Система поправочных коэффициентов при выборе кабелей

Page 1
background image

Page 2
background image

84

Оболочка

к

а

б

е

л

ь

н

ы

е

 л

и

н

и

и

кабельные линии

Система поправочных 
коэффициентов при 
выборе кабелей

УДК

 621.315.21

Вопросы

 

выбора

 

сечения

 

жилы

 

современных

 

кабельных

 

ли

-

ний

 6–500 

кВ

 

считаются

 

уже

 

достаточно

 

проработанными

они

 

отражены

 

в

 

каталогах

 

ведущих

 

кабельных

 

заводов

в

 

между

-

народных

 

и

 

российских

 

стандартах

Тем

 

не

 

менее

есть

 

осно

-

вания

 

полагать

что

 

в

 

ряде

 

случаев

 

обоснование

 

достаточного

 

сечения

 

жилы

 

делается

 

со

 

значительными

 

ошибками

.

Дмитриев

 

М

.

В

.,

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

Санкт

-

Петербургского

 

политехнического

 

университета

Ключевые

 

слова

:

кабельная

 

линия

однофазный

 

кабель

тепловой

 

расчет

прокладка

 

кабелей

 

в

 

трубах

допустимый

 

ток

 

кабеля

поправочные

 

коэффициенты

Keywords:

power cable line, 
single-phase cable, 
thermal calculation, 
pipe-type cables placing, 
permissible current of 
cable, correction indexes

ВВЕДЕНИЕ

Современные

 

кабельные

 

сети

как

 

правило

строят

-

ся

 

однофазными

 

кабелями

 

с

 

изоляцией

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

Наиболее

 

распространенные

 

способы

 

взаимного

 

расположения

 

фаз

 

даны

 

на

 

рисунке

 1. 

Важнейшими

 

разделами

 

проектной

 

документации

 

являются

 

не

 

только

 

обоснование

 

сечения

 

жилы

 

F

Ж

но

 

также

 

и

 

сечения

 

экранов

 

F

Э

и

 

схемы

 

их

 

зазем

-

ления

Три

 

перечисленных

 

фактора

 

равноправно

 

влияют

 

на

 

тепловой

 

режим

 

кабельной

 

линии

 (

КЛ

), 

их

 

неверный

 

учет

 

может

 

привести

 

к

 

перегреву

 

изоляции

 

и

 

повреждению

 

кабеля

 

вдоль

 

всей

 

трассы

 

линии

.

Проверка

 

корректности

 

принятых

 

в

 

проекте

 

реше

-

ний

 

выполняется

 

путем

 

так

 

называемого

 «

теплового

 

расчета

 

КЛ

», 

который

 

должен

в

 

частности

показать

что

 

в

 

нормальном

 

режиме

 

работы

 

отсутствует

 

пере

-

грев

 

изоляции

 

КЛ

 

сверх

 

допустимой

 

температуры

составляющей

 

для

 

сшитого

 

полиэтилена

  (

СПЭ

ве

-

личину

 90 °

С

В

 

настоящее

 

время

 

тепловой

 

расчет

 

можно

 

выполнить

:

 

при

 

помощи

 

системы

 

таблиц

приведенных

 

в

 

Стандарте

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

» [1] 

или

 

в

 

каталогах

 

производителей

 

кабелей

;

 

при

 

помощи

 

специализированных

 

компьютерных

 

программ

в

 

которых

 

заложены

 

или

 

известные

 

формулы

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 [2], 

или

 

же

 

общие

 

физиче

-

ские

 

принципы

 

и

 

законы

 (

при

 

этом

 

расчет

 

ведется

например

, «

методом

 

конечных

 

элементов

»);

 

вручную

 

по

 

формулам

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 [2].

Имея

 

столь

 

внушительный

 

перечень

 

известных

 

способов

 

расчета

полезным

 

будет

 

провести

 

сравни

-

тельный

 

анализ

 

результатов

 

их

 

использования

.

Рис

. 1. 

Прокладка

 

однофазных

 

кабелей

 

сомкнутым

 

треугольником

 (

а

или

 

в

 

ряд

 (

б

)

а

)

B

C

A

B

C

A

d

s = d

s

s

s

F

Ж

F

Э

Изоляция

б

)


Page 3
background image

85

ТЕПЛОВОЙ

 

РАСЧЕТ

Полноценный

 

тепловой

 

расчет

 

кабельной

 

ли

-

нии

 

требует

 

наличия

 

специальных

 

компьютерных

 

программ

  (

весьма

 

дорогих

), 

а

 

также

 

навыков

 

об

-

ращения

 

с

 

ними

Чтобы

 

упростить

 

работу

 

проек

-

тировщиков

многие

 

кабельные

 

заводы

 

провели

 

подобные

 

расчеты

 

собственными

 

силами

пред

-

ставив

 

результаты

 

в

 

своих

 

каталогах

Обычно

 

речь

 

идет

 

об

 

одной

 

основной

 

таблице

в

 

которой

 

для

 

разных

 

сечений

 

жилы

 

указаны

 

длительно

 

до

-

пустимые

 

токи

 

КЛ

 

при

 

неких

  «

базовых

» 

условиях

 

прокладки

и

 

еще

 

о

 

целой

 

серии

 

дополнительных

 

таблиц

 

с

 

поправочными

 

коэффициентами

позво

-

ляющими

 

сделать

 

корректировку

 «

базовых

» 

цифр

 

к

 

условиям

 

проектируемой

 

КЛ

Описанный

 

подход

 

реализован

например

в

 

каталогах

 

заводов

 

АВВ

NEXANS, «

Севкабель

», 

также

 

он

 

есть

 

и

 

в

 

СТО

 

ФСК

 [1]. 

Таким

 

образом

допустимый

 

ток

 

I

ДОП

 

для

 

КЛ

 

определяется

 

согласно

 

выражению

 

I

ДОП

 = 

I

Б

 · (

K

1

 · 

K

2

 · ... · 

K

7

) / 

K

8

где

 

I

Б

  — «

базовый

» 

ток

K

1

, ..., 

K

8

 — 

поправочные

 

коэффициенты

.

Несмотря

 

на

 

подробные

 

каталоги

заводы

при

 

необходимости

дополнительно

 

проверяют

 

тепло

-

вой

 

режим

 

КЛ

 

в

 

компьютерных

 

программах

отражая

 

результаты

 

в

 

пояснительных

 

записках

сопровожда

-

емых

 

цветными

 

картинами

 

теплового

 

поля

 

КЛ

Осо

-

бый

 

интерес

 

подобные

 

расчеты

 

приобретают

 

в

 

слож

-

ных

 

случаях

среди

 

которых

 

многоцепные

 

КЛ

 

или

 

прокладка

 

КЛ

 

в

 

трубах

где

 

требуется

 

учет

 

конвекции

 

воздуха

 

в

 

замкнутом

 

объеме

В

 

частности

компью

-

терное

 

моделирование

 

выполняют

 

ведущие

 

россий

-

ские

 

кабельные

 

заводы

  «

Таткабель

», «

Эстралин

», 

«

Севкабель

».

Если

 

говорить

 

о

  «

ручном

» 

расчете

то

 

методика

 

ГОСТ

 

Р

 

МЭК

 [2] 

объемная

происхождение

 

некото

-

рых

 

формул

 

не

 

вполне

 

понятно

система

 

обозначе

-

ний

 

сложна

 

и

 

непривычна

Поэтому

 

здесь

 

не

 

будем

 

делать

 

расчеты

 

по

 [2], 

а

 

заменим

 

их

 

более

 

простыми

 

аналитическими

 

вычислениями

 

из

 [3], 

легко

 

прове

-

ряемыми

но

 

зато

 

не

 

позволяющими

 

учесть

 

ряд

 

фак

-

торов

 (

например

сразу

 

несколько

 

цепей

 

КЛ

).

Результатами

 

и

 

компьютерных

и

  «

ручных

» 

рас

-

четов

 

являются

 

допустимые

 

токи

   

при

 

тех

 

или

 

иных

 

условиях

 

прокладки

 

КЛ

По

 

аналогии

 

с

 

СТО

 

ФСК

 [1] 

и

 

каталогами

 

будем

 

представлять

 

их

 

в

 

виде

  «

базо

-

вого

» 

тока

 

I

Б

 

и

 

набора

 

поправочных

 

коэффициентов

  

K

1

, ..., 

K

8

что

 

даст

 

возможность

 

сопоставить

 

все

 

циф

-

ры

полученные

 

различными

 

способами

.

«

БАЗОВЫЙ

» 

ТОК

В

 

каталогах

 

кабельных

 

заводов

 «

базовые

» 

токи

 

обыч

-

но

 

указаны

 

для

 

четырех

 

основных

 

случаев

однако

 

пример

 

расчета

 

приведем

 

только

 

для

 

первого

 

из

 

них

как

 

наиболее

 

часто

 

встречающегося

 

на

 

практике

:

 

прокладка

 

фаз

 

в

 

грунте

 

сомкнутым

 

треугольником

 

(

рисунок

 1

а

);

 

прокладка

 

фаз

 

в

 

грунте

 

в

 

ряд

 (

рисунок

 1

б

);

 

прокладка

 

фаз

 

на

 

воздухе

 

сомкнутым

 

треугольником

;

 

прокладка

 

фаз

 

на

 

воздухе

 

в

 

ряд

.

Подходы

 

к

 

тепловому

 

расчету

 

КЛ

 

разных

 

клас

-

сов

 

напряжения

выполненных

 

однофазными

 

кабе

-

лями

принципиально

 

не

 

отличаются

 

друг

 

от

 

друга

В

 

качестве

 

примера

 

рассмотрим

 

КЛ

 110 

кВ

 

с

 

тремя

 

однофазными

 

кабелями

имеющими

 

медную

 

жилу

 

800 

мм

2

 

и

 

медный

 

экран

 185 

мм

2

Пусть

 

фазы

 

уло

-

жены

 

в

 

грунте

 

сомкнутым

 

треугольником

экраны

 

не

 

имеют

 

потерь

 (

сделана

 

транспозиция

 

экранов

 [4] 

или

 

их

 

одностороннее

 

заземление

), 

удельное

 

тепловое

 

сопротивление

 

грунта

 

p

Г

 = 1 

м

·

К

/

Вт

.

«

Базовые

» 

токи

 

I

Б

полученные

 

для

 

данной

 

КЛ

 

110 

кВ

 

из

 

разных

 

источников

были

 

пересчитаны

 

к

 

температуре

 

грунта

 

T

 = 20 °

С

 

и

 

глубине

 

прокладки

 

h

 = 1 

м

а

 

все

 

результаты

 

сведены

 

в

 

таблицу

 1 

в

 

по

-

рядке

 

возрастания

 

тока

.

Из

 

таблицы

 1 

следует

что

 

разброс

 

между

 

мини

-

мальным

 (960 

А

и

 

максимальным

 (1007 

А

токами

  

I

Б

 

не

 

превышает

 

всего

 

лишь

 5%. 

Если

 

говорить

 

не

 

о

 

прокладке

 

фаз

 

сомкнутым

 

треугольником

  (

табли

-

ца

 1), 

а

 

о

 

расположении

 

в

 

ряд

то

 

разброс

 

заметнее

Так

при

 

расстоянии

 

в

 

свету

 

s

 

между

 

краями

 

фаз

равном

 

диаметру

 

кабеля

 

d

 (

около

 70 

мм

), 

для

 

грунта

 

разные

 

источники

 

приводят

 

следующие

 

цифры

:

 

АВВ

 

дает

 1035 

А

 (

это

 

на

 8% 

выше

чем

 

ток

 960 

А

приведенный

 

в

 

таблице

 1);

Табл

. 1. 

Допустимые

 

токи

 

для

 

жилы

 800 

мм

2

 

КЛ

 110 

кВ

в

 «

базовых

» 

условиях

 

при

 

прокладке

 

фаз

 

сомкнутым

 

треугольником

 

в

 

грунте

Источник

Ток

 

I

Б

 , 

А

Комментарии

1

Каталог

 ABB

960

В

 

каталоге

 

дан

 

ток

 960 

А

 

при

 

h

 = 1,0 

м

 

и

 

T

 = 20 °

С

Пересчет

 

не

 

требуется

.

2

Методика

 [3]

969

Согласно

 

таблице

 3 

статьи

 

ток

 

при

 

h

 = 3 

м

 

составляет

 0,9 

от

 

тока

 

при

 

h

 = 1 

м

.

Коэффициент

 0,9 

будет

 

использован

 

далее

 

в

 

 5 

и

 6.

3

Каталог

 «

Севка

-

бель

»

976

В

 

каталоге

 

дан

 

ток

 968 

А

 

при

 

h

 = 1,5 

м

 

и

 

T

 = 15 °

С

для

 

h

 = 1 

м

 

дан

 

коэффициент

 

1,05; 

для

 

T

 = 20 °

С

 

дан

 

коэффициент

 0,96. 

Получаем

 968 · 1,05 · 0,96 = 976 

А

.

4

Каталог

 NEXANS

989

В

 

каталоге

 

дан

 

ток

 960 

А

 

при

 h = 1,3 

м

 

и

 T = 20°

С

для

 h = 1 

м

 

дан

 

коэффициент

 

1,03. 

Получаем

 960 · 1,03 = 989 

А

.

5

Расчет

 «

Таткабель

»

1001

В

 

расчете

 

дан

 

ток

 938 

А

 

при

 

h

 = 3 

м

 

и

 

T

 = 15 °

С

пересчет

 

к

 

h

 = 1 

м

 

сделаем

через

 0,9 (

см

 2); 

пересчет

 

к

 

T

 = 20 °

С

 

сделаем

 

через

 0,96 (

см

 3).

Получаем

 938/0,9 · 0,96 = 1001 

А

.

6

Расчет

 «

Эстралин

»

1003

В

 

расчете

 

дан

 

ток

 903 

А

 

при

 

h

 = 3 

м

 

и

 

T

 = 20 °

С

пересчет

 

к

 

h

 = 1 

м

 

сделаем

 

через

 0,9 (

см

 2). 

Получаем

 903/0,9 = 1003 

А

.

7

СТО

 

ФСК

 [1]

1007

В

 

стандарте

 

дан

 

ток

 959 

А

 

при

 

h

 = 1,5 

м

 

и

 

T

 = 20 °

С

для

 

h

 = 1 

м

 

дан

 

коэффици

-

ент

 1,04. 

Получаем

 968 · 1,04 = 1007 

А

.

 4 (43) 2017


Page 4
background image

86

 

– «

Севкабель

» 

дает

 1001 

А

 (

на

 2,5% 

выше

 976 

А

);

 

– NEXANS 

дает

 1071 

А

 (

на

 8% 

выше

 989 

А

);

 

СТО

 

ФСК

 

дает

 1069 

А

 (

на

 6% 

выше

 1007 

А

).

Как

 

видно

переход

 

от

 

сомкнутого

 

треугольника

 

к

 

рядной

 

прокладке

 

дает

 

рост

 

допустимого

 

тока

 

на

 

6–8%, 

за

 

исключением

 

завода

 «

Севкабель

», 

который

 

называет

 

необычно

 

малое

 

значение

 

в

 2,5%. 

Все

 

ука

-

занные

 

величины

 

справедливы

 

только

 

для

 

случая

 

отсутствия

 

потерь

 

в

 

экранах

то

 

есть

 

для

 

случая

 

их

 

транспозиции

 

или

 

заземления

 

только

 

с

 

одной

 

сторо

-

ны

 [4]. 

Если

 

же

 

экраны

 

заземлены

 

с

 

двух

 

сторон

то

 

прокладка

 

в

 

ряд

 

приводит

 

к

 

росту

 

площади

 

экранных

 

контуров

росту

 

наведенных

 

токов

 50 

Гц

 

и

 

вызван

-

ных

 

ими

 

потерь

 

мощности

что

 

в

 

итоге

 

может

 

снизить

 

допустимые

 

токи

 

КЛ

 

в

 

сравнении

 

с

 

прокладкой

 

фаз

 

сомкнутым

 

треугольником

.

ТЕМПЕРАТУРА

 

ГРУНТА

 (

K

1

)

«

Севкабель

» 

в

 

качестве

  «

базовой

» 

называет

 

тем

-

пературу

 15 °

С

а

 

все

 

остальные

 

источники

 — 

при

 

= 20 °C. 

Для

 

удобства

 

сравнения

 

коэффициенты

 

«

Севкабеля

» 

были

 

пересчитаны

 

так

чтобы

 

у

 

этого

 

завода

 

K

1

 = 1,0 

отвечало

 

не

 15 °

С

а

 

T

 = 20 °C. 

По

 

мнению

 

автора

допустимый

 

ток

 

для

 

КЛ

про

-

ложенной

 

в

 

грунте

зависит

 

не

 

только

 

от

 

темпера

-

туры

 

грунта

но

 

также

 

и

 

от

 

температуры

 

воздуха

 

над

 

грунтом

ведь

 

охлаждение

 

кабеля

в

 

конечном

 

счете

идет

 

за

 

счет

 

того

что

 

тепло

 

поднимается

 

на

 

поверхность

 

грунта

 

и

 

отводится

 

в

 

воздух

Тем

 

не

 

менее

большинство

 

источников

 

при

 

прокладке

 

в

 

земле

 

оперируют

 

только

 

понятием

 

температуры

 

грунта

не

 

говоря

 

про

 

температуру

 

воздуха

.

В

 

таблице

 2 

приведены

 

поправочные

 

коэффи

-

циенты

 

K

1

 

на

 

температуру

 

грунта

видно

что

 

у

 

за

-

водов

 

они

 

мало

 

отличаются

Какие

 

именно

 

тем

-

пературы

 

грунта

 

являются

 

расчетными

 

в

 

тех

 

или

 

иных

 

регионах

указано

 

в

 

Приложении

 

М

 

к

 

стан

-

дарту

 [1].

ГЛУБИНА

 

ПРОКЛАДКИ

 (

K

2

)

«

Севкабель

» 

и

 

СТО

 

ФСК

 

в

 

качестве

  «

базовой

» 

на

-

зывают

 

глубину

 

h

 = 1,5 

м

для

 NEXANS 

она

 1,3 

м

для

 

АВВ

 — 1,0 

м

Для

 

удобства

 

сравнения

 

коэффициен

-

ты

 «

Севкабеля

», 

СТО

 

ФСК

, NEXANS 

были

 

пересчи

-

таны

 

так

чтобы

 

K

2

 = 1,0 

отвечало

 

не

 

случаям

 

h

 = 1,5 

или

 1,3 

м

а

 

глубине

 

h

 = 1,0 

м

Результаты

 

даны

 

в

 

та

-

блице

 3 

и

 

показывают

что

 

при

 

больших

 

глубинах

ха

-

рактерных

 

для

 

прокладки

 

КЛ

 

методом

 

горизонтально

 

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

Табл

. 3. 

Поправочный

коэффициент

 

на

 

глубину

 

прокладки

 (

K

2

)

Глу

-

бина

 

h

м

СТО

 

ФСК

 [1]

АВВ

NEXANS

«

Сев

-

кабель

»

Метод

 

[3]

1

1

1

1

1

1

1,5

0,96

0,95

0,95

0,95

0,96

2

0,93

в

 

ка

-

талоге

 

ABB 

нет

 

глу

-

бины

 

более

 

1,5 

м

0,92

0,90

0,93

3

в

 

СТО

 

ФСК

 

нет

 

глубины

 

более

 

м

0,88

0,82

0,90

4

0,85

0,79

0,87

5

0,83

0,77

0,86

10

нет

0,75

0,81

Табл

. 4. 

Поправочный

 

коэффициент

на

 

удельное

 

тепловое

 

сопротивление

 

грунта

 (

K

3

)

Грунт

 

p

Г

м

·

К

/

Вт

СТО

 

ФСК

 [1]

АВВ

NEXANS

«

Сев

-

кабель

»

Метод

 

[3]

1

1

1

1

1

1

1,2

0,93

0,93

0,93

0,93

0,93

1,5

0,85

0,84

0,85

0,84

0,84

2

0,76

0,74

0,74

0,74

0,74

3

0,63

0,61

нет

0,61

0,61

Табл

. 2. 

Поправочный

коэффициент

 

на

 

температуру

 

грунта

 (

K

1

)

Темпе

-

ратура

 

T

, °

С

СТО

 

ФСК

 [1]

АВВ

NEXANS

«

Сев

-

кабель

»

Метод

 

[3]

10

1,06

1,07

1,07

1,07

1,07

15

1,03

1,04

1,04

1,04

1,04

20

1

1

1

1

1

25

0,97

0,96

0,96

0,96

0,96

30

0,93

0,93

0,92

0,93

0,93

35

0,89

0,89

0,88

0,89

0,88

40

0,86

0,84

0,84

0,84

0,84

направленного

 

бурения

 (

ГНБ

), 

отличие

 

коэффициен

-

тов

 

K

2

полученных

 

от

 

разных

 

источников

может

 

до

-

стигать

 10% 

и

 

более

Самое

 

весомое

 

снижение

 

допу

-

стимого

 

тока

 

при

 

больших

 

глубинах

 

демонстрирует

 

«

Севкабель

».

ТЕПЛОВОЕ

 

СОПРОТИВЛЕНИЕ

 

ГРУНТА

 (

K

3

)

Поправочные

 

коэффициенты

 

на

 

удельное

 

тепловое

 

сопротивление

 

грунта

 

p

Г

 

даны

 

в

 

таблице

 4, 

и

 

вид

-

но

что

 

у

 

разных

 

источников

 

они

 

хорошо

 

совпадают

Важно

 

отметить

что

 

сопротивление

 

грунта

 

является

 

фактором

который

 «

катастрофически

» 

сильно

 

вли

-

яет

 

на

 

допустимый

 

ток

 

КЛ

Например

лишь

 

неболь

-

шое

 

его

 

увеличение

 

с

 1 

до

 1,5 

м

·

К

/

Вт

 

уже

 

приводит

 

к

 

снижению

 

тока

 

КЛ

 

на

 16% (

K

3

 = 0,84). 

Вместе

 

с

 

тем

 

при

 

проектировании

 

КЛ

 

указать

 

достоверное

 

значе

-

ние

 

сопротивления

 

грунта

 

сложно

ведь

 

оно

 

зависит

 

не

 

только

 

от

 

состава

 

грунта

но

 

еще

 

и

 

от

 

его

 

влаж

-

ности

переменной

 

в

 

течение

 

года

Важно

 

и

 

то

что

 

влажность

 

грунта

 

также

 

изменяется

 

под

 

действием

 

тепла

выделяющегося

 

в

 

кабеле

В

 

некоторой

 

сте

-

пени

 

проблема

 

решается

 

путем

 

засыпки

 

трассы

 

КЛ

 

специальным

 

грунтом

 

с

 

более

 

или

 

менее

 

стабиль

-

ными

 

свойствами

но

 

едва

 

ли

 

такое

 

возможно

 

при

 

прокладке

 

методом

 

ГНБ

Поэтому

 

при

 

ГНБ

 

следует

 

проводить

 

предварительные

 

геологические

 

изыска

-

ния

 

для

 

тщательного

 

обоснования

 

p

Г

которое

 

будет

 

заложено

 

в

 

расчеты

.

РАССТОЯНИЕ

 

МЕЖДУ

 

ФАЗАМИ

 (

K

4

)

Следует

 

отметить

что

 

прокладка

 

однофазных

 

ка

-

белей

 

на

 

большом

 

расстоянии

 

друг

 

друга

 

приводит

 

к

 

возникновению

 

вокруг

 

КЛ

 

повышенного

 

магнитного

 

поля

 

и

 

имеет

 

ряд

 

негативных

 

последствий

:

 

для

 

всех

 

КЛ

 6–500 

кВ

 

возрастает

 

риск

 

для

 

персона

-

ла

 

попасть

 

под

 

наведенное

 

напряжение

 

при

 

работе

 


Page 5
background image

87

на

 

отключенных

 

цепях

 

многоцепных

 

линий

;

 

для

 

КЛ

 6–35 

кВ

 

в

 

сети

 

с

 

изолированной

 

ней

-

тралью

 

возможна

 

лож

-

ная

 

работа

 

защиты

 

от

 

замыканий

 

на

 

землю

 

для

 

КЛ

 110–500 

кВ

 

с

 

большими

 

токами

 

мо

-

гут

 

нарушаться

 

сани

-

тарные

 

нормы

.

Поправочный

 

коэф

-

фициент

 

на

 

расстояние

 

между

 

фазами

 

в

 

катало

-

гах

 

обычно

 

дан

 

только

 

для

 

случая

 

прокладки

 

ка

-

белей

 

в

 

ряд

  (

рисунок

  1

б

). 

Если

 

фазы

 

и

 

размещают

 

в

 

ряд

то

 

чаще

 

это

 

делают

 

так

что

 

расстояние

 

в

 

све

-

ту

 

равно

 

диаметру

 

кабеля

 

s

 = 

d

Лишь

 

завод

 

АВВ

 

не

 

стал

 

привязываться

 

к

 

диаметру

 

d

а

 

принял

 

в

 

ка

-

талоге

 

s

 = 70 

мм

Для

 

сопоставления

 

коэффициентов

 

K

4

 

при

-

шлось

 

принять

 

d

 = 70 

мм

  (

такой

 

диаметр

 

харак

-

терен

например

для

 

КЛ

 110 

кВ

 

с

 

сечением

 

жилы

 

630–800 

мм

2

). 

Также

 

пришлось

 

перейти

 

от

 

s

 

в

 

свету

 

к

 

расстоянию

 

между

 

осями

 

соседних

 

фаз

 

s

 = 

s

 + 

d

Итоговые

 

зависимости

 

K

4

(

s

даны

 

на

 

ри

-

сунке

 2 

и

 

основаны

 

только

 

на

 

данных

 

СТО

 

ФСК

 [1] 

и

 

АВВ

поскольку

 

в

 

каталогах

 NEXANS 

и

  «

Сев

-

кабель

» 

варьирование

 

расстояния

 

между

 

фазами

 

не

 

рассмотрено

Хотя

 

СТО

 

ФСК

 

содержит

 

данные

 

лишь

 

для

 

весьма

 

ограниченного

 

диапазона

 

рас

-

стояний

 

между

 

соседними

 

фазами

но

 

даже

 

по

 

нему

 

видно

 

хорошее

 

совпадение

 

с

 

АВВ

.

К

 

сожалению

все

 

коэффициенты

 

K

4

приведенные

 

на

 

рисунке

 2, 

относятся

 

только

 

к

 

случаю

 

изменения

 

расстояния

 

для

 

рядной

 

прокладки

 

фаз

 (

рисунок

 1

б

). 

Вместе

 

с

 

тем

 

не

 

меньший

 

интерес

 

представляет

 

не

 

рассмотренный

 

в

 

каталогах

 

случай

когда

 

расстоя

-

ние

 

между

 

фазами

 

изменяется

 

для

 

тре

 

угольного

 

рас

-

положения

Например

в

 

последние

 

годы

 

все

 

больше

 

КЛ

 

имеют

 

протяженные

 

участки

проложенные

 

мето

-

дом

 

ГНБ

При

 

этом

 

расстояние

 

s

 

между

 

осями

 

кабе

-

лей

 

отвечает

 

уже

 

не

 

диаметру

 

кабеля

 

d

 (

рисунок

 1

а

), 

а

 

диаметру

 

трубы

 

D

 (

рисунок

 3

а

).

1,2

1,1

1

0,9

0,8

0,7

0

200

100

300

400

500

600

700

800

900

1000

K

о

.

е

.

s

мм

K

4

 = 

f

(

s

)

Коэффициент

 

K

4

1 — 

СТО

 

ФСК

2 — ABB

Коэффициент

 

K

5

1 — 

СТО

 

ФСК

2 — ABB
3 — NEXANS
4 — «

Севкабель

»

K

5

 = 

f

(

s

12

)

Рис

. 2. 

Поправочный

 

коэффициент

 

на

 

расстояние

 

между

 

фазами

 (

K

4

и

 

цепями

 (

K

5

)

кабель

B

C

A

Рис

. 3. 

Пофазная

 

прокладка

 

кабелей

 

в

 

трубах

проложенных

 

пучком

 (

а

), 

и

 

обозначения

 (

б

)

а

)

б

)

грунт

 

p

Г

труба

 

p

Т

s = D

D

d

e

ЧИСЛО

 

ГРУПП

 

КАБЕЛЕЙ

 (

K

5

)

Число

 

параллельно

 

проложенных

 

групп

 

кабелей

 

(

число

 

цепей

 

КЛ

может

 

быть

 

от

 1–2 

до

 10 

и

 

более

В

 

последнем

 

случае

 

речь

 

идет

 

о

 

так

 

называемой

 

«

блочной

 

канализации

». 

Тепловой

 

расчет

 

много

-

цепных

 

КЛ

 

представляет

 

собой

 

сложную

 

задачу

ре

-

шение

 

которой

 

под

 

силу

 

отнюдь

 

не

 

всем

 

известным

 

специализированным

 

компьютерным

 

программам

Здесь

в

 

рамках

 

статьи

остановимся

 

только

 

на

 

са

-

мом

 

распространенном

 

случае

когда

 

КЛ

 

является

 

двухцепной

 — 

именно

 

для

 

него

 

на

 

рисунке

 2 

дана

 

зависимость

 

поправочного

 

коэффициента

 

K

5

 

от

 

рас

-

стояния

 

s

12

 

между

 

центрами

 

двух

 

соседних

 

цепей

.

Идеальное

 

совпадение

 

K

5

 

у

 

СТО

 

ФСК

 [1] 

и

 «

Сев

-

кабель

», 

скорее

 

всего

говорит

 

о

 

том

что

 

цифры

 

были

 

заимствованы

 

друг

 

у

 

друга

Что

 

касается

 ABB 

и

 NEXANS, 

то

 

у

 

них

 

K

5

 

заметно

 

различаются

Напри

-

мер

при

 

s

12

 = 500 

мм

:

 

K

5

 = 0,92 

для

 

СТО

 

ФСК

 [1] 

и

 «

Севкабель

»;

 

K

5

 = 0,87 

для

 ABB;

 

K

5

 = 0,81 

для

 NEXANS.

Видно

что

 

разброс

 

коэффициентов

 

значительный

 

и

 

достигает

 10–15%. 

Однако

 

это

 

обстоятельство

 

важ

-

но

 

не

 

всегда

ведь

 

зачастую

 

при

 

проектировании

 

двух

-

цепных

 

КЛ

 

коэффициент

 

K

5

 

применяться

 

не

 

должен

Дело

 

в

 

том

что

 

расчетным

 

при

 

выборе

 

сечения

 

жилы

 

у

 

двухцепных

 

КЛ

 

является

 

случай

когда

 

одна

 

из

 

цепей

 

повреждена

и

 

вся

 

мощность

 

нагрузки

 

идет

 

по

 

второй

Таким

 

образом

тепло

 

выделяется

 

толь

-

ко

 

в

 

одной

 

цепи

а

 

значит

 

K

5

 = 1. 

Вместе

 

с

 

тем

некоторые

 

проектировщики

 

оши

-

бочно

 

игнорируют

 

этот

 

факт

 

и

 

закладыва

-

ют

 

K

5

 < 1, 

что

 

в

 

итоге

 

приводит

 

к

 

неоправ

-

данному

 

завышению

 

сечения

 

жилы

 

КЛ

.

НАЛИЧИЕ

 

ТРУБ

 (

K

6

)

Практически

 

во

 

всех

 

источниках

 

сказа

-

но

что

 

прокладка

 

однофазных

 

кабелей

 

в

 

трубах

  (

рисунок

 3) 

приводит

 

к

 

сниже

-

нию

 

пропускной

 

способности

 

КЛ

а

 

по

-

правочный

 

коэффициент

 

называется

 

следующим

:

 

K

6

 = 0,94 

для

 

трубных

 

участков

 

дли

-

ной

 

менее

 10 

м

;

 4 (43) 2017


Page 6
background image

88

 

K

6

 = 0,9 

для

 

участков

 

длиной

 

10 

м

 

и

 

более

.

Указанные

 

коэффициенты

 

в

 

об

-

щем

 

случае

 

являются

 

неверны

-

ми

поскольку

 

влияние

 

трубы

 

на

 

допустимый

 

ток

 

КЛ

очевидно

за

-

висит

 

от

 

объема

 

воздуха

 

в

 

трубе

определяемого

 

отношением

 

вну

-

треннего

 

диаметра

 

трубы

 (

– 2

e

и

 

внешнего

 

диаметра

 

кабеля

 

d

Единственный

 

источник

который

 

учитывает

 

этот

 

фактор

 — 

СТО

 

ФСК

 [1], 

где

 

дается

 

зависимость

 

K

6

 

от

 

отношения

 

внутреннего

 

диа

-

метра

 

трубы

 (

– 2

e

ко

 

внешнему

 

ди

 

а

 

мет

 

ру

 

кабеля

 

d

:

 

K

6

 = 0,90 

при

 

отношении

 (

– 2

e

)/

d

 = 1,5;

 

K

6

 = 0,91 

при

 

отношении

 2,0;

 

K

6

 = 0,92 

при

 

отношении

 2,5;

 

K

6

 = 0,93 

при

 

отношении

 3,0;

 

K

6

 = 0,94 

при

 

отношении

 3,5;

 

K

6

 = 0,95 

при

 

отношении

 4,0.

Видно

что

 

поправочный

 

коэффициент

 

на

 

тру

-

бы

 

K

6

 = 0,9, 

содержащийся

 

во

 

всех

 

без

 

исключе

-

ния

 

каталогах

применим

 

только

 

при

 

отношении

 

(

– 2

e

)/

d

 = 1,5, 

которое

 

отвечает

 

минимально

 

раз

-

решенному

 

диаметру

 

трубы

 [1], 

тогда

 

как

 

на

 

практике

 

чаще

 

встречается

 

отношение

 (

– 2

e

)/

d

 = 2,0÷2,5, 

при

 

котором

 

K

6

 

уже

 

выше

.

Анализ

 

проектной

 

документации

где

 

выбор

 

ка

-

белей

 

происходит

 

с

 

помощью

 

системы

 

поправочных

 

коэффициентов

показывает

что

 

в

 

большинстве

 

слу

-

чаев

 

учет

 

труб

 

ограничивается

 

всего

 

лишь

 

введени

-

ем

 

коэффициента

 

K

6

хотя

 

на

 

самом

 

деле

 

появление

 

труб

 

также

 

влечет

 

за

 

собой

 

и

 

необходимость

 

пере

-

смотра

 

K

4

.

Если

 

фазы

 

кабеля

 

были

 

уложены

 

в

 

грунте

 

сом

-

кнутым

 

треугольником

то

 

K

4

 = 1, 

однако

 

на