Смекни!
smekni.com

Розвязання задач створення системи оперативного контролю параметрів ізоляції кабеля (стр. 4 из 5)

4.2 У нестаціонарному режимі

Модель нагрівання кабеля базується на рівнянні теплового балансу, згідно з яким тепло, що виділяється в жилі кабеля йде на нагрівання самого кабеля та відводиться в навколишнє середовище:

, (4.14)

де P – потужність тепловиділення в кабелі;

С – теплоємність кабеля;

τ – поточний перегрів кабеля відносно температури оточуючого середовища;

S – тепловий опір оточуючого середовища.

Рішення диференційного рівняння теплового балансу відносно поточного перегріву кабеля, що має температуру довкілля таке:

При t = 0, τ = 0:

, (4.15)

де τmax = ΘжΘос – максимальний перегрів кабеля;

де Θж, Θос – відповідно температури жили та оточуючого середовища;

β – стала нагріву кабеля.

Cтала нагріву кабеля розраховується за формулою:

β = Сеф·Sіз , (4.16)

де Sіз –– тепловий опір ізоляції, який дорівнює 0,285

;

Сеф–– ефективна теплоємність кабеля, яка розраховується за формулою:

, (4.17)

де Сж, Сіз, СS –– відповідно теплоємності жили, ізоляції без межижильних проміжків та ізоляції з межижильними проміжками відповідно;

k –– коефіцієнт, пов’язаний з тим, що температура захисних покривів приблизно вдвічі менша за температуру жили, тому k дорівнює 0,5.

Теплоємність жили:

Сж = Сm · 3·F , (4.18)

де Сm –– питома теплоємність міді, яка дорівнює 3,344

;

F –– площа перерізу матеріалу, яка дорівнює 120 мм2.

Сж = 3,344 · 120·3 = 1,203 · 103

Теплоємність ізоляції з межижильними проміжками:

, (4.19)

де Сm –– питома теплоємність паперової імпрегнованої ізоляції, яка дорівнює 1715

;

dk –– зовнішній діаметр кабеля, який дорівнює 49,71 мм.

,

Теплоємність ізоляції без межижильних проміжків:

, (4.20)

де

Dф, Dп, Dоб –– товщини фазної, поясної ізоляції та оболонки відповідно.

Ефективна теплоємність кабеля дорівнює:

Стала нагрівання кабелю дорівнює:

хв

Рішення диференційного рівняння теплового балансу відносно поточного перегріву при включенні попередньо нагрітого кабеля таке:

при t = 0, τ = τ1:

(4.21)

За умови, що якщо поточний перегрів не перевищує максимально допустимий можливе перевантаження кабеля. Величина допустимого перевантаження залежить від часу протікання струму перевантаження.

Таблиця 4.1 – Допустимі аварійні перевантаження кабельних ліній на напругу до 10 кВ

Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі Вид прокладання Коефіцієнт допустимого перевантаження при тривалості максимуму, годин
1 2 3
0,6 В повітрі 1,35 1,25 1,25
В трубах (землі) 1,30 1,20 1,15
0,8 В повітрі 1,30 1,25 1,25
В трубах (землі) 1,20 1,15 1,10

Залежність відношення допустимого струму до номінального від часу протікання струму наведена на рисунку 4.4

Рисунок 4.4 –– Залежність відношення допустимого струму до номінального від часу протікання струму, значення характерних точок: I1/Iн = 0,25; I2/Iн = 0,75; I3/Iн = 1,2; I4/Iн = 0,6; I5/Iн = 1,1; I6/Iн = 1,45; I7/Iн = 0,6; I8/Iн = 0,2; t1 = 10 хв; t2 = 20 хв; t3 = 25 хв; t4 = 31 хв; t5 = 35 хв; t6 = 42 хв; t7 = 53 хв; t8 = 59 хв

1) Перегрів в кінці першого участку:

, (4.22)

де tmax1 = (I1/Iн)2 × tmaxн, (4.23)

tmaxн залежить від матеріалу ізоляції, тобто від граничної температури для даного виду ізоляції;

tmaxн = Qдоп - Qос, (4.24)

де Qдоп –– максимально допустима температура ізоляції, яка для паперової імпрегнованої ізоляції на напругу 10 кВ дорівнює 70°С;

Qос –– характерна температура навколишнього середовища, в даному разі для грунту дорівнює 15°С.

tmaxн = 70 – 15 = 55°С

Тоді

, (4.25)

°С

Температура кабеля в кінці першого участку: 1,06 + 15 =16,06°С.

2) Перегрів в кінці другого участку:

, (4.26)

°С

Температура кабеля в кінці другого участку: 10,3 + 16,06 = 26,37.

3) Перегрів в кінці третього участку:

, (4.27)

°С

Температура кабеля в кінці третього участку: 26,37 + 17,12 = 43,49°С.

4) Перегрів в кінці четвертого участку:

, (4.28)

°С

Температура кабеля в кінці четвертого участку: 43,49 + 27,42 = 70,91°С.

5) Перегрів в кінці п’ятого участку:

, (4.29)

°С

Температура кабеля в кінці п’ятого участку: 70,91 + 32,81 = 103,72°С.

В заданому нестаціонарному режимі навантаження кабеля температура поверхні кабеля вже в кінці п’ятого участку становить 103,72°С і має тенденцію до збільшення. Таку температуру ізоляція не витримає. Тому треба зменшити кратність допустимого струму до номінального.

5 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС ВИГОТОВЛЕННЯ КАБЕЛЯ

СБлШнгд 3´120–10

5.1 Виготовлення струмопровідних жил

Загальна схема виготовлення струмопровідних жил наведена на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Схема технологічного процесу виготовлення струмопровідних жил

5.2 Ізолювання струмопровідних жил

Використовують два основних способи ізолювання: обмотка стрічками та пресування. Перший спосіб досить трудомісткий і зумовлює необхідність сушіння та імпрегнування ізоляції, але він забезпечує шарувату структуру ізоляції.

Загальна схема ізолювання наведена на рисунку 5.2.


на сушіння та імпрегнування


Загальна схема сушіння та імпрегнування ізоляції представлена на рисунку 5.4.


на накладання оболонки

Рисунок 5.4 – Схема технологічного процесу сушіння та імпрегнування ізоляції

5.3 Накладання захисних покривів

Схема технологічного процесу накладання оболонки та захисних покровів наведена на рисунку 5.6.

Рисунок 5.6 – Схема технологічного процесу накладання оболонки та захисних покровів

6 ОБЛАСТІ ЗАСТОСУВАННЯ КАБЕЛЯ

Силовий кабель СБлШнгд 3×120-10 призначений для прокладання у каналах, тунелях, шахтах, приміщеннях та пожаронебезпечних зонах, за умов прокладання, що передбачають незначні механічні зусилля та не передбачають розтягуючих.

Матеріал зовньошного покрову Лоусгран ППО 30-32 забезпечує даній конструкції у випадку пожежі можливість не поширювати горіння, а також низьке виділення диму та продуктів горіння, малий ступінь таксичності надають змогу прокладання даного кабеля у місцях з масовим перебуванням людей: атомні електростанції, тепло- та гідроелектростанції, метрополітени, висотні будівлі, промислові споруди, складські приміщення.