C1 ВВЕДЕНИЕ C1.1 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАБЕЛЕЙ НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ 0,6/1 kV

Электрические характеристики кабелей определены их конструкцией, материалами из которых изготовлены и условиями прокладки. Самые существенные показатели и поведение кабелей мощностью 1 kV в течение эксплуатации:

• Сопротивление провода

• Индукционное сопротивление (реактивное сопротивление)

• Нулевое сопротивление (импеданс)

• Падение (снижение) напряжения

Электрическое сопротивление провода

Потери в проводе находятся в прямом пропорциональном соотнешении с электрическим сопротивлением провода. Электрическое сопротивление провода в постоянном токе в прямой зависимости от: удельного сопротивления данного вида материала, поперечного сечения провода, температуры и длины провода. Единичные измерения сечений кабелей и проводов при т-ре провода 20⁰C определены стандартом JUS N.C0.015 , который соответствует европейской норме HD 383. т.е. международному стандарту IEC 60228.

При т-ре провода свыше 20⁰C, расчет сопротивления провода производится согласно нижеследующей фомуле:

R_t = R₂₀ ( 1 + α Δ θ ),

where is:

R_t - означает сопротивление провода при рабочей т-ре θ ⁰C, в Ω/km
R₂₀ - сопротивление провода при т-ре 20⁰C, в Ω/km
α - температурный коэффициент сопротивления который составляет для меди 0.00393 ⁰C^-1 и 0.00403 ⁰C^-1 для алюминия
Δ θ = θ - 20, разница в температуре, в ⁰C

В переменном токе сопротивление провода увеличивается из-за воздействия поверхностного эффекта и эффекта близости, согласно следующей формуле:

R'_t = R_t ( 1+Y_s + Y_p )

where is:

R'_t - означает увеличенное сопротивление провода на рабочей температуре из-за поверхностного эффекта и эффекта близости в Ω/km

Y_s - фактор увеличения сопротивления вследствие поверхностного эффекта ("скин" эффект)

Y_p - фактор увеличения сопротивления вследствие эффекта близости

Эти эффекты выражены только у проводов большого сечения. У сечений до 185 mm² они незаметны.

Значения (величины) сопротивлений, расчитанные по в/у образцам (формулам), представлены в Таблице C2.1.

Индукционные характеристики и индукционное сопротивление

Индукционная характеристика по фазе кабеля определена следующей формулой:

..........mH/km

where is:

a - это расстояние между осями (стержнями) провода в mm
r - радиус провода в mm

Индуктивное сопротивление (реактанс) высчитывается по формуле:

 

X_L = 2π f L 10 ^-3 ........... Ω/km

where is:

f - означает промышленную частоту в герцах (Hz)

Значения индукционных сопротивлений представлены в Таблице C2.2.

Прямой импенданс (нулевое сопротивление) кабеля высчитывается в комплексной форме, согласно следующей формуле:

Zd = R'_t + j X_L

т.е. в абсолютной величине:

l Zd l = ( R'_t ² + X_L² )^1/2 ...........Ω/km

Инверсный импеданс у кабелей одинаковый прямому импедансу, т.е. Z_d = Z_i.

Падение (снижение) напряжения

Согласно действующим Техническим нормам для электропроводки низкого напряжения (Газета: Službeni list SFRJ br.53/88) допустимое снижение напряжения от точки питания и от любой другой точки составляет:

1) для цепи освещения

* если питание идет из сети низкого напряжения 3%
* если питание идет непосредственно из трансформаторной подстанции, которая подключена в сеть высокого напряжения 5%

2) для электрических цепей остальных потребителей

* если питание идет из сети низкого напряжения 5%
* если питание идет непосредственно из трансформаторной подстанции, которая подключена в сеть высокого напряжения 8%

Для электропроводки длиной более 100 п.м. допустимое падение напряжения увеличивается на 0,005% по одному метру длины, но в общем не более 0,5%.
Для расчета падения напряжения в бронированных кабелях сечения до 16mm², т.е. в небронированных, сечения до 35mm², необходимо учитывать только активное сопротивление провода на рабочей температуре, в то время как для сечений побольше необходимо учитывать индуктивное сопротивление.
На основании в/у характеристик определение расчета падения напряжения производится по следующей формуле :

a) для цепи постоянного тока:

Δ U = 2 R_t I l

б) для однофазной цепи переменного тока

Δ U = 2 I l ( R'_t cos φ + X_Lsin φ)

в) для трехфазной цепи

Δ U = (3)^1/2 I l ( R'_t cos φ + X_Lsin φ)

В вышуказанных формулах:

ΔU - обозначает падение напряжения в вольтах (V)
I - мошность тока в кабеле в амперах (A)
l - длину кабеля в km
R'_t - сопротивление провода при рабочей температуре, увеличенное из-за поверхностного эффекта и эффекта близости, Ω /km
X_{L -} индуктивное сопротивление, Ω /km
φ - фазный угол

Когда известна мощность тока, пропускаемого через провод, определение расчета процентуального падения напряжения выполяется согласно формуле:

%

where is:

U - обозначает рабочее напряжение в вольтах (V)
P - мощност в ВТ, ( W)

Нулевой импеданс

Нулевой импеданс состоит из реальной и имагинарной компонент, т.е. в комплексном виде он представлен формулой:

Z₀ = R₀ + j X₀ ..................... Ω/km

Значения этих компонент для кабелей мощностью 1 kV достаточно точно определены формулами:

a) для четырехжильных кабелей: R₀ =4 R и X₀= 4X_L

б) для четырехжильных кабелей с одной жилой уменьшения сечения:

R₀ = 7R и X₀= 4X_L

Допустимая токовая нагрузка и корректировочные факторы

Допустимые токи длительного питания ( нагрузка 100% ) высчитаны в соответствии с стандартом IEC 287, согласно условиям из Таблиц C1.1. и C1.2.

При расчете использованы следующие значения:

Предельняя верхняя длительная рабочая т-ра для оплетенного полиэтилена.......90⁰C
Предельняя верхняя длительная рабочая т-ра для ПВХ (PVC).............................70⁰C
Угол потерь tgδ для оплетенного полиэтилена......................................................0,0005
Угол потер tgδ для ПВХ (PVC)..............................................................................0,1
Удельное термическое сопротивление оплетенного полиэтилена..........................3,5K*m/ W
Удельное термическое сопротивление ПВХ (PVC) изоляции и оболочки................6 K*m/ W
Удельное термическое сопротивление термопластичного полиэтилена.................3,5K*m/ W
Удельное термическое сопротивление земли.......................................................1 K*m/ W
Глубина прокладки кабеля...................................................................................0,7m
Т-ра грунта на глубине прокладки кабеля.............................................................20⁰C
Температура воздуха..........................................................................................30⁰C
Кабель для отдельной прокладки
Электрическая защита (если имеется) с заземлением в обеих концах
Кабели, для прокладки по воздуху с защитой от прямого действия солнечной энергии

 

Токовая нагрузка для кабелей проложенных в земле действует и в условиях когда часть канавы заполнена песком или другим видом материала, в качестве подстылающего слоя, хорошо отводящего тепло, также в случаях когда кабель покрыт кирпичом и когда прокладка вдоль трассы производится в нескольких трубах, длиной не больше 6 метров.
Величины токовой нагрузки для кабелей проложенных по воздуху действуют только при условии если имеется свободное движение воздуха (проветривание), т.е. нет препятствий теплоотдаче путем конвекции или излучения и, что температура окрущающей среды не слишком растет из-за потери в кабелях и, что нет посторнних источников тепла. Эти условия будут соблюдаться если:

- расстояние между кабелем и стеной, грунтом или покрывающим слоем будет около ≥2 cm,
- расстояние между кабелями будет ≥ 2* (диаметр кабеля),
- вертикальное расстояние между кабельными слоями будет ≥ 20 cm.

Если имеются отклонения от перечисленных условий, тогда применяется корректировочные факторы, определенные в разделе F. Перечень существенных факторов:

Факторы типа F действующие в случаях отклонения от условий окружающей среды:

- Для кабелей с прокладкой в земле

f₁- отклонение в температуре.......................................................................................Таблица F1
f₂- отклонение в термическом сопротивлении земли.....................................................Таблица F2.1
f₃- отклонение от расчетной глубины прокладки кабеля................................................Таблица F2.1
f₄- наличие покрывного слоя поверх кабеля.................................................................Таблица F2.1
f₅- кабели воздушные..................................................................................................Таблица F2.3
f₆- отклонение в температуре........................................................................................Таблица F1

- cables laid in air

f₆- temperature deviation........................Table F1

Факторы типа G для группировки кабелей:

Для кабелей проложенных прямо в землю

g₁- группировка многожильных кабелей........................................................................Таблица F2.2
g₂- группировка одножильных кабелей для воздушной прокладки.................................Таблица F2.2
g₁- группировка многожильных кабелей с промежуточным расстоянием между ними.....Таблица F3.1
g₁- группировка многожильных кабелей со стыковкой....................................................Таблица F3.2
g₂- группировка одножильных кабелей в треугольник.....................................................Таблица F3.3
g₂- группировка одножильных кабелей в одной плоскости..............................................Таблица F3.4

Допустимая сетевая нагрузка и корректировочные факторы для установочных кабелей показаны в разделе D.