Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Тоді допустимий струм навантаження:

, (4.2)

Тепловий опір ізоляції розраховуємо за формулою:

, (4.3)

де S_ізmin –– мінімальний тепловий опір ізоляції;

S_ізmax –– максимальний тепловий опір ізоляції,

, (4.4)

де σ_із=7 – питомий тепловий опір ізоляції, ;

d_ж =27,61 – діаметр жили, мм;

d_із – діаметр по ізоляції, мм:

(4.5)

де Δ_пе=0,12 – товщина екрану, мм;

Δ_ф = 2,75 – товщина фазної ізоляції, мм;

Δ_п = 1,25 – товщина поясної ізоляції, мм;

Тепловий опір ізоляції дорівнює:

d_із = 27,61+ 2 · 2,75 + 2 · 1,25 + 2 · 0,12 = 35,85 мм

S_ізmax розраховують за формулою:

, (4.6)

де R –– радіус жили, який дорівнює 13,805 мм

Тому тепловий опір ізоляції дорівнює:

Тепловий опір оточуючого середовища за умови прокладання кабеля в ґрунті розраховуємо за формулою:

, (4.7)

де σ_ос=1,2 – питомий тепловий опір оточуючого середовища, ;

L =800 – глибина прокладання кабеля у ґрунті, мм;

D =49,71– діаметр готового кабеля, мм.

Тепловий опір оточуючого середовища дорівнює:

Тепловий опір захисних покровів визначають за формулою:

, (4.8)

де σ_зп – питомий тепловий опір захисних покривів, який дорівнює 3 ;

Δ_з – товщина захисних покривів, яка складається з товщини подушки під броню Δ_пб = 1,9 мм, товщини броні Δ_б = 1 мм та товщини зовнішнього захисного покрова Δ_зп = 2,4 мм;

r_об –радіус по оболонці, який дорівнює

r_об = R + Δ_ф + Δ_п + Δ_е + Δ_об (4.9)

r_об = 13,805 + 2,75 + 1,25 + 0,12 + 1,61 = 19,535 мм

Тому тепловий опір захисних покровів дорівнює:

Тоді допустимий струм навантаження дорівнює:

А (4.10)

За даними [2] допустимий струм не повинен перевищувати 460 А. Розрахований струм задовольняє такій потребі.

Температуру поверхні кабеля розраховують за формулою:

(4.11)

°С

Досить висока температура поверхні кабеля свідчить про те, що в режимі роботи, близького до номінального навколишній грунт поступово підсихатиме. За цим зростатиме його тепловий опір, що може призвести до перегрівання ізоляції.

Сучасні міжнародні стандарти [1] рекомендують враховувати підсихання грунту при визначенні гранично допустимого струму:

,

де ν –– відношення теплових опорів сухої та вологої зон грунту (ν = σ_с/σ_ω);

R_ж –– опір жили змінному струмові при максимальній робочій температурі (Ом/м);

Θ_x –– гранична температура грунту та температура границі між сухою та вологою зонами (°С);

ΔΘ_x –– гранична різниця температур землі. Це різниця температур границі між вологою та сухою зонами і вказаною температурою оточуючого грунту, (К);

Розрахунки за наведеним співвідношенням можуть бути виконані, якщо є відомості про σ_с та σ_ω і про ширину d_z cухої зони довкола кабеля, причому, по-перше, σ_с, σ_ω, d_z, І, Θ_x, є взаємопов’язанами величинами, по-друге доступними є лише відомості про σ_с та σ_ω, а значить в задачі про розрахунок допустимого струму в умовах висихання грунту при невідомих, для визначення яких можна скласти лише два рівняння, –– на основі вищевказаного співвідношення та для різниці температур між сухою зоною та оточуючим середовищем за загальною формулою для теплового опору грунту.

, (4.12)

, (4.13)

де

Θ₁, Θ₂, Θ_х –– температури жили, грунту, умовної ізотерми між сухою та вологою зонами;

L, r_k, d_z –– глибина прокладання, радіус кабеля, ширина cухої зони довкола кабеля;

ν –– відношення теплових опорів сухої та вологої зон грунту (ν = σ_с/σ_ω), обране незалежною змінною;

Θ_х, І –– змінні, що визначаються рішенням системи.

Розрахунки за (4.13)-(4.15) свiдчать, що при пiдсиханнi грунту i вiдповiдному збiльшеннi питомого теплового опору з 0,8ºС٠м/Вт до 3,2 ºС٠м/Вт гранично допустимий струм зменшуеться на 3-4%, тобто становить не менше 300А.

4.2 У нестаціонарному режимі

Модель нагрівання кабеля базується на рівнянні теплового балансу, згідно з яким тепло, що виділяється в жилі кабеля йде на нагрівання самого кабеля та відводиться в навколишнє середовище:

, (4.14)

де P – потужність тепловиділення в кабелі;

С – теплоємність кабеля;

τ – поточний перегрів кабеля відносно температури оточуючого середовища;

S – тепловий опір оточуючого середовища.

Рішення диференційного рівняння теплового балансу відносно поточного перегріву кабеля, що має температуру довкілля таке:

При t = 0, τ = 0:

, (4.15)

де τ_max = Θ_ж – Θ_ос – максимальний перегрів кабеля;

де Θ_ж, Θ_ос – відповідно температури жили та оточуючого середовища;

β – стала нагріву кабеля.

Cтала нагріву кабеля розраховується за формулою:

β = С_еф·S_із , (4.16)

де S_із –– тепловий опір ізоляції, який дорівнює 0,285 ;

С_еф –– ефективна теплоємність кабеля, яка розраховується за формулою:

, (4.17)

де С_ж, С_із, С –– відповідно теплоємності жили, ізоляції без межижильних проміжків та ізоляції з межижильними проміжками відповідно;

k –– коефіцієнт, пов’язаний з тим, що температура захисних покривів приблизно вдвічі менша за температуру жили, тому k дорівнює 0,5.

Теплоємність жили:

С_ж = С_m · 3·F , (4.18)

де С_m –– питома теплоємність міді, яка дорівнює 3,344 ;

F –– площа перерізу матеріалу, яка дорівнює 120 мм².

С_ж = 3,344 · 120·3 = 1,203 · 10³

Теплоємність ізоляції з межижильними проміжками:

, (4.19)

де С_m –– питома теплоємність паперової імпрегнованої ізоляції, яка дорівнює 1715 ;

d_k –– зовнішній діаметр кабеля, який дорівнює 49,71 мм.

,

Теплоємність ізоляції без межижильних проміжків:

, (4.20)

де

_ф, _п, _об –– товщини фазної, поясної ізоляції та оболонки відповідно.

Ефективна теплоємність кабеля дорівнює:

Стала нагрівання кабелю дорівнює:

хв

Рішення диференційного рівняння теплового балансу відносно поточного перегріву при включенні попередньо нагрітого кабеля таке:

при t = 0, τ = τ₁:

(4.21)

За умови, що якщо поточний перегрів не перевищує максимально допустимий можливе перевантаження кабеля. Величина допустимого перевантаження залежить від часу протікання струму перевантаження.

Таблиця 4.1 – Допустимі аварійні перевантаження кабельних ліній на напругу до 10 кВ

З алежність відношення допустимого струму до номінального від часу протікання струму наведена на рисунку 4.4

I/I_Н

t, хв

Рисунок 4.4 –– Залежність відношення допустимого струму до номінального від часу протікання струму, значення характерних точок: I₁/I_н = 0,25; I₂/I_н = 0,75; I₃/I_н = 1,2; I₄/I_н = 0,6; I₅/I_н = 1,1; I₆/I_н = 1,45; I₇/I_н = 0,6; I₈/I_н = 0,2; t₁ = 10 хв; t₂ = 20 хв; t₃ = 25 хв; t₄ = 31 хв; t₅ = 35 хв; t₆ = 42 хв; t₇ = 53 хв; t₈ = 59 хв

1. Перегрів в кінці першого участку:

, (4.22)

де _max1 = (I₁/I_н)² _maxн, (4.23)

_maxн залежить від матеріалу ізоляції, тобто від граничної температури для даного виду ізоляції;

_maxн = _доп - _ос, (4.24)

де _доп –– максимально допустима температура ізоляції, яка для паперової імпрегнованої ізоляції на напругу 10 кВ дорівнює 70С;

_ос –– характерна температура навколишнього середовища, в даному разі для грунту дорівнює 15С.

_maxн = 70 – 15 = 55С

Тоді

, (4.25)

С

Температура кабеля в кінці першого участку: 1,06 + 15 =16,06С.

1. Перегрів в кінці другого участку:

, (4.26)

С

Температура кабеля в кінці другого участку: 10,3 + 16,06 = 26,37.

1. Перегрів в кінці третього участку:

, (4.27)

С

Температура кабеля в кінці третього участку: 26,37 + 17,12 = 43,49С.

1. Перегрів в кінці четвертого участку:

, (4.28)

С

Температура кабеля в кінці четвертого участку: 43,49 + 27,42 = 70,91С.

1. Перегрів в кінці п’ятого участку:

, (4.29)

С

Температура кабеля в кінці п’ятого участку: 70,91 + 32,81 = 103,72С.

В заданому нестаціонарному режимі навантаження кабеля температура поверхні кабеля вже в кінці п’ятого участку становить 103,72С і має тенденцію до збільшення. Таку температуру ізоляція не витримає. Тому треба зменшити кратність допустимого струму до номінального.

5 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС ВИГОТОВЛЕННЯ КАБЕЛЯ

СБлШнгд 3120–10

5.1 Виготовлення струмопровідних жил

Загальна схема виготовлення струмопровідних жил наведена на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Схема технологічного процесу виготовлення струмопровідних жил

5.2 Ізолювання струмопровідних жил

Використовують два основних способи ізолювання: обмотка стрічками та пресування. Перший спосіб досить трудомісткий і зумовлює необхідність сушіння та імпрегнування ізоляції, але він забезпечує шарувату структуру ізоляції.

Загальна схема ізолювання наведена на рисунку 5.2.

на сушіння та імпрегнування

Характеристики

Список файлов курсовой работы