.1. Настоящая глава Правил распространяется на выбор сечений электрических проводников (неизолированные и изолированные провода, кабели и шины) по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны. Если сечение проводника, определенное по этим условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям (термическая и электродинамическая стойкость при токах КЗ, потери и отклонения напряжения, механическая прочность, защита от перегрузки), то должно приниматься наибольшее сечение, требуемое этими условиями.

Выбор сечений проводников по нагреву

1.3.2. Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т.п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

1.3.3. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать ток, приведенный к длительному режиму. При этом:

1) для медных проводников сечением до 6 мм , а для алюминиевых проводников до 10 мм ток принимается как для установок с длительным режимом работы;

2) для медных проводников сечением более 6 мм , а для алюминиевых проводников более 10 мм ток определяется умножением допустимого длительного тока на коэффициент , где — выраженная в относительных единицах длительность рабочего периода (продолжительность включения по отношению к продолжительности цикла).

1.3.4. Для кратковременного режима работы с длительностью включения не более 4 мин и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды, наибольшие допустимые токи следует определять по нормам повторно-кратковременного режима (см. 1.3.3). При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями наибольшие допустимые токи следует определять как для установок с длительным режимом работы.

1.3.5. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, может допускаться кратковременная перегрузка, указанная в табл.1.3.1.

Таблица 1.3.1


Допустимая кратковременная перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией

Допустимая перегрузка по отношению к номинальной нагрузке в течение, ч

Источник



ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны

Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

1.3.25. Сечения проводников должны быть проверены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение S, мм 2 , определяется из соотношения ¶

Формула экономически целесообразного соотношения сечения проводников по плотности тока

где I — расчетный ток в час максимума энергосистемы, А; Jэк — нормированное значение экономической плотности тока, А/мм², для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.36. ¶

Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т. е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается. ¶

1.3.26. Выбор сечений проводов линий электропередачи постоянного и переменного тока напряжением 330 кВ и выше, а также линий межсистемных связей и мощных жестких и гибких токопроводов, работающих с большим числом часов использования максимума, производится на основе технико-экономических расчетов. ¶

1.3.27. Увеличение количества линий или цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения экономической плотности тока производится на основе технико-экономического расчета. При этом во избежание увеличения количество линий или цепей допускается двукратное превышение нормированных значений, приведенных в табл. 1.3.36. ¶

Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока

Экономическая плотность тока, А/мм, при числе часов использования максимума нагрузки в год

более 1000 до 3000

более 3000 до 5000

Неизолированные провода и шины:

Кабели с бумажной и провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:

Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:

В технико-экономических расчетах следует учитывать все вложения в дополнительную линию, включая оборудование и камеры распределительных устройств на обоих концах линий. Следует также проверять целесообразность повышения напряжения линии. ¶

Данными указаниями следует руководствоваться также при замене существующих проводов проводами большего сечения или при прокладке дополнительных линий для обеспечения экономической плотности тока при росте нагрузки. В этих случаях должна учитываться также полная стоимость всех работ по демонтажу и монтажу оборудования линии, включая стоимость аппаратов и материалов. ¶

Читайте также:  Электрическая постоянная времени двигателя постоянного тока

1.3.28. Проверке по экономической плотности тока не подлежат: ¶

  • сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-5000;
  • ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
  • сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;
  • проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т. п.;
  • сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3-5 лет.

1.3.29. При пользовании табл. 1.3.36 необходимо руководствоваться следующим (см. также 1.3.27): ¶

1. При максимуме нагрузки в ночное время экономическая плотность тока увеличивается на 40%. ¶

2. Для изолированных проводников сечением 16 мм 2 и менее экономическая плотность тока увеличивается на 40%. ¶

3. Для линий одинакового сечения с n ответвляющимися нагрузками экономическая плотность тока в начале линии может быть увеличена в ky раз, причем ky определяется из выражения ¶

Формула определения увеличения экономической плотности тока для линий одинакового сечения с n ответвляющимися нагрузками

4. При выборе сечений проводников для питания n однотипных, взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. д.), из которых m одновременно находятся в работе, экономическая плотность тока может быть увеличена против значений, приведенных в табл. 1.3.36, в kn раз, где kn равно: ¶

Формула определения увеличения экономической плотности тока для питания n однотипных взаиморезервируемых электроприемников, из которых m одновременно находятся в работе

1.3.30. Сечение проводов ВЛ 35 кВ в сельской местности, питающих понижающие подстанции 35/6 — 10 кВ с трансформаторами с регулированием напряжения под нагрузкой, должно выбираться по экономической плотности тока. Расчетную нагрузку при выборе сечений проводов рекомендуется принимать на перспективу в 5 лет, считая от года ввода ВЛ в эксплуатацию. Для ВЛ 35 кВ, предназначенных для резервирования в сетях 35 кВ в сельской местности, должны применяться минимальные по длительно допустимому току сечения проводов, исходя из обеспечения питания потребителей электроэнергии в послеаварийных и ремонтных режимах. ¶

1.3.31. Выбор экономических сечений проводов воздушных и жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение определяется по расчетной нагрузке этого ответвления. ¶

1.3.32. Для линий электропередачи напряжением 6-20 кВ приведенные в табл. 1.3.36 значения плотности тока допускается применять лишь тогда, когда они не вызывают отклонения напряжения у приемников электроэнергии сверх допустимых пределов с учетом применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности. ¶

Источник

Экономическая плотность тока

По мере уменьшения сечения проводов возрастают потери при передаче электрической энергии, а при увеличении сечения все наоборот – потери уменьшаются, но возрастают капитальные затраты на сооружение электросети.

Таким образом, стремление уменьшить потери приводит к увеличению сечения проводников, а стремление снизить затраты – к его уменьшению. Получается замкнутый круг.

Поэтому в экономическом отношении наилучшим будет тот вариант, при котором сумма приведенных затрат снизится до минимума, что будет соответствовать определенному сечению проводов линии, называемому экономическим сечением Sэ.

Для определения экономического сечения провода необходимо производить сложные и трудоемкие вычисления, а также сопоставлять несколько вариантов. Поэтому ПУЭ устанавливает величину экономической плотности тока jэ для практических расчетов:

Экономическая плотность тока

Где: Iм – расчетный ток линии при нормальной работе сети, А.

Рекомендуемые экономические плотности тока указаны в таблице ниже, которая составлена с учетом окупаемости капитальных затрат за 5 – 8 лет:

Экономическая плотность тока, таблица

Продолжительность использования максимумов нагрузки в часах можно определить из годового графика нагрузки используя выражения:

Продолжительность использования максимума нагрузки в часах

Где: Wгод – расход энергии годовой, кВт∙ч; Рmax – максимальная активная мощность, кВт;

График максимума нагрузки

Средние величины использования максимума нагрузки (часов в год) для:

  • Освещения внутреннего городов 1500 – 2000;
  • Освещения наружного городов 2000 – 2600;
  • Промышленных предприятий с одной рабочей сменой 2000 – 3000;
  • Промышленных предприятий с двумя рабочими сменами 3000 – 4500;
  • Промышленных предприятий с тремя рабочими сменами 4500 – 7000;
Читайте также:  Виток с током равным 2 а помещается во внешнее

При выполнении проверки или выборе сечений проводов по экономической плотности тока в соответствии с приведенной выше таблицей расчетный ток должен определятся без учета повышения нагрузки при авариях или ремонтах. Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

По экономической плотности тока не проверяются:

  • Электрические сети с напряжением до 1000 В промышленных предприятий и сооружений и имеющих Тmax менее 4000 – 5000 часов в год;
  • Ответвления к отдельным электроприемникам с напряжением до 1000 В, а также осветительные сети общественных и жилых зданий, промышленных предприятий, проверенные по потере напряжения;
  • Сети временного сооружения, а также установки с малым сроком службы (3-5 лет);
  • Сборные шины;
  • Провода, идущие к сопротивлениям, пусковым реостатам и так далее;

Экономическая плотность тока на 40% повышается для проводов и кабелей всех сечений при максимуме нагрузке, наступающем ночью, а также для изолированных проводов сечением до 16 мм 2 включительно независимо от времени максимума.

Источник

Выбор проводов по экономической плотности тока

Установлены экономические плотности тока, по которым должны выбираться сечения проводов воздушных линий и жил кабелей.
Экономическая плотность тока определяется из табл, 8-1.
Сечение проводника по условию экономической плотности тока определяется по формуле

где I — расчетный ток линии, а;
j э — экономическая плотность тока, а/мм кв., принимаемая по табл. 8-1.
Расчетный ток линии принимается из условий нормальной работы и при определении его не учитывается увеличение тока в линии при авариях или ремонтах в каких-либо элементах сети.
Полученное по (8-1) сечение проводника округляется до ближайшего стандартного сечения.
При пользовании табл. 8-1 необходимо руководствоваться следующим:
1.При максимуме токовой нагрузки в ночное время экономическая плотность тока повышается на 40%.
2.Для изолированных проводов сечением 16 мм кв. и менее экономические плотности тока увеличиваются на 40%.
3.Для линий с одинаковым сечением проводников по всей длине и различными нагрузками ня отдельных участках их (рис. 8-1)

p156_1_00

Рис. 8-1.

Схема линии с различными токовыми нагрузками участков

Экономическая плотность тока для начального участка увеличивается по сравнению с величинами, указанными в табл. 8-1, в К у раз; при этом коэффициент увеличения определяется по формуле

где I 1 , I 2 ,…,I m — токовые нагрузки отдельных участков линии;
l 1 , l 2 ,…,l m — длины тех же участков линии;
L — полная длина линии.
4.При выборе сечений проводников для питания ряда однотипных взаимно резервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. п.) общим числом n , если известно, что все они одновременно не включаются и n 1 из них поочередно находятся в работе, экономическая плотность должна быть увеличена против норм табл. 8-1 умножением на коэффициент

Таблица 8-1 Предельная экономическая плотность тока, а/мм кв
Наименования проводников Продолжительность использования максимума нагрузки, ч
1000-3000 3000-5000 более 5000
Голые провода и шины:
медные
алюминиевые
Кабели с бумажной и провода с резиновой изоляцией с жилами;
медными
алюминиевыми
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:
медными
алюминиевыми
2,5
1,3

Целесообразность увеличения числа линий или цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения, а также замены существующих проводов проводами больших сечений при росте нагрузки в целях удовлетворения условий экономической плотности тока должна обосновываться только на основании технико-экономических расчетов.
Проверке по экономической плотности тока не подлежат:
1)Сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1000 в при числе часов использования максимума нагрузки предприятия до 4000-5000;
2)все ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 в, а также осветительные сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, проверенные по потере напряжения;
3)сети временных сооружений, а также устройств с малым сроком службы (3-5 лет);
4)сборные шины;
5)проводники, идущие к сопротивлениям, пусковым реостатам и т. п.
Для определения среднего числа часов использования максимума нагрузки при отсутствии уточненных данных можно пользоваться приведенными в табл. 8-2 ориентировочными данными как по категориям потребителей, так и по различным основным отраслям промышленности.

Таблица 8-2 Среднее число часов использования максимальной нагрузки для различных категорий потребителей и отраслей промышленности
Потребители Т, ч
По категориям потребителей
Внутреннее освещение городов
Наружное освещение городов
Промышленные предприятия, работающие:
1) в одну смену
2) в две смены
3) в три смены

2 000-3 000
3 000-4 500
4 500-7 000

В табл. 8-3 приведены значения тока в линии, обеспечивающего наибольшую экономичность эксплуатации в зависимости от материала и сечения проводов и жил кабелей и годового числа часов использования максимальной нагрузки.

Пример 8-1.
Требуется выбрать по экономической плотности тока сечение кабеля 6 кв с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами для питания деревообделочного завода с максимальной токовой нагрузкой 54 а.
Решение.
По табл. 8-2 находим среднее число часов использования максимума нагрузки для деревообрабатывающей промышленности: Т=2500 ч.
В графе табл. 8-3, соответствующей числу часов использования менее 3000 для кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами, определяем, что экономическая плотность тока будет обеспечена при кабеле сечением 3 X 35 мм кв.

Таблица 8-3 Экономические токи для неизолированных проводов и кабелей, А
Марки и сечения проводов и кабелей Экономический ток, а, при числе часов использования максимума в год
более 5000 3000-5000 менее 3000
Неизолированные провода
А-16
А-25
А-35
А-50
А-70
А-95
А-120
А-150
М-б
М-10
М-16
М-25
М-35
М-50
M-70
М-95
М-120
М-150
16
25
35
50
70
95
120
150
11
18
29
45
63
90
126
170
216
271
18
27
38
55
77
104
132
165
13
21
34
53
73
104
146
199
252
316
21
32
45
65
91
123
156
195
15
25
40
63
87
125
174
237
300
376
Трехжильные кабели с бумажной изоляцией
С медными жилами
3Х10
3X16
3X25
3X35
3X50
3X70
3X95
3X120
3X150
3X185
20
32
50
70
100
140
190
240
300
370
25
40
62
87
125
175
237
300
375
465
30
48
75
105
150
210
285
360
450
С алюминиевыми жилами
3Х10
3X16
3X25
3X35
3X50
3X70
3X95
3X120
3X150
3X185
12
19
30
42
60
84
113
144
180
222
14
22
35
49
70
98
132
168
210
260
16
26
40
56
80
112
151
192
240
296
Трехжильные кабели с резиновой изоляцией
С медными жилами
3Х10
3X16
3X25
3X35
3X50
3X70
27
43
67
94
134
188
31
50
77
108
154
216
35
56
87
122
174
244
С алюминиевыми жилами
3Х10
3X16
3X25
3X35
3X50
3X70
16
26
40
56
80
112
17
27
43
60
85
119
19
30
48
67
95
133

Пример 8-2.
На рис. 8-2 представлена схема воздушной линии городской электросети 380/220 в, выполненной алюминиевыми проводами с одинаковым сечением по всей длине линии.
Требуется выбрать сечение проводов, соответствующее экономической плотности тока, при числе часов использования максимума менее 3000.

p156_1_01

Рис. 8-2

Решение.
Определяем коэффициент увеличения экономической плотности тока для начального участка по (8-2):

Экономическую плотность тока для линии с одинаковой нагрузкой по всей длине определяем из табл. 8-1 при числе часов использования максимума менее 3000 для алюминиевых голых проводов: 1,3 а/мм кв.
Для условий примера экономическая плотность тока с учетом распределения нагрузок вдоль линии получается равной:

Экономическое сечение линии определяем из (8-1):

Останавливаемся для проводов линии на ближайшем стандартном сечении 50 мм кв. Принятое сечение должно быть проверено по условиям нагревания и потери напряжения.

Пример 8-3.
Выбрать по экономической плотности тока сечение кабелей с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами на 6 кв, питающих электродвигатели насосов. Всего насосных агрегатов три, из которых два являются рабочими, а один — резервным. Расчетный ток каждого кабеля 65 а; число часов использования максимума электродвигателей рабочих насосов 4000.
Решение.
Экономическую плотность тока без учета коэффициента увеличения для условий примера определяем по табл. 8-1: 1,4 а/мм кв. Коэффициент увеличения, учитывающий число рабочих и резервных линий, находим из (8-3). В нашем случае n =3 и n 1 =2, а коэффициент увеличения получается равным:

Экономическая плотность тока с учетом режима работы насосных агрегатов составляет

Экономическое сечение кабеля

Принимаем для кабелей ближайшее стандартное сечение 35 мм кв.

Источник