Экономическое сечение составляет
(1.1)
где I p – рабочий ток сети (А), определяемый по величине потока мощности на участке сети S уч (МВ×А) и номинальному напряжению U ном (кВ),
(1.2)
Сечение, выбранное по формуле (1,1), округляется до ближайшего стандартного сечения.
При расчете линий, состоящих из нескольких участков с разными на-грузками, экономические сечения рассчитывают по наибольшему рабочему току для каждого участка в отдельности.
Если потребители присоединены к линии на небольшом расстоянии один от другого, то из практических и конструктивных соображений нецелесообразно иметь на каждом участке разные сечения проводников. Одинаковое сечение проводника выбирается в таком случае по всей длине с учетом поправочного коэффициента К П, который учитывает неравномерность нагрузки по линии
1.3
Поправочный коэффициент
1.4
где I max − максимальный ток наиболее загруженного участка сети (головной участок); L − полная длина линий, км; I max i − максимальный ток i -го участка линии; Li − длина i -го участка линии, км.
Выбору по экономической плотности тока не подлежат:
а) сети промышленных предприятий и сооружений до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки до 4000−5000 г;
б) ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1000 В, осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
в) сети временных сооружений и устройств со срокам службы до 5 лет.
Выбранное по формуле 1.3 сечение кабельных линий проверяется по допустимому нагреву в послеаварийном режиме.
Выбранные провода проверяются по нагреву в послеаварийном режиме. С этой целью производится сравнение тока послеаварийного режима I ав на каждом участке сети с допускаемым I доп для соответствующего марки провода.
Аварийный ток определяется с учетом количества цепей n ц.ав. этого режима по формуле:
I ав = 
(1.5)
где S уч.ав. – потоки мощности на участках в послеаварийном режиме.
В разомкнутых сетях аварийная ситуация связана с отключением одной цепи. При этом потокораспределение не изменяется, но вся нагрузка ложится на одну цепь, что ведет к увеличению тока в два раза (I ав = 2 I р).
В замкнутой сети наиболее тяжелыми авариями являются случаи отключения одного из головных участков. Это приводит к тому, что сеть становится разомкнутой, и потокораспределение в ней находятся по первому закону Кирхгофа. Поскольку заранее неизвестно, отключение какого из головных участков приведет к более серьезным последствиям, в работе рассматриваются оба случая
Условие проверки по допустимому нагреву
| I р max ≤ I доп , | (1.6) |
где I р max − наибольший расчетный ток из всех возможных режимов работы линии,
для параллельно работающих линий в качестве расчетного тока I р max принимают ток послеаварийного режима из условия, что одна питающая линия вы-шла из строя;
I доп − допустимый длительный ток для одиночного провода или кабеля нужного сечения, выбираемый по справочным данным.
При выборе сечений кабельных линий нужно учитывать, что таблицы составлены для одиночных кабелей или проводов, проложенных в земле при температуре почвы 15 °С или в воздухе при температуре 25 °С. При условиях, отличных от указанных, необходимо вводить поправочные коэффициен-ты на температуру воздуха и почвы К 1 (табл. 2) и на количество кабелей в траншее К 2 (табл.3).
При выборе сечений кабельных линий необходимо учитывать допус-тимые кратковременные перегрузки. Для кабелей напряжением до 10 кВ несущих нагрузки меньше номинальных, допустимые кратковременные перегрузки К 3 приведены в табл. 4, на время ликвидации аварий для таких кабелей допускаются перегрузки в течение 5 суток в пределах, указанных в табл. 5.
Для кабелей с полиэтиленовой и полихлорвиниловой изоляцией перегрузка на время ликвидации аварий допустима соответственно до 10 и 15 %, при этом указанная перегрузка допускается на время максимумов нагрузки не боле 6 часов в сутки в течение 5 суток, если в остальные периоды времени этих суток нагрузки не превышают номинальной. Перегрузка кабельных линий напряжением 20−30 кВ не допускается [ 9 ].
Величина длительно допустимого тока будет равна
| I` доп= K 1⋅ K 2⋅ K 3 I доп. | (1.7) |
Условие выбора кабеля с учетом перегрузки
Долгие годы в категории кабелей среднего напряжения, к которым относятся кабели напряжением 10 кВ, превалировали кабели с бумажной пропитан-ной изоляцией (БПИ). Это связано с тем, что БПИ являлась единственным ви-дом изоляции на данное напряжение. Наряду с этим шел интенсивный поиск изоляционного материала на основе полимерных композиций, который обладал бы значительными преимуществами и мог заменить БПИ. Такой материал был изготовлен на основе полиэтилена и получил название «сшитый полиэтилен». Сшитый полиэтилен имеет существенные преимущества перед термопластичным: высокие электрические и механические параметры в более широком диапазоне рабочих температур, малую гигроскопичность (водопроницаемость).
Указанные выше положительные качества сшитого полиэтилена дости-гаются благодаря процессу сшивки. Термин «сшивка» подразумевает изме-нение молекулярной структуры полиэтилена. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) призваны заменить морально устаревшие кабели с про-питанной бумажной изоляцией. Этот процесс в странах с развитой промыш-ленностью начал осуществляться с 60-х годов ХХ века.
В настоящее время многие страны практически полностью перешли на использование силовых кабелей среднего напряжения с изоляцией из СПЭ и имеют положительный опыт эксплуатации. Так в США и Канаде данные ка-бели занимают 85 % всего рынка силовых кабелей, Германии и Дании – 95 %, а в Японии, Франции, Финляндии и Швеции – 100 %.
последнее время в России ведущие энергосистемы также ориентированы на использование кабелей среднего напряжения с изоляцией из СПЭ при прокладке новых кабельных линий и замене старых. Их же рекомендуется использовать
Маркировка кабелей из сшитого полиэтилена:
А − алюминиевая жила (без обозначения – медная жила);
Пв − изоляция из сшитого полиэтилена;
П – оболочка из полиэтилена;
Пу − оболочка из полиэтилена увеличенной толщины;
В − оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката;
Внг-LS − оболочка из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности («LS» − Low Smoke – низкое дымо- и газовыделение);
г − продольная герметизация водоблокирующими лентами;
2г − двойная герметизация (водоблокирующими лентами и алюмоп о-лиэтиленовой лентой).
Выбранное сечение проверяют по потере напряжения.
Потерю напряжения в линиях напряжением до 35 кВ определяют по формуле
D U = 
кB,
или в процентах:
D U % = 
где P уч.ав и Q уч.ав – активные и реактивные мощности на участках сети, известные из приближенного расчета потокораспределения в послеаварийном режиме;
R и X – активные и реактивные сопротивления соответствующих участков сети.
Сопротивления вычисляются по удельным величинам r 0, x 0 и длине линии l:
R = r 0 l; X = x 0 l.
Значения удельных сопротивлений для кабельных линий приведены в табл. 6.
Расчет потерь напряжения в линиях напряжением выше 35 кВ ведется на основании П-образной схемы замещения.
Относительные потери напряжения считают приемлемыми, если они в нормальных режимах работы не превышают в сетях низкого напряжения 5 %, а в сетях высокого напряжения − 8 % [ 11 ].