СодержаниеВведение
1. Обзор технической литературы
1.1 Последние достижения в кабельной технике
1.2 Обзор конструкций силовых кабелей
2. Обоснование выбора конструкции кабеля
3. Расчёт конструктивных элементов кабеля
3.1 Токопроводящая жила
3.2 Изоляция
3.3 Защитные покровы
4. Расчет электрических параметров кабеля
4.1 Сопротивление токопроводящей жилы постоянному и переменному току
4.2 Диэлектрические потери в изоляции, сопротивление изоляции, электрическая емкость кабеля, индуктивность жилы при замкнутых оболочках на землю
4.3 Потери полезной энергии в металлических оболочках кабеля
5. Тепловой расчёт кабеля
5.1 Расчёт тепловых сопротивлений конструктивных элементов и окружающей среды
5.2 Расчёт допустимого тока нагрузки, передаваемой мощности
5.3 Расчет распределения температуры в кабеле
5.4 Расчёт теплоёмкости конструктивных элементов. Расчёт постоянной времени нагрева. Кривые нагрева и охлаждения
5.5 Расчет зависимости температуры жилы от времени для тока нагрузки и тока перегрузки
5.6 Расчет зависимости тока перегрузки от времени перегрузки
5.7 Расчет зависимости тока короткого замыкания (с предшествующей и без предшествующей нагрузки) от времени срабатывания защиты
6. Расчет массы кабеля
7. ЛитератураВведениеВведение
Кабельные изделия предназначены для передачи электрической энергии или информации на расстояние, т.е. для создания самых разнообразных электрических, электронных, радиотехнических и волоконно-оптических схем и цепей. Ни одно современное техническое устройство, работа которого связана с использованием электрических и электронных схем, не может работать без кабелей и проводов, которые образуют системы электроснабжения, информатики и управления работой этого устройства [12].
Технический прогресс в различных отраслях народного хозяйства вызвал рост потребности в кабельной продукции и необходимость создания новых типов кабелей и проводов с более высокими характеристиками.
Современная кабельная техника характеризуется применением высоких напряжений и высоких частот, увеличением передаваемых мощностей, созданием кабелей и проводов для работы в условиях высоких и низких температур, высокой влажности окружающей среды, воздействия радиации и химически активных веществ, наличия вибрации и т.п. Повышенные требования к свойствам кабелей и проводов ограничивают возможность их удовлетворения с использованием существующих электроизоляционных материалов и вызывают необходимость создания новых, более совершенных материалов. Без применения специальных материалов невозможно создание новых типов кабелей и проводов для различных отраслей народного хозяйства. Вообще, потребность в изолированных кабелях и проводах возникла, как только появились генераторы электрической энергии, и стала необходимой передача ее на большие расстояния [15].
1. Обзор технической литературы
1.1 Последние достижения в кабельной технике
В настоящее время в отечественной практике электросетевого строительства всё большее применение находят кабели высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена. Однако уже неоднократно отмечалось, что неверно принятые проектные решения могут привести к сооружению кабельных линий с неоптимальными технико-экономическими показателями. Юрий Анатольевич Лавров считает, что обеспечить необходимую эксплуатационную надежность кабельных линий высокого напряжения можно только при комплексном рассмотрении всех факторов, влияющих на жизнь кабеля.
Применение в кабелях высокого напряжения (ВН) СПЭ-изоляции (ее также называют пластмассовой, соответственно кабели с такой изоляцией – КПИ) дает определенные преимущества по сравнению с маслонаполненными кабелями среднего и высокого давления. К основным преимуществам кабелей нового поколения следует прежде всего отнести более высокие значения пропускной способности, легкость монтажа, сниженные эксплуатационные затраты и отсутствие жидких компонентов. Однако относительно высокая стоимость КПИ ВН требует как на стадии выбора конструкции кабеля и проектирования кабельных линий (КЛ), так и на стадии их эксплуатации системного подхода, при котором необходимо по возможности учесть все факторы, влияющие на экономичность, эксплуатационную надежность, а в ряде случаев и экологичность КЛ.
Экономичность и эксплуатационная надежность
Основная задача проектировщика и эксплуатирующей организации заключается в нахождении золотой середины, когда спроектированная КЛ ВН будет иметь требуемую надежность эксплуатации, а также фактическую наработку не меньше регламентированного срока службы кабеля при минимальных стоимостных показателях КЛ, обусловленных себестоимостью и эксплуатационными издержками.
В процессе эксплуатации изоляционная конструкция КПИ ВН подвергается воздействию теплового поля (в нормальном режиме и в режимах перегрузки), а также электрического поля промышленной частоты и высокочастотных перенапряжений. Уровень и форма последних зависят от схем применения КПИ, которые условно можно разделить на следующие группы:
• использование КПИ 110–220 кВ в качестве кабельной вставки между ВЛ и КРУЭ (ОРУ) с длиной КЛ от 0,5 до 3,0 км с последующим электроснабжением потребителей посредством РКС СН;
• применение КПИ 220–500 кВ длиной в единицы километров для глубокого ввода мощности в города-мегаполисы с последующим электроснабжением потребителей через РКС ВН и СН;
• применение КПИ 220–500 кВ длиной 1–2 км для вывода мощности на ГЭС со стороны нижнего бьефа на КРУЭ 220–500 кВ, расположенного на верхнем бьефе станции;
• при пересечении ВЛ 500 кВ коридора, в котором проходят несколько цепей ВЛ 110–220 кВ, вместо применения высоких переходных опор в месте пересечения используется кабельная вставка длиной 0,3 – 0,5 км;
• применение в городских РКС ВН кабельных линий 110–220 кВ длиной 5–15 км, осуществляющих связь между генерирующими источниками (ТЭС, ТЭЦ) и КРУЭ.
Грозоупорность
Технико-экономическая координация изоляции КПИ ВН, связанная с приведением изоляции к норме, должна осуществляться с учетом современных концепций оценки грозоупорности объектов электроэнергетики. В частности, для правильного выбора защитных характеристик ОПН необходимо принимать во внимание:
• расстояние от места грозового поражения ВЛ до кабельной вставки;
• схему применения КПИ;
• случайный характер ориентировки канала лидера разряда молнии в системе «грозотрос – провода ВЛ – земля»;
• реальную форму волны тока молнии;
• динамические свойства вольтамперной характеристики ОПН при воздействии крутых волн.
Следует отметить, что для повышения эксплуатационной надежности и срока службы КПИ ВН наряду с ограничением грозовых перенапряжений желательно уменьшить частость их воздействия и снизить крутизну импульсных волн напряжения. Для достижения этих целей на стадии проектирования могут быть предусмотрены по отдельности или в сочетании мероприятия (оптимальные для конкретного проекта):
• в зависимости от схемы применения установка ОПН по концаЛитератураЛитература
1. Лавров Ю. Кабели высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена. Журнал «Новости Электротехники» №2 (50) 2008 г.
2. Карпов К.Р. Мониторинг подземных высоковольтных кабельных сетей /Журнал «Энергослужба предприятия» №4 (28) 2007.
3. Кожевников А. Современная кабельная изоляция. Журнал «Новости Электротехники» №2 (38) 2006 г.
4. Миткевич А.С., Паверман Н.Г., Елагина А.Н. Кабельные композиции на основе полиэтилена и поливинилхлорида. Тенденции развития в России. Журнал «Кабели и провода» №1 (302) 2007 г.
5. МКИ Н 01 В 9/00 Полезная модель РФ №45855 Заявлено 14.12.2004 Опубликовано 27.05.2005 Заявитель: ОАО «Камкабель».
6. МКИ Н 01 В 7/295 Полезная модель РФ №42348 Заявлено 11.08.2004 Опубликовано 27.11.2004 Заявитель: ОАО «ВНИИКП», ОАО «Иркутсккабель».
7. МКИ Н 01 В 9/00 Полезная модель РФ №45856 Заявлено 14.12.2004 Опубликовано 27.05.2005 Заявитель: ОАО «Камкабель».
8. МКИ Н 01 В 9/00 Полезная модель РФ №45857 Заявитель: ЗАО «Москабельмет».
9. Технический справочник Кабели, провода, материалы для кабельной индустрии. 3-е издание, 2006 г.
10. Основы кабельной техники: учебное пособие /Л.А. Ковригин. – Пермь: Издательство Пермского государственного технического университета, 2006. – 94 с.
11. Силовые кабели и кабельные линии: Учебное пособие для вузов/ Э.Т. Ларина – М.: Энергоатомиздат, – 1984, 368 с.
12. Основы кабельной техники: учебник для студентов высших учебных заведений/ В.М. Леонов, И.Б. Пешков, И.Б. Рязанов, С.Д. Холодный; под ред. И.Б. Пешкова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 432 с.
13. Основы кабельной техники. Учебное пособие для вузов /В.А. Привезенцев, И.И. Гроднев, С.Д. Холодный, И.Б. Рязанов: Под ред. В.А. Привезенцева. – М: «Энергия», 1975. – 472 с.
14. Руководство по эксплуатации, прокладке и монтажу кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 64/110 кВ.
15. Белоруссов Н.И. Электрические кабели и провода. М.: Энергия, 1971.
16. Кабель силовой. МКП Н01В 9/00, полезная модель РФ №68172, заявлено 03.07.2007, опубликовано 10.11.2007, заявитель: ОАО «ВНИИКП».
|
|
