151872 (622003), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Радикальными же способами снижения токов в экранах могут быть названы:
-
применение трехфазных кабелей вместо однофазных;
-
частичное разземление экранов;
-
заземление экранов по концам кабеля с одновременным применением транспозицией экранов.
Частичное разземление экранов.
Самый простой способ борьбы с токами в экранах - это разземление экрана в одном из концов кабеля, как это показано на рис.2.5 В случае разземления экрана на его незаземленном конце относительно земли в нормальном режиме и при коротких замыканиях будет напряжение промышленной частоты. Пусть Uэ- наибольшее из всех режимов напряжение на экране относительно земли.
Рис. 2.5 Схема соединения экранов группы из трех однофазных кабелей в случае ,когда экран заземлен только с одной стороны.
Если для конкретного кабеля исключено прикосновение человека к экрану, то в качестве допустимого напряжения на экране можно принять то напряжение, которое отвечает прочности изоляции экрана, т.е. во всех режимах кабеля, имеющего незаземленный конец экрана, должно выполняться условие
Uэ < Uэдоп-1
где Uэдоп-1- допустимое напряжение промышленной частоты для изоляции экрана с точки зрения ее прочности.
Предположим, что в схеме рис. 2.5 имеет место превышение напряжением экрана допустимого значения. В этом случае можно предложить разделить экран кабеля на К несоединенных друг с другом секций равной длины, в каждой из которых экран заземлить лишь один раз (см. рис. 2.6, где показано К=2).
Рис 2.6. Схема соединения экранов группы из трех однофазных кабелей в случае, когда экран разделен на секции, заземленные один раз.
При большом числе секций К схема рис.2.6 теоретически эффективна, но практически трудно реализуема. Дело в том, что если по концам кабельной линии. как правило, имеются заземляющие устройства, к которым можно присоединить экраны кабеля, то на трассе таких устройств нет, и их надо предусматривать тем большем количестве, чем больше К. Поэтому более удобной следует признать схему рис. 2.7, которая:
-
требует меньшего количества заземляющих устройства;
-
безопаснее для персонала.
Рис. 2.7 Схема соединения экранов группы из трех однофазных кабелей в случае, когда экран разделен на две секции, заземленные один раз со стороны концевых подстанций
С учетом справочных данных определим расчетные параметры кабеля и сведем их в таблицу.
Таблица 2.5 Данные для расчета параметров кабеля ПвВнг
Величина | (150х1) | (185х1) | (240х1) |
внешний радиус жилы, r1 м | 8 • 10-3 | 9 • 10-3 | 10 • 10-3 |
внутренний радиус экрана, r2 м | 19,3 • 10-3 | 20,3 • 10-3 | 21,3 • 10-3 |
внешний радиус экрана, r3 м | 19,5 • 10-3 | 20,5 • 10-3 | 21,5 • 10-3 |
внешний радиус кабеля, r4 м | 21 • 10-3 | 22 • 10-3 | 23• 10-3 |
относительная диэлектрическая проницаемость изоляции между жилой и экраном, εг (о.е.) | 24 | 24 | 24 |
относительная диэлектрическая проницаемость изоляции экрана, ε2 (о.е.) | 24 | 24 | 24 |
расстояние между осями соседних фаз в случае расположения в вершинах равностороннего треугольника, S м | 42 • 10-3 | 44 • 10-3 | 46 • 10-3 |
глубина заложения кабеля, h м | 1 | 1 | 1 |
длина кабеля, м | 260 | 140 | 50 |
частота напряжений и токов,F Гц | 50 | 50 | 50 |
удельное сопротивление материала, рж и рэ (Ом • м) | 2 •10-8 | 2 •10-8 | 2 •10-8 |
Сечение жилы, Fж м2 | 0,15 •10-3 | 0,185 •10-3 | 0,24 •10-3 |
Сечение экрана, F3 м2 | 0,025 • 10-3 | 0,025 • 10-3 | 0,025 • 10-3 |
Абсолютная магнитная проницаемость вакуума, μо Гн/м | 12,56 • 10-7 | 12,56 • 10-7 | 12,56 • 10-7 |
Круговая частота напряжений и токов, ω рад/с | 314 | 314 | 314 |
Таблица 2.6 Основные электрические параметры кабеля ПвВнг
Величина | (1х150) | (1х185) | (1х240) |
| 1,3 • 10-4 | 1,1 • 10-4 | 0,83 • 10-4 |
| 8 • 10-4 | 8 • 10-4 | 8 • 10-4 |
| 4,92 • 10-5 | 4,92 • 10-5 | 4,92 • 10-5 |
| 2,6 • 10-6 | 2,6 • 10-6 | 2,6 • 10-6 |
Эквивалентная глубина (м) Dз | 3566 | 3566 | 3566 |
| 2,4 • 10-6 | 2,4 • 10-6 | 2,4 • 10-6 |
| 18 • 10-7 | 18 • 10-7 | 18 • 10-7 |
| 3,2 • 10-6 | 3,2 • 10-6 | 3,2 • 10-6 |
| 1,51 • 10-10 | 1,64 • 10-10 | 1,76 • 10-10 |
| 18 • 10-10 | 19 • 10-10 | 19,8 • 10-10 |
В таблице 2.7 представлены расчеты собственных и взаимных погонных сопротивлений кабеля.
Таблица 2.7 Собственные и взаимные погонные сопротивления кабеля
Величина | Формула | ПвВнг(1х150) | ПвВнг(1х185) | ПвВнг(1х240) |
Собственное сопротивление жилы (Ом / м) | Z*ж = R*3+R*ж+j.ω.L*ж | 0,83.10-3 | 0,83.10-3 | 0,83.10-3 |
Собственное сопротивление экрана (Ом / м) | Z*э = R*з + R*э + j.ω.L*э | 1,16.10-3 | 1,11.10-3 | 1,08.10-3 |
Взаимное сопротивление жилы (экрана) и соседнего кабеля (Ом / м) | Z*к=R*з+ j.ω.М*к | 5,67.10-4 | 5,67.10-4 | 5,67.10-4 |
Взаимное сопротивление между жилой и экраном одного и того же кабеля (Ом / м) | Z*жэ= R*3+ j.ω.М*эж | 1.10-3 | 1.10-3 | 1.10-3 |
При определении параметров кабеля (табл. 2.6-2.7) были сделаны следующие допущения:
-
геометрия расположения в пространстве трехфазной системы кабелей такова, что s » гЗ;
-
экран кабеля упрощенно считаем таким, что г3 » (г3 - г2), это позволяет пренебречь конечной толщиной экрана и в расчетах использовать лишь его внутренний радиус;
-
пренебрегаем токами смещения в земле;
-
пренебрегаем эффектом близости на промышленной частоте, считая активные сопротивления жил и экранов как на постоянном токе.
Для определения погонных продольных активно-индуктивных сопротивлений трехфазной системы однофазных кабелей, которые используются в расчетах нормальных и аварийных режимов работы сети, необходимо указать состояние экрана кабеля (граничные условия), от которого эти параметры зависят (табл. 2.8): пренебрегая токами в начале кабеля и сопротивлением заземления экрана.
Таблица 2.8
Состояние экрана | Граничные условия |
1. Разземлен | IЭА = 0 |
Iэв = 0 | |
Iэс = 0 | |
2. Заземлен с одной стороны | IЭА = 0 |
Iэв = 0 | |
Iэс = 0 | |
3. Заземлен с двух сторон | ∆UЭА=0 |
∆UЭВ=0 | |
∆UЭС=0 |
При этом дополнительные условия определяются расчетом и заносятся в таблицу 2.9
Таблица 2.9 Расчетные дополнительные условия
Решаемая задача | Дополнительные условия |
Определение токов и напряжений в экране кабеля в нормальном режиме | IЖА + Iжв + IЖС = 0 IЭА + Iэв + IЭС = 0 |
Определение токов и напряжений в экране кабеля в аварийном режиме (внешнее по отношению к кабелю трехфазное короткое замыкание) | IЖА + Iжв + IЖС = 0 IЭА + Iэв + IЭС = 0 |
Исходя из заданных условий примем для расчета Iж=10 кА а напряжение экрана относительно земли равным испытательному напряжению защитной оболочки экрана Uэ= 5кВ