- •Л.А. Ковригин основы кабельной техники
- •Пермь 2009
- •1. Токопроводящие жилы кабелей
- •Классы гибкости
- •1. Расчет конструкции силового кабеля с секторными жилами
- •1.2. Круглые скрученные токопроводящие жилы
- •1.3. Сопротивление токопроводящей жилы постоянному и переменному току
- •Электрический расчет изоляции
- •Расчет толщины изоляции кабеля переменного тока
- •Кабель с градированной изоляцией
- •2. 3. Расчет кабеля постоянного тока
- •Тепловой расчет кабеля
- •3.1. Расчет тепловых сопротивлений конструктивных элементов кабеля и окружающей среды
- •3.2. Расчет допустимого тока нагрузки при отсутствии потерь в изоляции и оболочках кабеля
- •3.3. Расчет допустимого тока нагрузки при наличии потерь в изоляции кабеля
- •3.4. Расчет допустимого тока нагрузки при наличии потерь в оболочках кабеля
- •Площадь поперечного сечения оболочки Sоб равна:
- •3.5. Расчет допустимого тока нагрузки трехжильного кабеля
- •Расчет кривой нагрева
- •3.7. Расчет тока перегрузки
- •Расчет тока короткого замыкания
- •3.9. Расчет распределения температуры по элементам конструкции кабеля
- •1. Токопроводящие жилы кабелей……………………..……………….1
Электрический расчет изоляции
Расчет геометрических размеров кабеля производится таким образом, чтобы напряженность электрического поля в изоляции не превышала определенного значения. Это значение зависит от вида материала изоляции и типа кабеля.
Класс напряжения – это номинальное линейное напряжение на приемнике электроэнергии (Uн). Кабель рассчитывается на наибольшее рабочее напряжение (Uраб max), так как на генераторе напряжение выше:
Uраб max=к Uн (2.1)
Кроме того, учитывается режима работы нейтрали (табл.3), который зависит от класса напряжения.
Таблица 3
Величины расчетных напряжений
-
№ п/п
Uн, кВ
к
U0, кВ
Нейтраль
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
0,220
0,380
0,660
1
3
6
10
20
35
110
220
330
500
750
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,1
1,05
1,05
0,220·1,15/√3
0,380·1,15/√3
0,660·1,15/√3
1·1,15/√3
3·1,15
6·1,15
10·1,15
20·1,15
35·1,15
110·1,15/√3
220·1,15/√3
330·1,1/√3
500·1,05/√3
750·1,05/√3
Заземлена
Заземлена
Заземлена
Заземлена
Не заземлена
Не заземлена
Не заземлена
Не заземлена
Не заземлена
Заземлена
Заземлена
Заземлена
Заземлена
Заземлена
Кабели на напряжения от 1 до 35 кВ работают с изолированной или резонансно заземленной нейтралью, поэтому при однофазном коротком замыкании на землю напряжение на неповрежденных фазах возрастает до линейного. Следовательно, расчет изоляции необходимо вести на линейное напряжение U0= Uл. Кабели на напряжения от 110 кВ и более работают с заземленной нейтралью, поэтому при однофазном коротком замыкании на землю происходит отключение и напряжение на фазах не может быть больше фазного – U0= Uф.
Напряженность электрического поля на токопроводящей жиле имеет равнозначные названия: 1) Emax – максимальная, Eраб – рабочая, Eдоп – допустимая, их значения берутся из литературы.
Расчет толщины изоляции кабеля переменного тока
В кабеле переменного тока с круглыми жилами напряженность электрического поля изменяется по гиперболическому закону (рис. 2.1 и формула (2.1)). Это обусловлено тем, что изоляция однородна.
Рис. 2.1. Распределение напряженности электрического поля в кабеле переменного тока
Порядок расчета
Дано:
класс напряжения – Uн, кВ,
сечение токопроводящей жилы S, мм2.
Находим в литературных источниках:
допустимую напряженность электрического поля Eдоп [2, 4, 5].
Определяем напряжение, которое фактически воздействует на изоляцию, по формуле (2.1) и табл. 3.
Рассчитываем токопроводящую жилу в соответствии с разделом 1.2.
Определяем радиус по изоляции:
(2.2)
Вычисляем толщину изоляции:
из = r2 – r1 (2.3)