ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАСЧЕТА КАБЕЛЕЙ И ПРОВОДОВ

ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАБЕЛЕЙ

Электрический ток, проходящий по кабелю, выделяет тепло. Мощность, переходящая в теплоту,

где п — количество жил в кабеле; t=tмакс—20° С.

Мощность, рассеиваемая в изоляции кабеля за счет диэлектрических потерь,

При переменном токе появляются дополнительные потери вследствие поверхностного эффекта в токопроводящих жилах, добавочного увеличения сопротивления из-за эффекта близости, а также потерь в металлических оболочках и бронепокровах.

Тепловое сопротивление кабеля

Удельное тепловое сопротивление численно равно уменьшению температуры на противоположных сторонах 1 см3 вещества при тепловом потоке 1 вт. Удельное тепловое сопротивление принято обозначать буквой а и выражать в град • см/вт. Тепловое сопротивление различных материалов

В табл. 2-7 приведены числовые значения удельных тепловых сопротивлений различных материалов кабеля.

Тепловой поток в кабеле

где tж и tср — температура токопроводящей жилы и окружающей среды, °С.

Сумма тепловых сопротивлений кабеля и окружающей среды

Таблица 2-7

Удельные тепловые сопротивления различных материалов и окружающей среды

Величина теплового сопротивления кабеля зависит в основном от геометрических размеров и конструктивных особенностей кабеля, а также от удельного теплового сопротивления материалов, из которых изготовлен кабель.

Тепловое сопротивление изоляции: одножильного кабеля

двухжильного кабеля

трехжильного кабеля

трех жильного кабеля с секторными жилами

n-жильного кабеля

где

—геометрический множитель, который может быть определен по номограмме (рис. 2-7). По той же номограмме вводится поправка на форму жилы для кабелей с секторными жилами; кабеля с жилами в отдельных металлических оболочках

Зависимость удельного теплового сопротивления от толщины изоляции показана на рис. 2–24. При толщине изоляции более 12 мм удельное тепловое сопротивление становится стабильным. С увеличением температуры кабеля удельное тепловое сопротивление уменьшается (рис. 2-25).

Тепловое сопротивление защитных покровов подземных кабелей

где σ 2 — удельное тепловое сопротивление защитных покровов, град*см/вт (по табл. 2-7).

Тепловое сопротивление поверхности кабеля при прокладке его на открытом воздухе (расстояние между центрами кабелей равно двум его внешним диаметрам)

где σ 3 — удельное тепловое сопротивление, град• см/вт (по табл. 2-7), зависящее от характера поверхности кабеля (бронированный, небронированный).

Тепловое сопротивление почвы, окружающей кабель,

где σ 4 — удельное тепловое сопротивление почвы, град • см/вт (табл. 2-7); h — глубина заложения кабеля в земле, см.

Кабель, проложенный в проточной воде, находится в наилучших условиях. Вода обеспечивает хороший отвод тепла с наружной поверхности кабеля. Благодаря наличию в воде течений и конвекционных токов теплового поля вокруг кабеля в воде практически не существует. В этом случае при расчете допустимой нагрузки на кабель тепловое сопротивление окружающей среды приравнивают нулю. При наличии отдельных участков кабеля, не находящихся в воде, расчет их производят по условиям с наивысшим тепловым сопротивлением. Прокладку кабеля до дну водных преград с заглублением в грунт для предохранения кабеля от механических повреждений приравнивают к прокладке во влажной почве.

Тепловые сопротивления блоков S5, применяемых для прокладки кабелей, когда все

отверстия блоков заполнены работающими кабелями и потери в отдельных кабелях различаются не более чем на 20%:

где σ 4 удельное тепловое сопротивление почвы, град*см/вт;

А — высота блока, см; В—ширина блока, см; Н — глубина центра блока от поверхности земли, см.

Кабели нагреваются до максимальной допустимой температуры через значительное время после включения нагрузки. При прерывистой нагрузке, когда кабель подвергается охлаждению, максимальная температура нагрева достигается при более высокой нагрузке. В установившемся тепловом режиме тепловое состояние кабеля не изменяется во времени, его температура постоянна и выделяющееся в кабеле тепло полностью отводится в окружающую среду. Если выделяемое в кабеле тепло больше отводимого, то кабель нагревается и его температура повышается, и наоборот.

Нагревание кабеля

где tуст установившаяся температура, °С; T = cS — постоянная времени — время, необходимое для нагрева кабеля до максимально допустимой температуры, соответствующей нормальному току нагрузки при отсутствии отдачи тепла в окружающую среду; с — теплоемкость, вт • ч/см3 • град. Нагрев кабеля будет тем медленнее, чем больше постоянная времени Т, и наоборот. Постоянная времени для кабелей, прокладываемых в воздухе:

а для кабелей, прокладываемых в земле:

где сж—теплоемкость токопроводящей медной жилы, равная 0,93*10–3 вт*ч/см3 • град; алюминиевой жилы 0,69 • 10–3 вт*ч/см3Х град; ссв — теплоемкость свинца, равная 0,39 • 10–3 вт• ч/см3 Хград; сиз — удельная теплоемкость пропитанной бумажной изоляции, равная 0,422*10–3 вт • ч/см3 • град; полиэтилена при 20° С — 0,595 • 10–3 вт*ч/см3 • град, при 80° С — 0,906 • 10–3 вт • ч/см3 • град; поливинилхлоридного пластиката — 0,5 • 10–3 вт • ч/см3 • град; спокр— удельная теплоемкость защитных покровов, равная 0,4 • 10–3 вт X ч/см3*град.

← Предыдущая | Следующая →
... содержание ...

Авторизация

Регистрация

После несложной процедуры регистрации Вы сможете пользоваться всеми сервисами и создать свой веб-сайт.