Расчет токопроводящей жилы

Определяем ток нагрузки по жилам кабеля для заданной мощности энергии, передаваемой по кабелю P и номинальному линейному напряжению img
 

Для переменного напряжения:

img(7)

Для постоянного напряжения:

img(8)

По справочным данным предварительно выбираем сечение жилы из табл. 2.
 

Таблица 2 - Длительно допустимые расчетные нагрузки для кабелей.
Кабели положены по треугольнику. Расчетная температура земли 15 img, воздуха img.

 

Марка кабеля
Напряжение, кВ
Сечение жил, img
Допустимые токи нагрузки, А
прокладка в воздухе
прокладка в земле
одноцепные линии

двуцепные линии

МНСА
110
150
450
380
330
270
620
510
545
350
710
570
500
500
860
660
575
700
1010
750
640
220
270
540
440
390
350
615
500
430
500
785
590
500
700
860
650
545
 
220
270
520
425
380
400
630
495
450
550
730
555
500
800
830
615
540
МВДТ
380
550
690
490
-
700
750
520
-
1000
880
550
-
1500
990
575
-
525
500
650
435
-
700
730
460
-
1000
800
490
-
1500
950
490
-

 

Определяем полное сечение жилы

  img

Коэффициент заполнения жилы img, изготовленной из профилированных проволок, выбираем равным 0,9, для жил, изготовленных из уплотненных сегментов - 0,84, для неуплотненных жил - 0,75.
 

По справочным данным из табл.3 выбираем радиус внутреннего канала в жиле img
 

Таблица 3 - Диаметр центрального канала и толщина изоляции маслонаполненных кабелей

Марка кабеля
Напряжение, кВ
Сечение жил, img
Допустимые токи нагрузки, А
прокладка в воздухе
прокладка в земле
одноцепные линии

двуцепные линии

МНСА
110
150
450
380
330
270
620
510
545
350
710
570
500
500
860
660
575
700
1010
750
640
220
270
540
440
390
350
615
500
430
500
785
590
500
700
860
650
545
 
220
270
520
425
380
400
630
495
450
550
730
555
500
800
830
615
540
МВДТ
380
550
690
490
-
700
750
520
-
1000
880
550
-
1500
990
575
-
525
500
650
435
-
700
730
460
-
1000
800
490
-
1500
950
490
-

Радиус жилы img без внутреннего канала определяем по формуле:
 

img(9)

с внутренним каналом:


img(10)

Рассчитываем электрическое сопротивление жилы постоянному току при максимально допустимой температуре жилы img

img(11)

где img - удельное сопротивление металла жилы (для медной и аллюминевой проволоки соответственно 0,01724 и 0,0280 мкОм*м);


  img - температурный коэффициент сопротивления I/img;

  img - коэффициент укрутки, равный 0,02-0,04;



При прокладке трех одножильных кабелей, расположенных по углам равностороннего треугольника, допустимый ток нагрузки вычисляется по формуле:
 

img(12)

где img - максимально допустимая температура, выбирается по табл.4;

img - потери в изоляции, вычисляемые по (13);

img - тепловые сопротивления изоляции, защитных покровов и грунта, вычисляемые по формулам (14), (15), (16);

img - температура окружающей среды (в среднем 15img).
 

Таблица 4 - Допустимые температуры маслонаполненных кабелей

Параметр
Напряжение, кВ
110, 220
330-500
Длительно допустимая температура, img
85
75
Кратковременно допустимая температура (не более 100ч в год)
90
80
 
img(13)

Емкость при двухслойном градировании равна:

img(14)
img(15)
img(16)

где img и img - удельное тепловое сопротивление изоляции и защитных покровов, img; (соответветственно 5img, 6img);

img - толщина оболочки и защитных покровов.

img(17)

где img - удельное сопротивление грунта, (0,8-1,2)img;

L и img - глубина прокладки и наружный диаметр кабеля.
 

Второе слагаемое в (17) обусловлено взаимным нагреванием кабелей.

При прокладке кабелей в одной плоскости для крайнего кабеля

img(18)

для среднего кабеля:
img(19)

где
img(20)

img(21)

img(22)

где img - расстояние между осями соответствующих кабелей,

 img - расстояние между зеркальным отображением кабеля 1 до оси кабеля 2 и 3.

Для кабеля МВДТ допустимый ток нагрузки вычисляется по формуле:

img(23)

где img - тепловое сопротивление при прокладке в грунте или воздухе;
img(24)

Тепловое сопротивление потоку тепла между экранами и трубопроводом S и складывается из параллельно соединенных сопротивлений собственного масла и теплового сопротивления потоку тепла вдоль металлических экранов img (обычно принимается равное 2,3img).

img(25)

где img и img - внутренний диаметр трубы и наружный диаметр фазы кабельной линии;

B - удельное сопротивление теплопередачи от масла к поверхности кабеля и трубопровода (для кабельного масла В=0,0425 img)

img и img - коэффициенты, учитывающие части поверхности кабеля и трубопровода, участвующие в теплопередачи.
 

При расположении фаз кабеля по вершинам равностороннего треугольника (вершиной вверх) img=5/6 и img=2/3

При заполнении трубы азотом под давлением коэффициент В принимается равным:
 


Таблица 5

Р, МПа
1,5
0,8
0,1
B, img
0,050-0,052
0,065
0,100