Файл: Шаповалов, Б. Т. Электрооборудование насосных станций учебное пособие.pdf

Механический расчет шинной конструкции коробчатого сечения несколько сложнее.

§ 33. СИЛОВЫЕ КАБЕЛИ

Силовые кабели используют для передачи и распределения эле­ ктрической энергии. С помощью кабелей можно соединять транс­ форматоры на подстанциях или генераторы на станциях со сборны­ ми шинами распределительных устройств. Кабели широко приме­ няются также для питания собственных нужд электрических станций и подстанций, для подключения к источнику питания эле­ ктродвигателей основных и вспомогательных насосов насосных станций и т. д.

В трехпроводных установках трехфазного тока широко исполь­ зуются трехжильные кабели с медными или алюминиевыми жила­ ми, выпускаемые на напряжение не более 35 кВ. При напряжениях

143

позволяющая создать более компактную конструкцию меньшего диаметра, благодаря чему экономится изоляция и металл на внеш­ нее покрытие. Каждая жила составлена из отдельных проволок небольшого сечения, что придает кабелю большую гибкость. Жилы изолированы кабельной бумагой 7, пропитанной специальным /изолирующим составом. Все три жилы скрущены вместе и" на них наложена из специаль­ ной пропитанной кабельной бумаги так назы­ ваемая поясная изоляция 5, которая дополни­ тельно изолирует жилы от заземленной свин­ цовой опрессованной оболочки 4. Пустоты между жилами и поясной изоляцией заполне­ ны жгутиками 6 из пряжи. Оболочка 4 служит также для защиты кабеля от влаги и сохране-

дия пропиточного состава. Для защиты от механических повреж­ дений поверх свинцовой оболочки кабеля навиты две стальные оцинкованные ленты 2. Между свинцовой оболочкой и броней по­ мещен защитный покров из пропитанной бумажной ленты, навитой на свинцовую оболочку по слою битумного состава и слоя пряжи 3. Этот покров предохраняет свинцовую оболочку от повреждения стальной броней и от химических воздействий окружающей среды. Благодаря совершенной электрической и механической защите та­ кие кабели могут быть проложены в каналах, туннелях, в земле,

S44

на открытом воздухе. При прокладке в земле кабель дополняют защитным покровом 1 из битумного состава, пряжи и мела, кото­ рый предохраняет броню от коррозии. Если нет опасности механи­ ческих повреждений, для прокладки на воздухе и в земле применя­ ют кабели без брони. В этом случае могут использоваться также кабели с алюминиевой оболочкой вместо более дорогостоящей свинцовой. Кабель рассмотренной конструкции достаточно рас­ пространен. Однако существует множество кабелей других конст­ руктивных исполнений, учитывающих специфические условия их ра­ боты и прокладки, например кабели с резиновой изоляцией в полихлорвиниловой оболочке (до 1000 В), газонаполненные (на 10 или 35 кВ), маслонаполненные (на ПО кВ и более) и т. п.

Для герметичности кабель на концах снабжен специальными концевыми воронками или муфтами, залитыми кабельной массой. При разделке кабеля в открытых установках, а также в установках с агрессивными средами применяют концевые чугунные муфты. В закрытых распределительных устройствах до 10 кВ используют более простые и'дешевые стальные воронки (рис. 94). В сухих за­ крытых помещениях при напряжении до 10 кВ в последние годы принята сухая разделка кабелей (рис. 95), а также разделка с применением эпоксидного компаунда. Эти способы разделок наибо­ лее просты, надежны и дешевы.

§ 34. ПРОКЛАДКА КАБЕЛЯ И ЕГО ВЫБОР

Прокладка кабеля. Рассмотрим прокладку кабелей в земле. Она может быть выполнена в специальных каналах, туннелях, транше­ ях, блоках, шахтах и т. п. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки и применяется в зависимости от усло­ вий, но в любом случае кабель должен быть предохранен от меха­ нических и других воздействий, которые могут привести к его по­ вреждению.

Один из наиболее распространенных способов — прокладка ка­ беля в земляной траншее. Он прост, причем укорачивается протя­ женность прокладки (трассы) кабеля, так как траншею часто мож­ но прорыть по кратчайшему расстоянию, и наиболее экономичен. Недостаток этого способа — возможность механических поврежде­ ний при раскопке, трудность проведения ремонтных работ, вредное химическое воздействие почвы.

На рис. 96, а показана схема прокладки трех кабелей в обычной земляной траншее. Для защиты от механических повреждений сверху (по ходу кабелей) уложены кирпичи. Если в одной траншее прокладывают кабели различных напряжений, то между ними де­ лают перегородки из кирпича или бетонных плит. Размеры траншеи зависят от числа прокладываемых в ней кабелей. Расстояние меж­ ду кабелями (в свету) берется по норме.

На рис. 96, б доказана прокладка в блоках, а на рис. 96, в — в туннеле. Эти способы наиболее совершенны: удобны эксплуатация, дополнительная прокладка, ремонт. Кабели надежно защищены от

145

механических воздействий. Недостаток этих способов — высокая стоимость сооружения и его сложность. Кроме того, при прокладке кабелей в блоках неблагоприятны условия их охлаждения и прихо-

а)

в)

Рис. 96. Способы прокладки кабелей:

а — в траншее, б — в блоках, в — в туннеле; 1 — просеяйная земля, 2— кирпич

дится снижать значение тока, допускаемого на кабель, что вызыва­ ет необходимость повышать его сечение. Поэтому кабели проклады­ вают в блоках только в тех случаях, когда другие способы проклад­ ки неприемлемы.

Прокладка в туннелях применима только при большом числе ка­ белей, прокладываемых по одной и той же трассе, поскольку соору­ жение туннелей очень дорого. Для улучшения теплового режима работы кабелей иногда применяют искусственную вентиляцию тун­ неля.

Кабели внутри помещений могут быть проложены по стенам (на скобах или на кронштейнах), под потолком (на кронштейнах) в полу (в закрытых ка­ налах) и специальных стеллажах. На рис. 97 показана схема прокладки в кабельных ка­ налах в полу. Размер канала зависит от числа прокладываемых в нем кабелей, рас­ стояние между кабелями (в свету) 50 мм, глубина 200 мм и более. Кабели в канале

Рис. 97. Схема проклад­ могут быть проложены на кронштейнах или ки кабелей в каналах по дну (последнее предпочтительнее). Про-

146

кладка в каналах часто практикуется на электростанциях внутри машинного зала, а также на насосных станциях, в распределитель­ ных устройствах и т. п. Во избежание попадания пыли, грязи и вла­ ги каналы должны быть сверху тщательно закрыты.

Выбор кабеля. Рассмотрим выбор сечения кабеля по экономи­ ческой плотности тока и по нагреву с последующей проверкой на термическую устойчивость при коротких замыканиях. Так же, как и при выборе шин, определяем экономически целесообразное сече­ ние жил кабеля (q) по формуле q = Iмакс. раб//э-

Максимальный рабочий ток кабеля определяем с учетом коэф­

роприемника, присоединенного к кабелю, a rj — его к. п. д. Если по кабелю подается питание только к одному потребителю, то выраже­

ние Д Л Я /макс.раб упрощается И будет иметь В И Д /макс.раб= /СоАз/ном-

(В общем выражении для определения /макс.раб принимается ариф­ метическая сумма токов в предположении, что коэффициенты мощ­ ности потребителей, получающих питание по данному кабелю, при­ мерно равны.)

Определяем по справочной таблице в зависимости от продолжи­ тельности использования максимальной нагрузки кабеля (Гмакс.ч) экономическую плотность тока /э (Глане, ч может быть задана в за­ висимости от условий выбора кабеля либо определяется расчетно по графику его годовой нагрузки).

Имея значение /э, определяем экономическое сечение жил кабе­ ля q = / Раб//э> мм2. Выбираем ближайшее к полученному экономиче­ скому сечению стандартное сечение жил — qСТанд- Проверяем выбранное сечение дСтанд по нагреву, для чего необходимо воспользо­ ваться таблицей справочника, в которой приведены значения дли­ тельно допустимых токов нагрузки на силовые кабели (/Д(Ш) и се­ чения их жил при выбранном способе прокладки и стандартной тем­ пературе окружающей среды. Найдя 1яоп, определяем /'доп с учетом действительных условий прокладки /'доп^допЮ/Сг, где К\ — коэф­ фициент поправки на число рядом лежащих в земле кабелей (сни­ жает допустимую нагрузку), Ki — поправочный коэффициент на температуру почвы. Кабель соответствует условиям нагрева, если соблюдено условие / '

§ 35. ПРОВЕРКА КАБЕЛЯ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ

На термическую устойчивость кабель проверяют в соответствии с указаниями, приведенными в разделе о термическом действии то­

147

ков короткого замыкания (стр. 80). Исходными данными служат материал и сечение жил кабеля, допустимая температура нагрева в нормальном (номинальном) режиме (0 'н = '0 'Доп), значения тока трехфазного короткого замыкания — начальное (/"<з)) и установив­

предварительно определив коэффициент P"=/"(3V/m). Зная р", под­ считываем значение ^ф.а. По кривым фиктивного времени (см. рис. 39) при найденном значении р" определяем значение фиктив­ ного времени для периодической составляющей тока короткого за­ мыкания (^ф.п). Определяем полное значение фиктивного времени ^Ф= ^Ф.а + ^Ф.п- По кривым нагрева токоведущих частей током ко­ роткого замыкания (см. рис. 40) для заданного материала жилы кабеля при заданном значении -Он находим значение абсциссы Ан, а затем — абсциссы Ак:

Имея значение абсциссы Ак по кривым нагрева (см. рис. 40) для заданного материала жилы, находим его температуру нагрева ■Ок под действием тока короткого замыкания. Сравниваем найден­ ное значение О’к с допустимым значением температуры нагрева дан­ ного материала током короткого замыкания Фк.максЕсли =^0 'к.макс, значит кабель при коротком замыкании термически ус­

тойчив. Если же окажется, что 'в,к>'вк.мако т. е. кабель при корот­ ком замыкании недостаточно термически устойчив, то следует либо взять следующее большее стандартное сечение жил кабеля и вновь провести расчет, т. е. действовать путем последовательного подбо­ ра того минимального сечения жил, которое было бы достаточно тер­ мически устойчиво при коротких замыканиях, либо определить его по формуле

По найденному значению 5 Мин подбирают ближайшее большее стандартное сечение жил кабеля. На динамическую устойчивость кабель не проверяют, так как он представляет собой механически весьма прочную конструкцию.

Выбор и проверка на устойчивость токоведущих частей и аппа­ ратуры в конкретных условиях. П р и м е р . Выбрать и проверить на

148