Экономическая плотность тока, выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

1.3.28

Проверке по экономической плотности тока не
подлежат:

сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1
кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-5000;

ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1
кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных
зданий;

сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах
открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;

проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т.
п.;

сети временных сооружений, а также устройства со сроком
службы 3-5 лет.

Поправочные коэффициенты к табл. 3.36 и 3.37

Таблица 3.38

Кабели с бумажной изоляцией Tmax = 1000-3000ч Tmax > 5000 ч
с медными жилами 1,20 0,80
с алюминиевыми жилами 1,14 0,86

Сечение жил кабеля, выбранное по нормированным значениям плотности тока, должно удовлетворять условиям допустимого нагрева в нормальных и послеаварийных режимах работы.

В ряде случаев (например, при прокладке в воздухе) сечение кабеля определяется допустимой длительной нагрузкой, которая (особенно для маслонаполненных кабелей) ниже экономической. Значение допусти­мого длительного тока для кабелей зависит от конструкции кабеля, ус­ловий прокладки, количества параллельно проложенных кабелей и рас­стояния между ними.

Для каждой КЛ должны быть установлены наибольшие допустимые токовые нагрузки, определяемые по участку трассы с наихудшими теп­ловыми условиями при длине участка не менее 10 м.

Длительно допустимые токовые нагрузки для разных марок кабе­лей напряжением до 35 кВ при различных условиях прокладки принимаются в соответствии с ПУЭ. В табл. 3.39—3.42 приведены допусти­мые длительные мощности КЛ, рассчитанные при среднем эксплуата­ционном напряжении (h5 Vом).

Допустимые нагрузки для маслонаполненных кабелей в большой степени зависят от условий прокладки. Данные табл. 3.37 приведены для среднерасчетных условий и конструкций отечественных кабелей переменного тока. Приведенные значения соответствуют длинам, не превышающим 8—10 км. Для КЛ длиной более 10 км определение пере­даваемой мощности производится специальным расчетом или ориен­тировочно поданным

Допустимые длительные мощности соответствуют ус­ловию прокладки в земле од­ного кабеля. При прокладке нескольких кабелей вводятся поправочные коэффициенты: 0,9 — для двух кабелей, 0,8 – для четырех, 0,75 – для шести кабелей. При прокладке в воз­духе и воде допустимые дли­тельные мощности соответ­ствуют любому количеству кабелей.

Данные табл. 339—3.42 определены исходя из температуры окру­жающей среды: при прокладке кабеля в земле +15 °С и при прокладке в воздухе (туннеле) +25 «С. При другой температуре окружающей среды данные умножают на коэффициенты, приведенные в табл. 3.43.

Достоинства и недостатки использования метода экономической плотности тока

Достоинства:

  1. Выбор сечений проводов по экономической плотности тока является прогрессивным методом, поскольку позволяет учитывать при выборе сечений капитальные вложения на сооружение линий и стоимость потерь электроэнергии в электрической сети.
  2. Простота выбора сечений.
  3. Выбор экономически целесообразных сечений проводов с помощью нормированных значений экономической плотности тока позволяет унифицировать подход к проектированию, избежать разнохарактерности в оценках экономической эффективности.

Недостатки:

Применение экономической плотности тока для выбора сечений воздушных линий может привести к ошибкам, поскольку метод следует из не вполне обоснованных допущений:
выражение для j_{ \text{эк} } получено в предположении линейной зависимости капитальных вложений в линию от ее длины, которая нарушается при переходе к массовому строительству воздушных линий на унифицированных опорах.
вывод выражения для j_{ \text{эк} } сделан с допущением о непрерывности шкалы сечений в выражении удельных приведенных затрат.
сделано предположение, что в формуле затрат нормальный максимальный ток в линии Imax неизменен.

В классическом методе существует неоднозначность выбора сечения, следовательно, появляется необходимость учета дополнительных условий по снижению экономической плотности тока либо увеличение сечения; при отсутствии таких условий требуются дополнительные расчёты для сравнения двух вариантов стандартных сечений — большего и меньшего.
Использование экономической плотности тока не позволяет в полной мере учесть все влияющие факторы в каждом конкретном случае, поскольку для коэффициентов, определяющих единые экономические плотности тока, могут приниматься лишь некоторые средние обобщенные значения.
Использование нормированных экономических плотностей тока не позволяет принять во внимание характерную особенность современной практики строительства воздушных линий, заключающуюся в широком применении унифицированных типов опор.

Причины нагрева кабеля

Токоведущие жилы могут перегреваться по нескольким причинам, которые напрямую связаны с природой электрического тока. Электрическое поле приводит в движение электроны, которые перемещаются по выбранному проводнику. В кристаллических решетках, из которых состоят металлы, действуют сильные молекулярные связи.

Предлагаем ознакомиться Расчет сечения кабеля от мощности

Представьте шарик для настольного тенниса и паутину. Вторая — более-менее прочна, первый — обладает малым весом, поэтому для того, чтобы шарик разорвал паутину, придется приложить больше усилий. Чем сильнее вы выполните замах, тем более напряженными будут ваши мышцы. Чем больше напряжение, тем выше затрачиваемая энергия. Соответственно и мышцы будут нагреваться сильнее.

Так и электроны вынуждены высвобождать больше тепла, затрачивая немало энергии на преодоление этих молекулярных связей. Такой процесс называется преобразованием электрической энергии в тепловую.

Он является основным свойством, позволяющим работать электрическим печам, обогревателям, утюгам и чайникам. Однако в обычных электрических сетях это может привести к перегреву и разрушению изоляции, а впоследствии — и вовсе к возгоранию. Могут испортиться техника и оборудование. Происходит подобное в случае превышения заданной нормы для длительных токовых нагрузок.

Перечислим три основные причины перегрева проводника:

Наиболее распространенная — использование кабеля с некорректным сечением. Любой проводник имеет уникальную максимально допустимую пропускную способность по току. Измеряется она в Амперах. Перед подключением бытового прибора нужно определить его мощность и в соответствии с ней подобрать правильное сечение

Важно учесть запас на 30-40%.
Вторая причина — отсутствие качественного контакта в точках соединения линии. Речь идет об участках трассы, где кабель подключается к щитку, автомату или выключателю

Плохой контакт приводит к нагреву. При худших раскладах — полному перегоранию. В большинстве случаев будет достаточно осмотреть контакты и подтянуть все соединения.
Старая электропроводка строилась на алюминиевых жилах, поэтому при модернизации таких кабельных линий зачастую возникает необходимость перехода на медные проводники. В данном случае важно соблюдать технику подключения медных и алюминиевых жил. Без применения специальных клеммников появление окисления — вопрос времени.

Экономическая плотность тока, выбор сечения кабеля по экономической плотности тока
Старая алюминиевая проводка в квартире

Допустимая по нагреву длительная мощность трехжильного кабеля напряжением 6—10 кВ

Таблица 3.39

Сечение, мм2 6 кВ 10 кВ
Воздух Земля Воздух Земля
10 0,7/0,5 0,8/0,6
16 1,0/0,7 1,0/0,8 1,5/1,1 1,5/1,2
25 1,3/0,9 1,3/1,0 1,9/1,4 2,0/1,5
35 1,6/1,2 1,6/1,2 2,3/1,7 2.4/1,8
50 2,0/1,5 1,9/1,5 2,8/2,2 2,9/2,2
70 2,4/1,8 2,3/1,8 3,6/2,7 3,5/2,7
95 2,9/2,2 2,7/2,1 4,3/3,3 4,1/3,1
120 3,4/2,5 3,1/2,4 5,0/3,8 4,7/3,6
150 3,8/2,9 3,5/2,7 5,7/4,3 5,2/4,0
185 4,3/3,3 3,9/3,0 6,4/4,9 5,8/4,5
240 5,0/3,8 4,4/3,4 6,5/5,3 6,5/5,1
Популярные статьи  Как лучше и правильнее сделать заземление деревянного дачного дома?

Примечания.

  1. В числителе данные для кабелей с медными, знаменателе — с алюминиевы­ми жилами.
  2. Мощности для кабелей, проложенных в воде, определяются умножением показателей табл. 3.39 на коэффициент 1,3.
  3. Для кабелей, изготовленных до 1984 г. включительно, значения мощностей следует умножить на коэффициенты: 6 кВ, прокладка в земле — 0,855: прокладка в воздухе — 0,82; 10 кВ, прокладка в земле — 0,92; прокладка в воздухе — 0,91.
  4. Допустимая длительная мощность приведена для U— 1,05 U  , cos = 0,9.

Выбор сечений проводников по нагреву

1.3.2. Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т. п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

1.3.3. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать ток, приведенный к длительному режиму. При этом:

1) для медных проводников сечением до 6 мм², а для алюминиевых проводников до 10 мм² ток принимается как для установок с длительным режимом работы;

2) для медных проводников сечением более 6 мм², а для алюминиевых проводников более 10 мм² ток определяется умножением допустимого длительного тока на коэффициент

Tпк

1.3.4. Для кратковременного режима работы с длительностью включения не более 4 мин и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды, наибольшие допустимые токи следует определять по нормам повторно — кратковременного режима (см. 1.3.3). При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями наибольшие допустимые токи следует определять как для установок с длительным режимом работы.

1.3.5. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, может допускаться кратковременная перегрузка, указанная в табл. 1.3.1.

1.3.6. На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10%, а для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией до 15% номинальной на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 сут., если нагрузка в остальные периоды времени этих суток не превышает номинальной.

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией допускаются перегрузки в течение 5 сут. в пределах, указанных в табл. 1.3.2.

Коэффициент предварительной нагрузки Вид прокладки Допустимая перегрузка по отношению к номинальной при длительности максимума, ч
1 3 6
0,6 В земле 1,5 1,35 1,25
В воздухе 1,35 1,25 1,25
В трубах (в земле) 1,30 1,20 1,15
0,8 В земле 1,35 1,25 1,20
В воздухе 1,30 1,25 1,25
В трубах (в земле) 1,20 1,15 1,10

Для кабельных линий, находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузки должны быть понижены на 10%.

Перегрузка кабельных линий напряжением 20-35 кВ не допускается.

1.3.7. Требования к нормальным нагрузкам и послеаварийным перегрузкам относятся к кабелям и установленным на них соединительным и концевым муфтам и концевым заделкам.

1.3.8. Нулевые рабочие проводники в четырехпроводной системе трехфазного тока должны иметь проводимость не менее 50% проводимости фазных проводников; в необходимых случаях она должна быть увеличена до 100% проводимости фазных проводников.

1.3.9. При определении допустимых длительных токов для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин, а также для жестких и гибких токопроводов, проложенных в среде, температура которой существенно отличается от приведенной в 1.3.12-1.3.15 и 1.3.22, следует применять коэффициенты, приведенные в табл. 1.3.3.

1.3.30

Сечение проводов ВЛ 35 кВ в сельской местности,
питающих понижающие подстанции 35/6 — 10 кВ с трансформаторами с регулированием
напряжения под нагрузкой, должно выбираться по экономической плотности тока.
Расчетную нагрузку при выборе сечений проводов рекомендуется принимать на
перспективу в 5 лет, считая от года ввода ВЛ в эксплуатацию. Для ВЛ 35 кВ,
предназначенных для резервирования в сетях 35 кВ в сельской местности, должны
применяться минимальные по длительно допустимому току сечения проводов, исходя
из обеспечения питания потребителей электроэнергии в послеаварийных и ремонтных
режимах.

1.3.29

При пользовании табл. 1.3.36 необходимо
руководствоваться следующим (см. также 1.3.27):

1. При максимуме нагрузки в ночное время экономическая
плотность тока увеличивается на 40%.

2. Для изолированных проводников сечением 16 мм и менее экономическая
плотность тока увеличивается на 40%.

3. Для линий одинакового сечения с  ответвляющимися нагрузками
экономическая плотность тока в начале линии может быть увеличена в  раз, причем  определяется из
выражения

,

где   — нагрузки отдельных участков линии;  — длины отдельных
участков линии;  —
полная длина линии.

4. При выборе сечений проводников для питания  однотипных,
взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения,
преобразовательных агрегатов и т. д.), из которых  одновременно находятся в работе,
экономическая плотность тока может быть увеличена против значений, приведенных
в табл. 1.3.36, в  раз,
где  равно:

.

Использование нагрева материалов при прохождении тока на практике

Но далеко не всегда нагрев проводников электрическим током является негативным фактором. Люди научились применять этот закон и себе на пользу. И примеров такого применения масса. Мы приведем лишь некоторые из них.

Простейшая электрическая печь

  • Самым первым и самым распространенным, является применение закона Джоуля-Ленца в электрических печах, нагревателях и фенах. Для этого, в качестве проводника, сознательно устанавливается материал с большим сопротивлением. При протекании через него тока выделяется большое количество тепла, которое потом соответствующим образом используется человеком.
  • Еще одним способом применения этого закона, являются теплые полы в вашем доме или греющие кабели, которые применяют в строительстве и канализационных системах. Для них так же сознательно применяется проводник с высоким сопротивлением.

Лампа накаливания

  • И даже лампочка «Ильича» отчасти использует этот закон. Только тут материал подбирается не только исходя из сопротивления, но и из яркости свечения в нагретом состоянии.
  • Но нагревание электрическим током проводников нашло свое применение и в электроэнергетике. Все вы наверняка сталкивались с предохранителями. Суть данного защитного устройства сводится к тому, что в емкость с условно неизменными параметрами помещают проводник определенного сечения. При протекании через этот проводник тока больше допустимого, он перегорает, и тем самым обесточивает защищаемую сеть.

Принцип работы предохранителя

И это только несколько примеров на скорую руку. На самом деле их на порядок больше. Поэтому нагрев проводников при протекании по ним электрического тока это далеко не всегда «зло».

Закон Ома

Сопротивление тока: формула

Для токопроводящей среды, обладающей изотропными характеристиками, данный закон имеет следующий вид:

j=E* σ,

где j – плотность идущего электротока, Е – полевая напряженность в рассматриваемой точке (скалярная величина, как и предыдущая), а σ – удельная проводимость средового окружения.

Популярные статьи  Обслуживание распределительных устройств

Что касается работы электрополя для такой среды (w), то она может быть выражена следующими формулами:

w= E2* σ=j2/σ=p*j2 (p здесь – удельное сопротивление).

Выражение для работы в этом случае примет вид:

w=E* σ *E=j*p*j (E и j в данном случае – скалярные величины).

В матрице справа налево умножают столбчатый вектор на строчной и на матрицу. Тензорные величины р и σ генерируют релевантные им квадратичные формы.

Оценка методов определения сечения проводов ВЛ

Методы определения сечения проводов электрических сетей по минимуму расхода проводникового материала и по минимуму потерь мощности дают более экономичные решения, нежели те, которые получаются при выборе одинакового сечения по всей длине линии .

Первый из упомянутых методов экономит капитальные затраты и соответствующие составляющие эксплуатационных расходов, зависящие от стоимости сооружения линии, и поэтому может применяться для потребителей с малым числом часов использования максимальной нагрузки и для промышленных нагрузок с малыми токовыми нагрузками при незначительных величинах времени потер.

Для потребителей с большим числом часов использования максимума и большими нагрузками целесообразнее пользоваться вторым методом (метод минимальной затраты металла), так как в этом случае прежде всего добиваются уменьшения составляющей эксплуатационных расходов, зависящий от потерь в линии.

Определение сечений проводов по экономическим плотностям тока, установленным ПУЭ, учитывают оба фактора (как экономию капитальных затрат, так и снижение потерь), поскольку экономическая плотность тока принимается в зависимости от времени использования максимальной нагрузки.

Вот почему метод определения сечений проводов по экономической плотности тока, как позволяющий обобщить все основные технико-экономические показатели производства и распределения электроэнергии, и являются основным для расчета сетей.

Однако при большой протяженности линии сечение проводов, выбранное по экономической плотности тока, может не обеспечить допустимой потери напряжения, что сделает необходимым повторный расчет. Чтобы избежать пересчета, предварительно определяют плотность тока jΔр, обеспечивающую допустимую потерю напряжения. Если окажется, что jΔр > jэ, то принимают сечение по экономической плотности тока, т.е. по jэ. В противном случае сечение выбирают по jΔр.

Значительное превышение выбранного сечения над экономическим свидетельствует о том, что необходимо применить для сети более высокое номинальное напряжение (например, 10 кВ вместо 6 кВ), либо прибегнуть к специальным методам снижения потерь напряжения, например, к компенсации реактивной мощности или к продольной компенсации.

Литература:

  1. Электрические сети энергетических систем. В.А. Боровиков. 1977 г.
  2. Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004 г.

Описание метода

Алгоритм расчета

  1. Задание начальных приближений сечениям линий;
  2. Расчет установившегося режима;
  3. Выбор первой проектируемой линии;
    1. Расчет экономического сечения провода Fэк выбранной линии;
    2. Проверка по нагреву и допустимому уровню падения напряжения;
    3. Расчет установившегося режима с выбранными линиями;
  4. Выбор следующей линии с исключением уже выбранных ранее из множества выбираемых; повтор П. 3.1-3.3 для вновь выбранной линии с учетом выбранных линий, перерасчет установившегося режима;
  5. Повторение П. 3-4 до исчерпания всего множества проектируемых линий.

Критерии выбора линии:

  1. линия должна иметь наибольшую токовую загрузку;
  2. при равенстве токовой загрузки брать линии ближе к станции (источнику).

Выбор сечений по экономическому критерию

Классический подход к выбору сечений воздушных и кабельных линий электропередачи по экономическому критерию основан на использовании методов экономической плотности тока или экономических токовых интервалов сечений. Оба упомянутых метода разработаны на базе одного экономического критерия проектирования электрической сети — статических приведенных затрат. Представление экономического критерия в виде статических приведенных затрат не соответствует современным экономическим отношениям, поэтому приведенные в справочной литературе числовые характеристики экономической плотности тока и экономических интервалов сечений не могут быть использованы при проектировании в чистом виде и должны быть подвержены корректировке.

Корректировку числовых характеристик экономической плотности тока и экономических интервалов сечений в настоящее время в условиях инфляции провести практически невозможно, однако в случае с методом экономической плотности тока есть возможность воспользоваться опытом проектирования.

1.3.27

Увеличение количества линий или цепей сверх
необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения
экономической плотности тока производится на основе технико-экономического
расчета. При этом во избежание увеличения количество линий или цепей
допускается двукратное превышение нормированных значений, приведенных в табл.
1.3.36.

Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока

Проводники

Экономическая плотность тока, А/мм2, при числе часов использования
максимума нагрузки в год

более 1000 до 3000 более 3000 до 5000 более 5000

Неизолированные провода и шины:

медные 2,5 2,1 1,8
алюминиевые 1,3 1,1 1,0

Кабели с бумажной и провода с
резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с жилами:

медными 3,0 2,5 2,0
алюминиевыми 1,6 1,4 1,2

Кабели с резиновой и
пластмассовой изоляцией с жилами:

медными 3,5 3,1 2,7
алюминиевыми 1,9 1,7 1,6

В технико-экономических расчетах следует учитывать все вложения в дополнительную линию, включая оборудование и камеры распределительных устройств на обоих концах линий. Следует также проверять целесообразность повышения напряжения линии.

Данными указаниями следует руководствоваться также при
замене существующих проводов проводами большего сечения или при прокладке
дополнительных линий для обеспечения экономической плотности тока при росте
нагрузки. В этих случаях должна учитываться также полная стоимость всех работ
по демонтажу и монтажу оборудования линии, включая стоимость аппаратов и
материалов.

Формула вычисления

Рассматриваемая величина находится в обратной зависимости от размеров сечения (чем больше площадь, тем меньше плотность тока) и временного периода прохождения электрозаряда и в прямой – от величины этого заряда.

Это можно записать так:

j=Δq/ΔtΔS (q тут – элементарно малый заряд, t – бесконечно малый промежуток времени, а S – площадь сечения).

Так как токовая сила выражается как частное заряда и временного промежутка его прохода, формулу можно записать и так:

j= I/ΔS.

Формула плотности тока с опорой на параметры перемещающихся зарядов будет выглядеть так:

j=q*n*V (V тут – скорость, а n – концентрация электронных частиц).

ПРОВЕРКА ПРОВОДНИКОВ ПО УСЛОВИЯМ КОРОНЫ И РАДИОПОМЕХ

1.3.33. При напряжении 35 кВ и выше проводники должны быть проверены по условиям образования короны с учетом среднегодовых значений плотности и температуры воздуха на высоте расположения данной электроустановки над уровнем моря, приведенного радиуса проводника, а также коэффициента негладкости проводников.
При этом наибольшая напряженность поля у поверхности любого из проводников, определенная при среднем эксплуатационном напряжении, должна быть не более 0,9 начальной напряженности электрического поля, соответствующей появлению общей короны.
Проверку следует проводить в соответствии с действующими руководящими указаниями.
Кроме того, для проводников необходима проверка по условиям допустимого уровня радиопомех от короны.

Экономическая плотность тока

По мере уменьшения сечения проводов возрастают потери при передаче электрической энергии, а при увеличении сечения все наоборот – потери уменьшаются, но возрастают капитальные затраты на сооружение электросети.

Таким образом, стремление уменьшить потери приводит к увеличению сечения проводников, а стремление снизить затраты – к его уменьшению. Получается замкнутый круг.

Поэтому в экономическом отношении наилучшим будет тот вариант, при котором сумма приведенных затрат снизится до минимума, что будет соответствовать определенному сечению проводов линии, называемому экономическим сечением Sэ.

Для определения экономического сечения провода необходимо производить сложные и трудоемкие вычисления, а также сопоставлять несколько вариантов. Поэтому ПУЭ устанавливает величину экономической плотности тока jэ для практических расчетов:

Популярные статьи  Как выбрать отпариватель для одежды

Где: Iм – расчетный ток линии при нормальной работе сети, А.

Рекомендуемые экономические плотности тока указаны в таблице ниже, которая составлена с учетом окупаемости капитальных затрат за 5 – 8 лет:

Продолжительность использования максимумов нагрузки в часах можно определить из годового графика нагрузки используя выражения:

Где: Wгод – расход энергии годовой, кВт∙ч; Рmax – максимальная активная мощность, кВт;

Средние величины использования максимума нагрузки (часов в год) для:

  • Освещения внутреннего городов 1500 – 2000;
  • Освещения наружного городов 2000 – 2600;
  • Промышленных предприятий с одной рабочей сменой 2000 – 3000;
  • Промышленных предприятий с двумя рабочими сменами 3000 – 4500;
  • Промышленных предприятий с тремя рабочими сменами 4500 – 7000;

При выполнении проверки или выборе сечений проводов по экономической плотности тока в соответствии с приведенной выше таблицей расчетный ток должен определятся без учета повышения нагрузки при авариях или ремонтах. Полученное сечение округляется до ближайшего стандартного.

По экономической плотности тока не проверяются:

  • Электрические сети с напряжением до 1000 В промышленных предприятий и сооружений и имеющих Тmax менее 4000 – 5000 часов в год;
  • Ответвления к отдельным электроприемникам с напряжением до 1000 В, а также осветительные сети общественных и жилых зданий, промышленных предприятий, проверенные по потере напряжения;
  • Сети временного сооружения, а также установки с малым сроком службы (3-5 лет);
  • Сборные шины;
  • Провода, идущие к сопротивлениям, пусковым реостатам и так далее;

Экономическая плотность тока на 40% повышается для проводов и кабелей всех сечений при максимуме нагрузке, наступающем ночью, а также для изолированных проводов сечением до 16 мм 2 включительно независимо от времени максимума.

Источник

Открытая и закрытая прокладка проводов

Существует два варианта монтажа комнатной проводки:

  • открытая прокладка;
  • скрытая проводка.

Внимание! Минимальные сечения проводов одинаковы для обоих типов прокладки: 1 мм2 – для меди и 2,5 мм2 – для алюминия. Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки

Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки.

Скрытая прокладка проводов подразумевает штробление стен под провод и остальную арматуру. Розетки, выключатели и распределительные коробки конструктивно предназначены для внутренней установки. Они утапливаются в стену до фасадной части. Наружные части имеют эстетический вид. Такая проводка скрыта под штукатуркой и обоями.

Экономическая плотность тока, выбор сечения кабеля по экономической плотности тока
Таблица токовых нагрузок к сечениям медных и алюминиевых кабелей и проводов

В большинстве случаев для квартир применяют скрытый монтаж. При помощи перфоратора или штробореза в стене или на потолке создают специальные углубления, в которые укладывается кабель. Дополнительно он может быть помещен в гофрированные трубки или рукава. Спрятав кабель, углубления следует заделать при помощи штукатурки.

Экономическая плотность тока, выбор сечения кабеля по экономической плотности тока
Укладка скрытой проводки в штробах

Область и условия применения метода экономической плотности тока

Экономическая плотность тока jэк в течение многих лет применялась для выбора сечений кабельных линий напряжением выше 1 кВ и воздушных линий 35–500 кВ. В настоящее время по экономической плотности тока выбирают сечения кабельных линий при Uном > 1 кВ, а также воздушных линий 6–20 кВ.

Сечение проводов и кабелей, выбранное по экономической плотности тока, проверяют по нагреву, по допустимой потере напряжения DUдоп, по механической прочности.

Выбору по экономической плотности тока не подлежат:

  1. сети промышленных предприятий с напряжением до 1 кВ при числе часов максимальной мощности до 4000–5000 ч;
  2. ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 В;
  3. осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
  4. сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3–5 лет.

Сечение кабельных линий напряжением выше 1 кВ, выбранное по экономической плотности тока, проверяется по нагреву, по допустимым потерям и отклонениям напряжения, а также по термической стойкости при токах короткого замыкания.

Данные, приведенные в табл. 1, относятся к линиям с номинальным напряжением, не превышающим 220 кВ. Для электропередач 330 и 500 кВ экономическая плотность тока не нормируется. Сечение проводов таких линий выбирается на основе сопоставления приведенных затрат, которые определяются для нескольких вариантов конструкции расщепленного провода и его суммарного сечения.

Метод постоянного сечения вдоль линии

1.1. Определяем сечение провода на всей длине линии по формуле 6-37 :

где:

  • P – активная мощность участка, МВт;
  • L – длина участка, км;
  • ρ = 0,028 Ом*мм2/м = 28 Ом*мм2/км – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы) для алюминия .

Предварительно принимаем провод марки АС-70 для всей линии. Для данного провода активное и индуктивное сопротивление равно r0 = 0,421 Ом/км, x0 = 0,408 Ом/км; см. ГОСТ 839 таблица А.4 и РД 153-34.0-20.527-98 таблица П12 при среднегеометрическом расстоянии между проводами 3,0 м.

1.2. Определяем фактическую потерю напряжения по формуле 6-35 :

1.3. Определяем фактическую потерю напряжения для провода АС-95, где: r0 = 0,314 Ом/км, x0 = 0,397 Ом/км:

Метод минимума потерь

Рассмотрим условия выбора сечения линии, исходя из требования минимальных потерь мощности.

Условием минимальных потерь в линии является постоянство плотности тока на всех участках. Величину плотности тока, соответствующую минимуму потерь, определяют по допустимой потере напряжения ΔUaдоп., обусловленной активным сопротивлением.

3.1. Определяем плотность тока, соответствующая минимальным потерям по формуле 6-43 :

где:

  • P – активная мощность участка, МВт;
  • L – длина участка, км;
  • ρ = 0,028 Ом*мм2/м = 28 Ом*мм2/км – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы) для алюминия ;
  • ΔUaдоп = 1630 В — допустимая потеря напряжения, обусловленная активной составляющей нагрузки, рассчитанная ранее в данной статье.

3.2 Определяем рабочие токи в каждом участке по формуле :

3.3. Определяем сечение проводов по формуле 6-44 :

3.4. Определяем активные и индуктивные сопротивления для выбранных проводов по ГОСТ 839 таблица А.4 и РД 153-34.0-20.527-98 таблица П12:

  • АС-35: r0 = 0,777 Ом/км, x0 = 0,429 Ом/км;
  • АС-50: r0 = 0,595 Ом/км, x0 = 0,418 Ом/км;
  • АС-120: r0 = 0,244 Ом/км, x0 = 0,391 Ом/км;
  • АС-150: r0 = 0,204 Ом/км, x0 = 0,384 Ом/км;

3.5. Проверяем потерю напряжения по формуле 6-35 с учетом выбранных сечений:

4-вектор плотности тока

Данное обозначение из теории относительности призвано обобщать явление плотности на пространственно-временной континуум, оперирующий четырьмя измерениями. Такой четырехвектор включает в себя трехвекторное выражение токовой плотности (скалярной величины) и имеющей объем плотности электрического заряда. Использование четырехвектора дает возможность формулировать электродинамические уравнения ковариантным образом.

Рассматриваемая величина необходима для описания концентрации и равномерности распределения заряженных микрочастиц по проводниковому материалу, в котором существует та или иная форма электротока. При оперировании с выражениями, содержащими величину, нужно не забывать о ее скалярности.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: