Длина кабельной линии

Оптимальная длина кабельной линии 0,4 кВ

Совсем недавно я рассказывал про размещение трансформаторной подстанции, а сегодня хочу вам показать зависимость сечения кабельной линии от расстояния до источника питания. Введем такое понятие как оптимальная длина кабельной линии.

Есть ли вообще такое понятие? Если нет, то давайте дадим ему определение

Оптимальная длина кабельной линии – это максимальная длина кабельной линии для конкретного сечения, при которой не требуется завышать сечение кабеля из-за больших потерь напряжения и низких токов короткого замыкания.

Оптимальная длина кабеля – это еще экономически целесообразная длина КЛ.

Как будем рассчитывать оптимальную длину кабеля? Рассмотрим сечения  четырехжильных кабелей от 16 до 240 мм2. Для каждого кабеля определим максимальный ток в зависимости от длительно допустимого тока кабеля и автоматического выключателя.

Максимальные потери напряжения примем 5%, хотя я стараюсь по возможности проектировать таким образом, чтобы потери в наружных сетях не превышали 4%, это актуально для объектов, которые имеют длинные распределительные и групповые сети.

При помощи своих программ я подобрал оптимальную длину кабелей для разных сечений алюминиевых кабелей. Коэффициент мощности принял 0,85. Результаты расчетов представлены в таблице:

Сечение F, мм2	Iдл.д.к., А	АВ-In, А	Iр=0,9In, А	Lопт., м	~Iкз, кА	ΔU, %
16	62	50	45	125	0,4	4,98
25	82	63	57	155	0,5	5,03
35	101	80	72	170	0,6	5,05
50	126	100	90	190	0,8	5,02
70	155	125	113	210	1,0	5,05
95	190	160	144	215	1,3	4,99
120	219	200	180	215	1,6	5,06
150	254	200	180	260	1,6	5,03
185	291	250	225	250	2,0	5,05
240	343	315	284	245	2,5	5,04

С учетом всех расчетов можно сделать вывод, что оптимальная длина кабелей 0,4 кВ– 200 м. Однако, я бы разделил все кабели на две группы:

• сечения 16-50мм2;
• сечения 70-240 мм2.

Для группы 16-50мм2 – средняя оптимальная длина будет 160 м, а для группы 70-240 мм2 – 230м.

Следует иметь ввиду, что токи к.з. указаны условно, т.к. зависят от мощности питающих трансформаторов. Я ориентировался на трансформатор 630 кВА.

Зачем знать оптимальную длину кабеля?

В большинстве случаев мы не можем повлиять на длину кабельной линии, однако, расчетная таблица позволит выполнить предварительный выбор сечения кабелей.

Или вы не согласны со мной?

Источник: http://220blog.ru/pro-raschet/optimalnaya-dlina-kabelnoj-linii-0-4-kv.html

Кабельные линии

Содержание

Введение. 3

1. Устройство и монтаж кабельных линий. 4

2. Эксплуатация и ремонт кабельных линий. 10

3. Техника безопасности при монтаже, эксплуатации и ремонте кабельных линий 13

Список использованной литературы.. 18

Промышленное предприятие (цех), город (микрорайон), поселок, не имеющие своей электростанции, требуется присоединить к сетям энергосистемы с последующим распределением электроэнергии.

Электрическая линия, выходящая за пределы электростанции или подстанции и предназначенная для передачи электрической энергии называется линией электропередач.

Электрические сети могут быть выполнены воздушными и кабельными линиями, шинопроводами и токопроводами.

Кабельная линия электропередачи (КЛ) – линия для передачи электроэнергии, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями.

Как правило, кабельные линии прокладывают в местах, где затруднено строительство воздушных линий (ВЛ) – в городах, поселках, на территории промышленных предприятий.

Они имеют определенные преимущества перед ВЛ – закрытая прокладка, обеспечивающая защиту от атмосферных воздействий (ветер, гроза, обледенение), КЛ имеют большую надежность и безопасность в эксплуатации.

Поэтому, несмотря на их большую стоимость и трудоемкость сооружения, кабельные линии широко применяют в сетях внешнего и внутреннего электроснабжения.

Кабели прокладывают в кабельных сооружениях, траншеях, блоках, на опорных конструкциях, в лотках (в помещениях, туннелях). Монтаж кабельных линий выполняют в соответствии с проектно-технической документацией, в которой указаны трасса линии и ее геодезические отметки, позволяющие судить о разности уровней отдельных участков трассы.

Линии электропередачи 6…10 кВ и выше выполняют специальным силовым кабелем. Конструкции силовых кабелей зависят от класса напряжения. Наиболее распространены трех- и четырехжильные силовые кабели с бумажной изоляцией.

Для напряжения 10 кВ их выполняют с поясной изоляцией в общей свинцовой оболочке для всех жил, а для напряжений 20 и 35 кВ – с отдельно освинцованными жилами. Жилы кабеля состоят из большого числа обычно медных проводников малого сечения.

На рис. 1 показан трехжильный кабель с секторными жилами на напряжение 10 кВ. Каждая жила изолирована от другой специальной кабельной бумагой 2, пропитанной специальной массой, в состав которой входят масло и канифоль.

Все жилы от земли изолированы поясной изоляцией 4 также из пропитанной бумаги. Для обеспечения герметичности кабеля на поясную изоляцию накладывают свинцовую оболочку без швов.

От механических повреждений кабель защищен броней 8 из стальной ленты, а от химических воздействий – асфальтированным джутом.

Рис. 1

В последнее время выпускают кабели, у которых свинцовое покрытие заменено алюминиевым либо пластмассовым (сопрен, винилит).

Конструктивное обозначение силовых кабелей состоит из нескольких букв: если первая буква А – жилы кабеля алюминиевые, если таковой нет – жилы из меди; вторая буква обозначает материал изоляции жил (Р – резина, В-поливинилхлорид, П – полиэтилен, для кабелей с бумажной изоляцией буква не ставится); третья буква обозначает материал оболочки (С – свинец, А–алюминий, Н и HP – негорючая резина-найрит, В и ВР – поливинилхлорид, СТ – гофрированная сталь); четвертая буква обозначает защитное покрытие (А – асфальтированный кабель, Б – бронированный лентами, Г – голый (без джутовой оплетки), К – бронированный круглой стальной оцинкованной проволокой, П – бронированный плоской стальной оцинкованной проволокой). Буква Н в конце обозначения говорит о том, что защитный покров негорючий, Т – указывает на возможность прокладки кабеля в трубах, Шв или Шп означают, что оболочка кабеля заключена в поливинилхлоридный или полиэтиленовый шланг. Буква Ц в начале названия говорит о том, что бумажная изоляция пропитана массой на основе церезина.

К монтажу кабельных линий применяется ряд требований.

Кабели с пропитанной бумажной и поливинилхлоридной изоляцией можно прокладывать только при температуре окружающего воздуха выше 0°С, если температура в течение суток до начала прокладки падала ниже кабели перед прокладкой прогревают в отапливаемом помещении или электрическим током, пропускаемым по жилам, закороченным с одной стороны, при этом обязательно контролируют температуру нагрева. Значения силы тока и напряжения, время прогрева и срок прокладки нагретого кабеля в траншее строго регламентированы.

Монтаж кабелей в траншеях – наиболее распространенный и легко выполняемый способ их прокладки.

Глубина траншей должна быть не менее 700 мм, а ширина – такой, чтобы расстояние между несколькими параллельно проложенными в ней кабелями напряжением до 10 кВ было не менее 100 мм, от стенки траншеи до ближайшего крайнего кабеля – не менее 50 мм. Глубину заложения кабеля можно уменьшить до 0,5 м на участках длиной до 0,5 м при вводе в здание, а также в местах пересечения кабеля с подземными сооружениями при условии защиты его асбоцементными трубами.

Для предохранения от механических повреждений кабели напряжением 6…10 кВ поверх присыпки защищают красным кирпичом или железобетонными плитами; кабели напряжением 20…35 кВ – плитами; кабели напряжением до 1 кВ – кирпичами и плитами только в местах частых раскопок (их укладывают сплошь по длине траншеи с напуском над крайними кабелями не менее 50 мм).

В местах будущего расположения кабельных соединений траншеи расширяют, образуя котлованы или колодцы для соединительных муфт. На кабельной линии длиной 1 км допускается установка не более шести муфт.

Котлован для единичной кабельной муфты напряжением до 10 кВ выполняется шириной 1,5 м и длиной 2,5 м, а для каждой монтируемой параллельно с первой муфты его ширину увеличивают на 350 мм.

Соединения в кабельной муфте должны быть герметичными, влагостойкими, обладать механической и электрической прочностью, а также противокоррозионной устойчивостью.

Прокладка кабелей в блоках применяется для их защиты от механических повреждений. Блок представляет собой подземное сооружение, выполненное из нескольких труб (асбоцементных, керамических и др.) или железобетонных панелей с относящимися к ним колодцами.

При монтаже кабелей в бетонных блоках или блоках из асбоцементных труб повышается надежность их защиты, однако усложняется прокладка, значительно увеличивается стоимость линии и возникают дополнительные затраты на эксплуатацию кабельных колодцев.

Кабели часто прокладывают в небольших железобетонных каналах, закрытых сверху плитами. При большом количестве параллельно идущих кабелей строят туннели, проходные каналы или прокладывают блоки из труб.

Прокладка силовых кабелей в кабельных блоках выполняется редко.

Прокладка кабелей на опорных конструкциях и в лотках выполняется в цехах производственных предприятий, по стенам зданий, в туннелях.

Опорные кабельные конструкции изготавливают из листовой стали в виде стоек с полками, стоек со скобой, настенных полок.

Специальные перфорированные и сварные лотки используют для прокладки проводов и небронированных кабелей по кирпичным и бетонным стенам на высоте не менее 2 м. Их обязательно заземляют не менее чем в двух местах и электрически соединяют между собой.

Допускается совместная прокладка силовых кабелей, осветительных и контрольных цепей при условии разделения каждой из них стальными разделителями. Для кабельных муфт устраивают специальные лотки.

Кабели должны быть жестко закреплены на прямых участках трассы через каждые 0,5 м при вертикальном расположении лотков и через каждые 3 м при их горизонтальном расположении, а также на углах и в местах соединений.

Для соединения кабелей при монтаже выполняют разделку их концов и соединение жил. Разделка конца кабеля состоит из последовательных операций ступенчатого удаления защитных и изоляционных частей и является частью монтажа муфт. Размеры разделки, зависящие от конструкции муфты, напряжения кабеля и сечения его жил.

Пайку применяют для соединения жил кабелей классов напряжения 1,6 и 10 кВ. Пайку производят либо мощным, хорошо разогретым паяльником, либо путем помещения концов жил в специальные ванночки с расплавленным припоем. Для пайки кабелей используют обычно полужесткие и жесткие припои.

Опрессовку применяют в основном для соединения алюминиевых жил кабелей до 1 кВ и выполняют с помощью гильз и опрессовочных механизмов – клещей и прессов. В гильзу с двух сторон помещают соединяемые жилы кабелей и гильзу сжимают. Под действием создаваемого прессующим механизмом давления металл гильз и жил спрессовывается, образуя монолитное соединение.

Источник: http://MirZnanii.com/a/321562/kabelnye-linii

Расчет кабельной линии

Кабельные линии установок ЭЦН предназначены для подачи электроэнергии с поверхности земли (от комплектных устройств и станций управления) к погружному электродвигателю.

Расчет кабельной линии производится с целью определения сечения токопроводящей жилы кабеля, марки кабеля, падения напряжения и потери мощности в кабельной линии, а также определения рабочего напряжения питающего электротока, который доходит до погружного электродвигателя.

Исходными данными для расчета являются:

– длина кабельной линии, равная глубине спуска электронасоса по оси скважины l=1316,19 м;

– температура токопроводящих жил кабеля, T=760C, за которую принимаем температуру пластовой жидкости на приеме насоса;

– номинальная мощность электродвигателя установки ЭЦН Pп.д..= 32 кВт ;

– номинальное напряжение электродвигателя, Uд.ном= 1000 В;

– коэффициент мощности электродвигателя, cosφ= 0,86;

– коэффициент полезного действия электродвигателя, η= 85%

–внутренний диаметр обсадной колонны нефтяной скважины Dвн= 144 мм и диаметр корпуса электродвигателя Dк = 117 мм.

Выбор сечения токопроводящей жилы и марки кабеля.

Выбор сечения кабельной жилы производится с учетом экономических характеристик, условий нагрева в нормальном и послеаварийном режимах, допустимых потерь напряжения и мощности в нормальном режиме, механической прочности и термической устойчивости к токам короткого замыкания. Из всех значений, полученных из этих условий, выбирается наибольшее сечение.

Сечения жил должны быть выбраны таким образом, чтобы соответствовали минимальным приведенным годовым затратам на эксплуатацию кабельной линии, которые в существенной степени определяются потерями энергии в линии. При упрощенном подходе это требование сводится к применению нормативной экономической плотности тока и определению расчетного экономического сечения токопроводящей жилы Sэк по формуле:

Sэк=(2.23)

где Iм.р. – максимальный расчетный ток в кабельной линии при нормальном режиме работы; jэк– экономическая плотность тока, А/мм2, принимается на основе опыта эксплуатации.

Для упрощения расчетов принимаем режим работы электродвигателя номинальным. Тогда величина тока Iм.р. определяется из выражения:

(2.24)

А

В свою очередь:

Pном=(2.25)

Pном=кВт

Qном=(2.26)

Qном=кВАр

Sном=(2.27)

Sном=кВА

где– необходимая мощность на валу приводного электродвигателя, потребляемая центробежным насосом (см. предыдущий цикл расчетов.); η – к.п.д. электродвигателя ( т.к. режим не номинальный, то η будет меньше каталожного и выбирается с учетом недогрузки двигателя активной мощностью).

Для выбора значения jэк необходимо знать материал токопроводящей жилы (медь) и величину времени использования максимальной (номинальной) нагрузки Tм кабельной линии за год (в часах). Тогда, согласно [3], экономическую плотность тока можно определить из аналитической формулы:

j(эк)а = j(эк)о(2.28)

где j(эк)о – нулевая экономическая плотность тока при Tм = 0, либо найти в нормативной таблице j(эк) = F(Tм) /1/. Будем считать, что для установок с ЭЦН Tм составляет более 5000 часов . Согласно /3/ величина j(эк)о для кабеля с резиновой и пластмассовой изоляцией и медными жилами составляет 3,9 А/мм2.

Тогда аналитическое значение плотности тока:

j(эк)а =

(2.29)

Выбираем стандартное значение= 16 мм2 и марку кабеля КПБК –16 с каталожными данными приведенными в таблице 2.2.

Табл. 2.2

Каталожные данные кабеля КПБК-3 х16

Число и сечение жил, мм2	Конструкция жилы	Толщина резиновой изоляции,мм	Толщина защитной наиритовой оболочки,мм	Наружный диаметр, мм	Вес 1км кабеля, кг
3х16	7х1,34	1,8	2,0	29,8

В качестве кабеля – удлинителя выбираем плоский кабель марки КПБП-10 с каталожными данными [2], приведенными в таблице 2.3.

Табл. 2.3

Каталожные данные кабеля КПБК-3 х10

Число и сечение жил, мм2	Конструкция жилы	Толщина резиновой изоляции,мм	Толщина защитной наиритовой оболочки,мм	Наружный диаметр, мм	Вес 1км кабеля, кг
3х10	1х3,52	1,4	0,9	12,2х29,4

Проверяем возможность размещения погружного агрегата (кабель + центробежный насос) в скважине:

Dвн > Dп.д. + Dк,

144 > (117 +12,2) мм

Условия размещения выполняются. Проверяем выбранные сечения по длительно допустимому току Iдл.доп.. Согласно ПУЭ [3] допустимый длительный ток Iдл.р.

для кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в наиритовой оболочке, бронированных, трехжильных, находящихся в земле составляет 90А для сечения токопроводящей жилы 10 мм2 и 115А для сечения токопроводящей жилы 16 мм2. Этот ток принят для температуры жилы 65 0С и земли 15 0С.

Длительно допустимый ток при другой температуре окружающей среды можно определить с помощью поправочного коэффициента к(t) который, если считать коэффициент теплоотдачи неизменным, выражается формулой:

k(t) =, (2.30)

k(t) =

где tдл. доп. – длительно-допустимая температура для кабеля КРБК, равная 90 0С [3], tо.р. – расчетная температура окружающей среды, tо.с. – температура среды, окружающей кабель.

Длительно допустимый ток кабеля при температуре окружающей среды 760С:

Iдл.доп.=, (2.31)

Iдл.доп.=А

Особенностью скважинной среды, представляющей собой смесь жидкости и газа, является наличие дополнительного охлаждения погружного кабеля потоком жидкости, проходящим между обсадной колонной и корпусами погружного двигателя и электроцентробежного насоса. В [4] приведены зависимости длительно допустимых токов нагрузок погружных кабелей от температуры скважинной жидкости (рисунок 2.3).

В соответствии с этими зависимостями длительно допустимый ток нефтяного погружного кабеля сечением токопроводящих жил 10 мм2 составляет 78 А/мм2. Таким образом выбранный кабель проходит по нагреву, т.к. соблюдается условие Iдл.доп > Iм.р.(49А > 25,7А; 60А>25,7А).

Потери напряжения и мощности в кабельной линии.

Потери напряжения и мощности в трехфазной кабельной линии создаются собственной распределенной индуктивностью LA,LB,LC его фаз, сопротивлениями фаз RA,RB,RC, собственной распределенной емкостью CA,CB,CC относительно экрана (рис. 2.

7), а также межфазными взаимными индуктивностями MAB,MBC,MAC и взаимными емкостями CAB,CBC,CAC. В общем случае указанные параметры различны для каждого из участков, что связано с производственным разбросом параметров, старением изоляции, разным качеством электрическим соединением в муфтах.

Рис. 2.3. Зависимость допустимых токовых нагрузок кабеля от температуры скважинной среды (смеси жидкости и газа). Цифрами обозначены сечения (мм2) 1-10, 2-16, 3-25, 4-35, 5-50.

В соответствии с этими зависимостями длительно допустимый ток нефтяного погружного кабеля сечением токопроводящих жил 10 мм2 составляет 78 А/мм2. Таким образом выбранный кабель проходит по нагреву, т.к. соблюдается условие Iдл.доп > Iм.р.(49А > 25,7А; 60А>25,7А).

Потери напряжения и мощности в кабельной линии.

Потери напряжения и мощности в трехфазной кабельной линии создаются собственной распределенной индуктивностью LA,LB,LC его фаз, сопротивлениями фаз RA,RB,RC, собственной распределенной емкостью CA,CB,CC относительно экрана (рисунок 2.

4), а также межфазными взаимными индуктивностями MAB,MBC,MAC и взаимными емкостями CAB,CBC,CAC. В общем случае указанные параметры различны для каждого из участков, что связано с производственным разбросом параметров, старением изоляции, разным качеством электрическим соединением в муфтах.

Рис. 2.4. Схема замещения трехфазной кабельной линии с распределенными параметрами

На рисунке 2.4 напряженияпоступают с выхода преобразователя частоты и подводятся к погужным электродвигателям, комплексные сопротивления фаз которого обозначены как. Схема замещения одной фазы такой кабельной линии, представляемой n участками, работающей в составе электротехнического комплекса УЭЦН приведена на рисунке 2.5.

Рис.2.5. Схема замещения кабельной линии, функционирующей в составе ЭТК УЭЦН.

При длине кабельной линии не более 20 км можно воспользоваться для расчета потерь напряжения и мощности упрощенной Г– образной схемой замещения (рисунок 2.6) с сосредоточенными параметрами.

Рис. 2.6. Г- образная схема замещения кабельной линии.

На рискнке 2.6 приняты следующие обозначения: UA, Uad – комплексные фазные напряжения питающей сети и электродвигателя; IB – комплексный ток проводимости кабельной линии; RЛ – активное сопротивление линии, определяемое по формуле

RЛ=(2.32)

где l – длина кабеля в км; Ro – активное сопротивление кабеля, равное:

Ro=, (2.33)

где λ – удельная проводимость при 20 0С, принимаемая для меди с учетом отбавки на скрутку и нагартовку жил, равной 51,2 МСм/м; α – температурный коэффициент сопротивления, равный 0,004 град-1;tкаб – температура жилы кабеля.

Вследствие изложенного условно принято считать, что температура жилы кабеля соответствует температуре жидкости в скважине. Кроме того, т.к.

сечение токопроводящих жил основного кабеля и кабеля-удлинителя отличаются обычно не более чем на размер, а длина кабеля-удлинителя не превышает 45 м, что намного меньше длины основного кабеля, будем рассчитывать электрическое сопротивление кабельной линии как электрическое сопротивление фазы основного кабеля:

Ом

Индуктивное сопротивление линии вычисляется по формуле:

XЛ =(2.34)

где X0 – индуктивное сопротивление на единицу длины кабельной линии (мОм/м).

X0 =(2.35)

где – среднегеометрическое расстояние между фазными проводниками кабеля (рис.5);– приведенный (для учета формы сечения и поверхностного эффекта) радиус фазного проводника.

Принимаем отношениеравным 2,6 с учетом наличия у шахтного кабеля резиновой изоляции, тогда:

XЛ =Ом

Потери напряженияΔUЛ в номинальном режиме работы установки ЭЦН равны:

ΔUЛ =(2.36)

и не должны превышать в нормальном режиме 5% от номинального расчетного напряжения. В качестве последнего используем номинальное напряжение погружного электродвигателя.

или в относительных единицах:

(2.37)

что нельзя считать допустимым (7,5> 5%) т.е. кабельная линия не проходит по потерям напряжения. Так как проверка по потерям напряжения не выполняется, следует увеличить сечение жилы кабельной линии до значения SΔU, которое можно оценить из формулы [4]:

(2.38)

гдеопределяется как:

, (2.39)

Выбираем скорректированное стандартное сечение жилы погружного кабеля равным[2]. Каталожные данные кабеля КПБК-3х25 приведены в таблице 2.4. На участке между электродвигателем и первыми насосными трубами применяем плоский кабель-удлинитель марки КПБП-3х16 с сечением токопроводящих жил на один размер меньше, имеющий следующие каталожные данные (таблица 2.5)

Табл. 2.4

Каталожные данные кабеля КПБК-3 х25

Число и сечение жил, мм2	Конструкция жилы	Толщина резиновой изоляции,мм	Толщина защитной наиритовой оболочки,мм	Наружный диаметр, мм	Вес 1км кабеля, кг
3х25	7х2,11	1,8	2,0	32,1

Табл. 2.5

Каталожные данные кабеля КПБП-3 х16

Число и сечение жил, мм2	Конструкция жилы	Толщина резиновой изоляции,мм	Толщина защитной наиритовой оболочки,мм	Наружный диаметр, мм	Вес 1км кабеля, кг
3х16	1х4,45	1,4	0,9	13,1х32,2

Проверяем возможность размещения кабеля на погружном агрегате:

Dвн > Dп.д. + Dк,

144 > (117 +13,1) мм

Условия размещения выполняются. Электрическое сопротивление кабельной линии (ф-лы 2.32 и 2.33):

Потери напряжения в кабельной линии:

, (2.40)

Результат можно считать приемлемым (4,9% ≈ 5,0%). Величина активных, реактивныхи полныхпотерь мощности в кабельной линии зависит от активногои реактивногосопротивления фаз токопроводящего кабеля. Приближенно нагрузочные потери мощности в линии можно определить по номинальному напряжению погружного электродвигателя:

, (2.41)

кВт

, (2.42)

кВАр

, (2.43)

кВА

или в сравнении с общими активными потерями мощности в установке ЭЦН

, (2.44)

что можно считать приемлемым, т.к. допустимые потери мощности в кабеле относительно общих потерь при условии правильного подбора кабеля по параметрам установки ЭЦН и скважины составляют от 8 до 18% [3].

Напряжение в начале кабельной линии, которое должен обеспечивать промысловый трансформатор для получения номинального напряжения 750В, 50Гц на погружном электродвигателе составляет:

, (2.45)

В

гдеабсолютные потери напряжения в кабельной линии, равные:

, (2.46)

В

Емкостная проводимость кабельной линии на единицу длины:

(2.47)

Емкостная проводимость кабельной линии:

, (2.48)

См

Ток на зарядку – разрядкукабельной линии:

, (2.49)

А

Реактивная мощность, генерируемая кабельной линией:

, (2.50)

ВАр

Полная реактивная мощность установки ЭЦН с учетом процессов зарядки и разрядки в кабельной линии:

, (2.51)

кВАр

Полная мощность на входе кабельной линии:

, (2.52)

кВА

где- активная мощность установки с учетом потерь мощности в кабельной линии.

Коэффициент мощности УЭЦН:

, (2.52)

Дата добавления: 2016-06-09; просмотров: 7777;

Источник: https://poznayka.org/s12333t1.html

Кабельные линии

ADs+Place

Общая протяженность КЛ напряжением 110 кВ и выше в России по состоянию на начало 2010 г. составила около 1580 км (по цепям).

110 и 220 кВ в отечественнои̌ практике нашли применение при построении сети крупнейших городов, в схемах электроснабжения химических, нефтеперерабатывающих, металлургических, автомобильных и других промышленных предприятий, выдачи мощности электростанций, преодоления водных преград и в других случаях.

В схемах электрических сетей с использованием КЛ 110–220 кВ получили распространение радиальные и цепочечные схемы построения сети.

В последние годы наряду с этим все более широкое применение получают кабельные прокладки сверхвысокого напряжения (СВН) при организации глубоких вводов в центральные районы крупнейших городов.

Помимо надежного электроснабжения КЛ СВН обеспечивают максимальное сохранение окружающей среды и позволяют избежать строительства ВЛ на территории городов.

Совершенствование конструкции и технологии изготовления позволило создать более совершенные кабели традиционного типа и активно вести новые разработки. В настоящее время европейскими производителями кабельнои̌ продукции разработаны, испытаны и созданы промышленные образцы кабеля СВН рекорднои̌ пропускнои̌ способности напряжением:

– до 1000 кВ маслонаполненные с поперечным сечением токоведущей части 2500 мм2, пропускная способность 3 млн кВт;

– до 500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена с поперечным сечением токоведущей части 2500 мм2, пропускная способность 1,9 млн кВт.

В ряде стран разрабатываются КЛ повышеннои̌ пропускнои̌ способности на базе использования явления сверхпроводимости.

Указанные работы в настоящее время не вышли из стадии опытнопромышленных разработок. Принципиально КЛ состоит из трех компонентов: криогенный кабель, рефрижираторное и вспомогательное оборудование и концевые устройства (токовводы).

Для охлаждения токоведущих элементов КЛ до криогенных температур (меньше 120 K) в качестве хладагентов используются сжиженные газы (гелий в жидком или сверхкритическом состоянии и др.), а в качестве материала токопроводящих жил – ниобий и другие материалы.

Пропускная способность криогеннои̌ КЛ переменного тока при напряжениях 110–500 кВ оценивается величинами соответственно 2,5–5,4 ГВ⋅А.

Полученный жидкий криоген с температурой –321 °F прокачивается через КЛ.

В настоящее время применяют, как правило, кабели с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке. Применение кабелей с медными жилами требует специального обоснования.

Для КЛ, прокладываемых в земле и воде, применяют бронированные кабели.

Применение кабелей в свинцовой оболочке предусматривается для прокладки подводных линий, в шахтах, опасных по газу и пыли, для прокладки в особо опасных коррозионных средах.

В остальных случаях при невозможности использовать кабели в алюминиевых или пластмассовых оболочках их замена на кабели в свинцовых оболочках требует специального обоснования.

· изготавливаются на напряжение до 500 кВ;

· срок службы кабелей составляет не менее 30 лет;

· пропускная способность исходя из условий прокладки на 15–30 % выше, чем у кабелей с бумажнои̌ или маслонаполненнои̌ изоляцией, так как кабели со СПЭ-изоляцией рассчитаны на длительную работу при температуре жилы 90 °С, а их бумажно-масляные аналоги допускают нагрев до 70 °С;

· отвечают экологическим требованиям;

· прокладка и монтаж меньше зависят от погоды и могут проводиться даже при температуре –20 °С;

· значительно дешевле и проще становятся обслуживание и ремонт при механических повреждениях, существенно легче выполняются прокладка и монтаж соединительных муфт и концевых заделок в полевых условиях;

· возможность прокладки по трассе с неограниченнои̌ разницей уровней;

· меньший вес и допустимый радиус изгиба;

· большая строительная длина в РФ кабели со СПЭ-изоляцией изготовляются в ПАО (до 2015 г. ОАО) ʼʼСевкабельʼʼ, ʼʼМоскабельʼʼ и др.

Для кабелей с нормально пропитаннои̌ бумажнои̌ изоляцией наибольшая допустимая разность уровней между точками прокладки приведена в табл. 12. Разность уровней для кабелей с нестекающей пропиткой, пластмассовой и резиновой изоляцией не ограничивается. Максимальная возможная разность уровней в маслонаполненных КЛ низкого давления составляет 20–25 м.

Для кабелей высокого давления (в стальных трубах) возможная разность уровней между стопорными муфтами определяется минимально допустимым снижением давления масла в трубопроводе до 1,2 MПа. Нормальное давление масла принимается равным (1,5±2 %) МПа, максимальное – согласовывается с заводом-изготовителем.

Таблица 12 – Допустимая наибольшая разность уровней прокладки кабелей с нормально пропитаннои̌ изоляцией, м

Допустимая наибольшая разность уровней прокладки кабелей, м
Алюминиевая оболочка при напряжении, кВ	Свинцовая оболочка при напряжении, кВ
10-35	6-35

Максимальные строительные длины силовых кабелей приведены в табл. 3.28. Для маслонаполненных кабелей 110 кВ и выше стандартная строительная длина составляет до 800 м.

Завод-изготовитель уточняет строительные длины таких кабелей в соответствии с проектом прокладки линии.

Расчетные данные кабелей с бумажнои̌ изоляцией до 35 кВ, маслонаполненных кабелей 110 и 220 кВ и кабелей с пластмассовой изоляцией приведены в табл. 13.

Таблица 13 – Строительная длина силовых кабелей, м

Кабели	Напряжение, кВ
6-10	20-35	110-220
С пропитаннои̌ бумажнои̌ изоляцией сечением жилы, мм2
До 70	–	–
95-120	–
150 и более	–
Маслонаполненные всех сечений	–	–	200-800
С пластмассовой изоляцией сечением жилы, мм2
До 70	–	–
95-120	–	–
150 и более	–

Примечание. Строительная длина кабелей 110-220 кВ уточняется по согласованию с заводом-изготовителем.

– Кабельные линии

Общая протяженность КЛ напряжением 110 кВ и выше в России по состоянию на начало 2010 г. составила около 1580 км (по цепям). 110 и 220 кВ в отечественной практике нашли применение при построении сети крупнейших городов, в схемах электроснабжения химических,… [читать далее].

Источник: http://referatwork.ru/info-lections-33/articles/view/24946_kabel_nye_linii

Кабель и кабельная линия. Основные понятия

Кабель – это провод, заключенный в герметичную оболочку, который можно прокладывать в воде, земле и на воздухе.

Он обычно состоит  из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников, заключённых в герметичную оболочку из резины, пластмассы, алюминия или свинца.

Кабель,  имеющий поверх защитной оболочки покрытие (броню) из стальных лент плоской или круглой проволоки для защиты от механических повреждений, называется  бронированным.

    В ПУЭ (Правила устройства электроустановок) приводятся основные определения.

    Кабельной линией  называется линия для передачи электроэнергии или отдельных импульсов её, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепёжными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла.

     Кабельным сооружением называется сооружение, специально предназначенное для размещения в нём кабелей, кабельных муфт, а также маслоподпитывающих аппаратов и другого оборудования, предназначенного для обеспечения нормальной работы маслонаполненных кабельных линий. К кабельным сооружениям относятся:  кабельные туннели, каналы, короба, блоки, шахты, этажи, двойные полы, кабельные эстакады, галереи, камеры, подпитывающие пункты.

Кабельным туннелем называется закрытое сооружение (коридор) с расположенными в нём опорными конструкциями для размещения  на них кабелей и кабельных муфт, со свободным проходом по всей длине, позволяющим производить прокладку кабелей, ремонты и осмотры кабельных линий.

     Кабельным каналом называется закрытое и заглублённое (частично или полностью) в грунт, пол, перекрытие и т.п. непроходное сооружение, предназначенное для размещения в нём кабелей, укладку, осмотр и ремонт которых возможно производить лишь при снятом перекрытии.

     Кабельной шахтой называется вертикальное кабельное сооружение (как правило, прямоугольного сечения), у которого высота в несколько раз больше стороны сечения, снабжённое скобами или лестницей для передвижения вдоль него людей (проходные шахты) или съёмной полностью или частично стенкой (непроходные шахты).

     Кабельным этажом называется часть здания, ограниченная полом и перекрытием или покрытием, с расстоянием между полом и выступающими частями перекрытия не менее 1,8 м.

    Двойным полом называется полость, ограниченная стенами помещения, междуэтажным перекрытием и полом помещения со съёмными плитами (на всей или части площади).

    Кабельным блоком называется сооружение с трубами (каналами) для прокладки в них кабелей с относящимися к нему колодцами.

    Кабельной камерой называется подземное кабельное сооружение, закрываемое глухой съёмной бетонной плитой, предназначенное для укладки кабельных муфт или для протяжки кабелей в блоки. Камера, имеющая люк для входа в неё, называется кабельным колодцем.

    Кабельной эстакадой называется надземное или наземное открытое горизонтальное или наклонное протяжённое кабельное сооружение. Кабельная эстакада может быть проходной или непроходной.

    Кабельной галереей называется надземное или наземное закрытое полностью или частично (например, без боковых стен) горизонтальное или наклонное протяженное проходное кабельное сооружение.

    Лотком называется открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней проводов и кабелей.

    Коробом называется закрытая полая конструкция прямоугольного сечения или другого сечения, предназначенная для прокладки в ней  кабелей.

Источник: http://www.eti.su/articles/kabel-i-provod/kabel-i-provod_558.html

Кабельные линии

Кабельная прокладка стала основной для промышленных предприятий и городов.

Это объясняется меньшими размерами коридора прокладки (в отдельных случаях — его отсутствием), большей надежностью, отсутствием грозовых помех.

Кабели, предназначенные для передачи электрической энергии, используемой для питания силовых и осветительных установок, называются силовыми. Кабели, предназначенные для присоединения к приборам и аппаратам распределительных устройств, называются контрольными.

При маркировке кабелей приняты следующие обозначения: А (первая буква) — алюминиевая жила (отсутствие А в марке кабеля означает наличие медной жилы); А или ОС — оболочка (алюминиевая или свинцовая) каждой из трех отдельно изолированных жил кабеля; Ц, Р, В, П — изоляция соответственно бумажная, пропитанная нестекающим составом; резиновая; поливинилхлоридная; полиэтиленовая (Ц — всегда первая буква); В, Н — оболочка из поливинилхлоридного пластиката или маслостойкой резины, не распространяющей горение; Б, П, К — броня из стальных лент, стальных плоских проволок, стальных круглых проволок; Н, Шп, Шв — наружные покровы; Г — отсутствие наружного покрова; ОЖ в конце марки кабеля означает кабель с однопроволочными жилами.<\p>

Проектирование и сооружение кабельных линий (КЛ) должны производиться с учетом развития сети, ответственности и назначения линий, характера трассы, способа прокладки, конструкций кабелей.

Трассы кабельных линий следует прокладывать по возможности в фунтах, не агрессивных по отношению к металлическим оболочкам кабелей.

Для подземных КЛ должны устанавливаться охранные зоны по 1 м с каждой стороны от крайних кабелей (в городах — на 0,6 м в сторону зданий, сооружений).

При выборе трассы КЛ стараются достичь наименьшего расхода кабеля и обеспечить его защиту от механических повреждений, от коррозии и вибрации, от повреждения электрической дугой при замыкании в соседнем кабеле.

Сечение жил кабеля должно соответствовать допустимой токовой нагрузке для участка трассы с наихудшими условиями охлаждения (не ясно сформулированное ценологическое ограничение). Каждая КЛ должна иметь свой номер или наименование.

На трассе КЛ, проложенной в незастроенной местности, должны устанавливаться опознавательные знаки.

При выборе стандартного сечения жил кабелей исходят из следующих технических условий:

2)при выборе сечения по нагреву выбирают ближайшее большее значение; во всех случаях не следует стремиться повышать сечение без достаточных на то оснований;

3)при выборе сечения по термической стойкости выбирают ближайшее меньшее значение; основанием для этого является повы

шенный процент ошибки, заложенный в самом методе расчета, в сторону превышения сечений изза неточности исходных данных;

4) по потерям напряжения выбирают ближайшее большее значение. Иногда можно принять и меньшее значение исходя из условий достоверности данных электрических нагрузок, положенных в основу расчета.

После того как определено минимально допустимое сечение провода по техническим условиям, его сравнивают с экономически целесообразным сечением.

Для выбора термически стойкого сечения жил кабеля определяют значение установившегося тока КЗ 1Ж и возможное время его прохождения через кабель; время определяют уставкой защиты, имеющей наибольшую выдержку времени при наличии нескольких видов защит, и полного времени отключения выключателя (включая время горения дуги).

При наличии зоны нечувствительности у основной защиты термическую стойкость необходимо проверять исходя из времени действия защиты, реагирующей на повреждение в этой зоне, и времени отключения выключателя; при этом в качестве расчетного тока КЗ следует принимать то его значение, которое соответствует этому месту повреждения.

Кабели при подземной прокладке располагают в траншеях, блоках, каналах, туннелях и коллекторах; выше нулевой отметки (с учетом проходов и проездов) на эстакадах и в галереях, на тросах, конструкциях, стенах.

При прокладке кабелей напряжением до 10 кВ в земле рекомендуется в одной траншее прокладывать не более шести силовых кабелей. При большем количестве рекомендуется прокладывать кабели в блоках или в отдельных траншеях с расстоянием между группами не менее 0,5 м.

При пересечении дорог и путей, других подземных коммуникаций, территорий складов, площадок и площадей кабели прокладывают в трубах и блоках.

Для промышленных предприятий с насыщенной подземкой и грунтами с неблагоприятными механическими или агрессивными химическими включениями прокладка в блоках при числе кабелей от 4 до 20 становится основной (наряду с эстакадами).

Основное достоинство прокладки в блоках — защищенность от механических повреждений.

Внутри зданий кабели можно прокладывать по конструкциям зданий (открыто, в коробах или трубах), в каналах, блоках, туннелях,

трубах, проложенных в полах и перекрытиях, по фундаментам машин, в шахтах, кабельных этажах и двойных полах.

При передаче в одном направлении больших мощностей могут применяться кабели сечением до 2 ООО мм2. В целях удешевления кабельной канализации необходимо рассматривать возможность прокладки силовых и контрольных кабелей совместно с кабелями связи и водо, тепло воздухопроводами в общих коллекторах.

При прокладке в помещениях с агрессивной средой должны применяться кабели, стойкие к воздействию этой среды.

Источник: http://pue8.ru/transport-elektroenergii/49-kabelnye-linii.html

Расчет необходимого количества кабеля витая пара при проектировании СКС

Чтобы оценить ожидаемый расход информационного кабеля типа витая пара при проектировании локально-вычислительной сети совсем не обязательно досконально высчитывать расстояния от коммутационного шкафа до каждого рабочего места, учитывая при этом все неизбежные спуски, подъемы и повороты при прокладке кабеля.

Существующие способы расчета расхода кабеля

Существует два метода вычисления количества кабеля для горизонтальной подсистемы:

• метод суммирования;
• эмпирический метод.

Метод суммирования заключается в подсчете длины трассы каждого горизонтального кабеля с последующим сложением этих длин. К полученному результату добавляется технологический запас величиной до 10%, а также запас для выполнения разделки в розетках и на кроссовых панелях.

Достоинством рассматриваемого метода является высокая точность.

Однако при отсутствии средств автоматизации и проектировании СКС с большим количеством портов такой подход оказывается чрезмерно трудоемким, что практически исключает, в частности, просчет нескольких вариантов организации кабельной системы.

Эмпирический метод реализует на практике положение известной центральной предельной теоремы теории вероятностей и, как показывает опыт разработки, дает хорошие результаты для кабельных систем с числом рабочих мест свыше 30.

Его сущность заключается в применении для подсчета общей длины горизонтального кабеля, затрачиваемого на реализацию конкретной кабельной системы, обобщенной эмпирической формулы.

Существенным ограничением эмпирического метода является предположение того, что рабочие места распределены по площади обслуживаемой территории равномерно.

Методика расчета расхода кабеля витая пара эмпирическим методом

При расчете ожидаемого расхода горизонтального кабеля эмпирическим методом применяется следующая формула, по которой мы определяем среднюю длину кабеля:
Lср = (Lмин + Lмакс) / 2 * 1,1 + X

где: Lмин и Lмакс — это длины наиболее короткой и наиболее длинной кабельных линий. X – это запас на разделку кабеля (обычно 0,6 – 1,0 м).

1,1 — это коэффициент технологического запаса равный 10%.

Далее рассчитываем количество кабельных пробросов с одной упаковки кабеля:

Рекомендую прочесть:  Цвет разъемов SC для одномодового волокна

N = Lкат / Lср

где Lкат — количество кабеля в одной упаковке (100, 305, 500, 1000)

Округляем полученное значение до минимального целого.

Делим общее количество портов на количество пробросов с одной упаковки и округляем до ближайшего большего значения.

Полученное значение умножаем на длину кабеля в упаковке.

Пример расчета

Для примера будем использовать типовое здание размерами 15х42 метра и высотой потолков около 3-х метров, в котором необходимо установить 35 рабочих мест по два информационных порта.

Предполагаем, что коммутационное помещение находится в геометрическом центре этажа и все рабочие места равномерно распределены по площади помещения.

Для прокладки будем использовать кабель витая пара в упаковках по 305 метров.

Тогда средняя длина кабеля будет равна (15+15+42)/2*1,1+1 = 40,6 метра

Делим длину кабеля в упаковке на среднюю длину кабельной линии и округляем в меньшую сторону:

305 / 40,6 = 7 пробросов

70 / 7 = 10 упаковок

Вычисляем необходимое количество кабеля умножая количество упаковок на длину кабеля в каждой упаковке:

10 * 305 = 3050 метров.

Статистические данные

При выполнении своих расчетов вы можете ориентироваться на следующие статистические данные, собранные мной за много лет.

Обычно средняя длина кабельной линии составляет 40..50 метров.
Исходя из этого, одной упаковки кабеля 305 метров хватает на 6..7 портов.

Excel как помощь при расчете

Приведенный алгоритм может быть использован в электронной таблице Excel. Для этого будем использовать следующую формулу:

=ОКРУГЛВВЕРХ(port/(ОКРУГЛВНИЗ(upak/((lmin+lmax)/2*1,1+1);0));0)*upak

где port, upak, lmin, lmax — числовые значения или ссылки на ячейки, в которых содержатся цифровые значения соответствующих параметров.

• port — количество портов;
• upak — длина кабеля в одной коробке (упаковке);
• lmin — минимальная длина кабельной линии;
• lmax — максимальная длина кабельной линии.

Благодарности

При написании данной статьи были использованы методические материалы дистанционного учебного курса «Основы проектирования, монтажа и тестирования структурированной
кабельной системы EUROLAN», а также популярное издание «Структурированные кабельные системы» авторов Семенов А.Б., Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р.

Поделись этой страницей с друзьями!

Источник: https://moonback.ru/page/raschet-neobhodimogo-kolichestva-kabelya-vitaya-para-pri-proektirovanii-sks