ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 88
Скачиваний: 0
В каждом интервале переменные величины заменяют их средним значением, т. е.
Uj = (^ . ім а и с Ь U;м т ) /2,
где Ujмакс, Ujmni — значения максимальной и минималь ной амплитуд перенапряжений в /-м интервале.
Время действия напряжения Uj при какой-то t-й тем пературе находим по формуле
/ІХв [Ф'(Уімакс) - Ф (Uj„„„)], |
(3-69) |
где AiTij — время действия /-го напряжения при і-м зна чении температуры; Ат, — время работы изоляции при і-й температуре; тп — рассматриваемый интервал време ни работы, при котором рассчитываются эквивалентные нагрузки; п — число перенапряжений за год; тв — сред няя длина волны перенапряжений; Ф (і/;-Макс), Ф(Н)-М1га)— значения функции распределения перенапряжений при ^імакс и Ujмпп соответственно.
Так как в уравнение (3-68) входит отношение интер валов времен Atij/Аті, которое остается неизменным при любой температуре, то целесообразно подсчитывать не
абсолютное |
значение |
Ахц, |
а отношение Лт^/Дт;. |
|||
В табл. |
3-6 |
даются подсчитанные значения |
величин |
пе- |
||
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3-6 |
^ j -макс’ к8 |
tZü |
|
^ І макс’ Кв |
|
|
|
Дт. |
|
|
|
|||
|
|
г |
|
|
|
|
4,9 |
•- |
1 |
|
2 2 |
4,43ІО” 8 |
|
6 |
-9,45- ІО" 10 |
24 |
3,84ІО" 8 |
|
||
8 |
|
2,47ІО" 9 |
|
26 |
2,76ІО- 8 |
|
1 0 |
|
5,7-10-9 |
|
28 |
1,83ІО- 8 |
|
1 2 |
|
2,15-10-8 |
30 |
1,03- іо-® |
|
|
14 |
|
2 ,0 1 - ІО- |
8 |
32 |
4,9- ІО” 0 |
|
16 |
|
3,04ІО- 8 |
34 |
2,18- ІО-» |
|
|
18 |
|
3,98-10-8 - |
36 |
6,96- ІО-'» |
|
|
2 0 |
|
4,52-10-9 |
38 |
2,74-10- 18 |
|
|
ренапряжений и Ат^/Дтt-. Первое значение в этой табли це соответствует рабочему напряжению, которое дейст вует на протяжении всего срока службы.
По табл. 3-6 рассчитывают значение Ej для изоля ции кабеля.
ПО
После определения действующих нагрузок па изоля цию рассчитывают эквивалентные значения: Т3, (уо)э и Еэ. Эквивалентную температуру подсчитывают по урав нению (3-68).
При определении (уст)э необходимо оговорить режим работы кабеля. Здесь могут иметь место следующие случаи:
1) основная часть трассы кабеля— прямая, лишь не большой участок у экскаватора подвергается частым изгибам;
2) кабель подвергается частым перекладкам таким образом, что каждый участок кабеля работает в изогну том состоянии какую-то часть времени.
В первом случае участок кабеля, находящийся у экс каватора, можно полагать всегда работающим в изогну том состоянии. Такой режим работы, по-видимому, имеет место при наматывании избытка кабеля на барабан, установленный у экскаватора.
Второй случай наблюдается при частой перетрасси ровке кабельной линии и является, по-видимому, наи более характерным для работы экскаваторов на карье рах с отладкой породы взрывом. При определении (уст)э важно учесть долю времени, в течение которого кабель
находится в изогнутом состоянии. Обозначим: |
|
Qw—Тн/т, |
(3-70) |
где <7и — вероятность работы кабеля в изогнутом состоя
нии; |
Тц — время |
работы |
кабеля |
в |
изогнутом состоянии; |
|||
т — полное время работы кабеля. |
уравнение |
(3-68). запи |
||||||
Тогда для |
определения (уа)3 |
|||||||
шем в виде |
|
|
2Ре |
- |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
О- (у«). In |
|
|
|
|
|
|
|
ехр |
2kTa |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=п |
|
|
2De |
|
|
|
|
|
° - |
(^ |
1п Ы 7 |
. |
(3-68а) |
||
|
|
|
' п ехр |
|||||
|
= <7к |
U |
|
|
2кТі |
|||
|
|
=! |
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3-7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
га, °К |
|
|
(1 ®>Э дм |
|
|
|
£э. «/-« |
|
Ѵ =' |
|
?u=0.5 |
(7=0,2!) |
?u=°,l |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
305 |
3,35ІО- |
2 0 |
3,2-10- 2 0 |
1 3,03-ІО-20 1 2,84-ІО-20 |
2,15-10» |
|||
111
В табл. 3-7 приведены Г;1п (уа)п, полученные по урав нениям (3-68) и (3-68а) на основе данных табл. 3-5.
Выражение (3-68) для определения эквивалентной на пряженности поля преобразуем к виду
ехр -
2kTa
і=п !=т
(3-686)
В уравнение (3-686) входит коэффициент ß, пред ставляющий собой отношение локальной напряженности поля к средней при Р(т)=0,5. Величина ß зависит, как
видно из (3-38), от медианного значения у, которое в свою очередь является функцией размеров изоляции.
Величину у или связанную с ней z можно найти из уравнения (3-42), полагая Я (т)=0,5. При длине кабеля
200 м (длина токопроводящих жил 600 |
м) ß равно 3,5. |
|
В табл. |
3-7 приводится значение £ э, |
рассчитанное по |
формуле |
(3-68в) на основе табл. 3-3, 3-5, 3-6. |
|
Подставляя значения эквивалентных нагрузок в вы ражения (3-42) и (3-43), подсчитывают надежность элек трической изоляции за заданный промежуток временит.
Изложенный метод расчета надежности изоляции ка беля позволяет учитывать все основные нагрузки, кото рые имеют место при его эксплуатации. Расчеты надеж ности будут тем точнее, чем более полно проанализиро ваны условия работы изоляции.
3-8. РАСЧЕТ И ЗО ЛЯЦ И И КАБЕЛЯ
Проектирование кабельной конструкции должно обеспе чить долговечную ее работу в эксплуатации при мини мальных затратах. Размеры кабеля являются своеобраз ной экономической категорией. Уменьшение размеров кабеля (например, за счет уменьшения толщины изоля ции) приведет к снижению его стоимости. Вместе с тем уменьшение размеров может привести к снижению его надежности. Сравнивая между собой отдельные конст рукции по стоимости, можно совершить серьезную ошиб-
112
Ку. Действительно, кабель меньшей стоимости ие всегда экономически выгоден для государства. При расчете ка бельной конструкции необходимо учитывать его общего сударственную стоимость
с = с н+ сэ, |
(3-71) |
где са — первоначальные затраты на сооружение кабель ной линии, приходящиеся на 1 год ее работы; сэ— сред негодовые эксплуатационные расходы.
Очевидно, кабельная конструкция должна отвечать условию минимума среднегодовых расходов на кабель ную линию. Первоначальные затраты на кабельную ли нию составят:
са |
(3-72) |
где Сц— стоимость кабеля; су — стоимость перевозки и монтажа кабеля; т — время эксплуатации кабеля.
Эксплуатационные расходы на кабельную линию най дем:
—Со -|- У\ 1-Л.М1 1 |
(3-73) |
где Со— стоимость обслуживания кабельной линии в год;
У —ущерб от аварии при повреждении |
кабельной ли |
нии; Рк(т) — надежность кабельной линии. |
|
Ущерб от аварии при повреждении кабельной линии |
|
складывается из стоимости продукции, |
невыпущенной |
в результате простоя оборудования, зарплаты основных рабочих за время простоя, зарплаты занятых на ликви дации аварии, стоимости полуфабрикатов и материалов,
расходуемых на ликвидацию аварии. |
|
|
|||
Подставляя |
значения |
сп и сэ в |
(3-71), получаем: |
||
С = |
- ^ + ^ + |
с 0 + ^ [1 |
- |
^Рк (■*)]. |
( 3 - 7 0 а ) |
Основной задачей расчета изоляции кабеля является выбор такой рабочей напряженности ноля, при которой годовая стоимость кабельной линии была бы минималь ной.
Стоимость кабеля ск состоит из стоимости материа лов и полуфабрикатов и зарплаты производственных ра бочих.
8—508 |
113 |
Стоимость Материалов, расходуемых на производство трехжильного кабеля,
ск.м = |
Зс,к/ -)- 3ca -J |
3Z/H3Y„3Tt (R~ — г3) / -\- |
|
|
+ 3Дли* [(/? + |
Д,)2 - |
tf2] / + |
ДоУо« {[2,15 (/? + A,) + |
Да]2 - |
|
— (R -f- Д|)"} I c3l, |
(3-74) |
||
где сж — стоимость |
материала единицы длины токопро |
|||
водящей жилы кабеля; сп.э— стоимость единицы длины полупроводящего экрана по токопроводящей жиле; Цаа, Цщ До — стоимость 1 кг материала изоляции, полупро водящего экрана, шланговой оболочки соответственно; Уиз, Ѵпі Уо — плотность материала изоляции, полупрово
дящего экрана, |
шланговой оболочки соответственно; г, |
R — внутренний |
и внешний радиусы изоляции соответст |
венно; Ді — толщина полупроводящего экрана по изоли |
|
рованной токопроводящей жиле; |
Дг— толщина шланго |
вой оболочки кабеля; / — длина |
кабеля; с3 — стоимость |
единицы длины заземляющей жилы.
В формуле (3-74) только радиус R зависит от рабо чей напряженности поля. Эту зависимость можно пред
ставить: |
|
= |
(3-75) |
где и р— рабочее напряжение изоляции; Еѵ— рабочая напряженность поля.
Стоимость кабеля запишем как Ск—Сц.мф. (3-76)
В этом выражении ср учитывает затраты на производ ство кабеля и различные отчисления. Как показал эко номический анализ кабельного производства, коэффици ент ср можно принять равным 1,15—1,2.
Подставляя в (3-76) ск.м и учитывая (3-75), получаем после преобразования:
Ск = |
сКІ + ^ Ч - % . |
|
(3-77) |
|
Е р |
|
|
гд е |
|
|
|
Сщ = = {ЗС)к “К З сц .э “Ь £з “I- |
З л Т /и У ц Д і “Ь |
||
-)- TtLfoTo [Дд Ң- 4,З Д 1Д2 + |
4 ,З гД2 -f- 3 ,6 2 5 |
(г -f- Д,)"]}; |
(3-78) |
114
СК2 yizlUр [6/ U.U3 |
(ИЗ “Н 6Д,Цп(и —{- |
|
+ LfoTo (7.25Д, + |
4,ЗД2 + 7,25/)]; |
(3-79) |
ск3 = VnlU* (3LfH3"fH + 3,625уо^/о)- |
(3-80) |
|
Окончательное выражение для среднегодовых расхо дов на кабельную линию запишем:
Сң2
%іЕр - Л . Ml- (3-706)
Вуравнении (3-706) можно приближенно считать, что первый член не зависит от рабочей напряженности поля.
Среднегодовые расходы на кабельную линию, как вид но из (3-706), являются функцией времени эксплуата ции и рабочей напряженности поля. Взяв частные про изводные с по т и с по Ер и приравняв их нулю, можно найти условия, при которых имеет место минимум с. Однако такой путь решения наталкивается на серьезные трудности, так как в Рк(х) входит величина Еэ, которая связана сложной функциональной зависимостью с Еѵ.
Всвязи с указанным предлагается следующий поря4- сох
док определения Ер.
1.По допустимой плотности тока выбирают сечение токопроводящей жилы. Согласно стандартам или из других соображений выбирают толщины шланговой обо лочки, полупроводящего экрана по изоляции и полупроводящего экрана по токопроводящей жиле.
2.По ценникам и заданным размерам (п. 1) элемен
тов кабеля определяют скі, ск 2 и скз. На основе анализа по обслуживанию кабельных линий оценивают су, с0 и У.
3.Приближенно оценивают размеры кабеля и про водят его тепловой расчет с целью определения пере пада температур. Строят график температур изоляции.
4.Используя методику § 3-7, рассчитывают Тэ и
(уо)э-
5. Задаваясь несколькими значениями Еѵ по методи ке § 3-7, определяют Еэ. Строят зависимость Еа от Ер.
6. При различных значениях времени эксплуатации по формуле (3-706) рассчитывают с для нескольких зна чений Еѵ. Надежность кабеля определяют из соотноше ния
Рк М = Рж Ь) Р*з M- |
(3-81) |
8 * |
115 |