Комплекс заземления нейтрали сети 35 кВ (стр. 5 из 8)
Ic=√3.Uн.ω.сф.10-6 .L (2.14)
Где Uн- номинальное напряжение сети 35 000 В
ω=2 .π .ƒ- угловая частота сети – 314
Сф- удельная емкость сети одной фазы мкФ/км
L- длина линии, км.
Для сети напряжением 35 кВ при подстановке значений уравнение 1 примет вид
Ic=19 .Сф .L (2.15)
Расчетные значения емкости кабеля согласно техническим условиям (ТУ 3530-001-42747015-2005) на кабели с изоляцией пероксидносшиваемого полиэтилена на напряжения 6,10,15,20 и 35 кВ для сечений (1х150), (1х185) и (1х240) U=35 кВ соответственно равны 0,2; 0,22; 0,24 мкФ/км.
Тогда удельный емкостной ток (А/км) для этих сечений кабелей составит:
3,8 А- для (1х150);
4,18 А- для (1х185);
4,56 А- для (1х240).
Кроме этого в сети используются RC- цепочки. Согласно паспорту для них емкость на фазу одной цепи составляет С1ф=0,2 мкФ.
После реконструкции сети такие цепочки устанавливаются только на печных трансформаторах т.е. на каждую секцию будет приходиться дополнительная емкость С1ф=0,4 мкФ на фазу, это увеличит емкостной ток на каждой секции на
Ic=19.C1ф=19.0,4=7,6 А
Расчетные значения емкостных токов по секциям сети 35 кВ приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 Расчет емкостных токов сети 35 кВ
| № ячейки | Число жил и сечение кабеля | Удельное значение | Длина кабельной линии, км | Емкостной ток, А | |||
| С1ф мкФ/км | Ic, а/км | ||||||
| 1 секция | |||||||
| ячейка 2(ДСП-1) | 6(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 2х0,162 | 1,23(1,0*) | ||
| ячейка 3(АПК-1) | 3(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 0,260 | 0,99(0,81*) | ||
| ячейка 11(ФКУ-1) | 3(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 0,02 | 0,076(0,062*) | ||
| ячейка 01(ФТК 1) | 3(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 0,07 | 0,266(0,22*) | ||
| ячейка 04(секция выкл.) | 6(1х240) | 0,24 | 4,56(3,6*) | 2х0,05 | 0,456(0,36*) | ||
| Ячейка 06 (ввод Т1) | 9(1х185) | 0,22 | 4,18(3,3*) | 3х0,14 | 1,756(1,39*) | ||
| RC- цепочка (2 шт.) | 2х0,2 | 3,8(-) | 7,6 | ||||
| Итого по первой секции | 12,37 А (3,85) А | ||||||
| 2 секция | |||||||
| ячейка 17(ТРГ) | 9(1х185) | 0,22 | 4,18(3,3*) | 3х0,135 | 1,693(1,34*) | ||
| ячейка 14(ФКУ 2) | 3(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 1х0,155 | 0,589(0,48*) | ||
| ячейка 15(ФКЦ 3) | 6(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 2х0,160 | 1,216(1,00*) | ||
| ячейка 16(ФКЦ 4) | 6(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 2х0,160 | 1,216(1,00*) | ||
| ячейка 09(ДСП 2) | 6(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 2х0,300 | 2,28(1,86*) | ||
| ячейка 10(АПК 2) | 3(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 1х0,300 | 1,14(0,93*) | ||
| ячейка 12(ДГК 2) | 3(1х150) | 0,2 | 3,8(3,1*) | 1х0,055 | 0,209(0,17*) | ||
| ячейка 08 ячейка 13 | 9(1х185) | 0,22 | 4,18(3,3*) | 3х0,007 | 0,088(0,075*) | ||
| ячейка 07(ввод от Т2) | 9(1х185) | 0,22 | 4,18(3,3*) | 3х0,075 | 0,940(0,74*) | ||
| RC- цепочка – 2 шт. | 2х0,2 | 3,8(-) | 3х0,075 | 7,6(-) | |||
| Итого по второй секции | 16,97 А, (7,59)А | ||||||
*- расчетное значение по проекту реконструкции.
Суммарный емкостной ток двух секций 29,34 А. Как видно из расчетов согласно ПУЭ установка дугогасящих катушек необходима на обеих секциях, т.к. Ic>10 А.
2.3 Анализ режимов работы экранов кабельной сети 35 кВ при различных режимах работы сети
Распределительные сети выполняются одножильными кабелями из сшитого полиэтилена типа ПвВнг цепными линиями. Все кабели прокладываются в одной траншее горизонтально, как показано на рис. 2.3, от механических повреждений кабели защищены кирпичом на протяжении всех распределительных сетей.
Рассчитаем параметры кабеля ячейки 3 (АПК-1) ПвВнг-150 и ячейки 6 на вводе Т1 ПвВнг-185 На рис. 2.3 представлены геометрические размеры кабеля.
Рис. 2.3 Геометрические размеры кабеля
На ток и напряжения в экране каждой фазы будет влиять не только ток жилы этой фазы, но и токи жил и экранов соседних фаз. Учтем это, для чего обратимся к рис. 2.4
Рис 2.4 Группа из трех однофазных кабелей
Уравнения фазы А, описывающие взаимодействия на рис 2.4, следующие:
∆Uжа=ZжIжА+ZжэIэА+Zк(IжВ+IэВ)+Zк(IжС+IэС), (2.16)
∆Uэа=ZэIэА+ZжэIэА+Zк(IжВ+IэВ)+Zк(IжС+IэС). (2.17)
Ранее в однофазной постановке было получено, что для медных экранов Iэ ≈ Iж. Таким образом, справедливо (IжВ + IэВ) ≈ 0 и (IжС + IэС) ≈ 0, т.е. фазы В, С не могут компенсировать влияние тока фазы А. Следовательно, рассмотренный на примере однофазного кабеля механизм возникновения токов в экранах остается справедливым и для группы из трех однофазных кабелей.
Предположим, что имеет место симметричный режим IжА+ IжВ + IжС =О, при котором все же нет токов в экранах (заземленных по концам) трехфазной группы однофазных кабелей. Тогда из второго уравнения системы получим равенство которое может быть справедливо лишь в случае Zжэ = Zк.
О=∆UэА=ZжэIжА+ZкIжВ+ZкIжС (2.18)
Иными словами, фазы В и С могли бы полностью компенсировать ток в экране фазы А лишь только в том случае, когда они влияли бы на ток экрана фазы А так же хорошо, как это делает ток жилы фазы А.
Итак, токи и напряжения в экранах группы однофазных кабелей зависят от расстояния между кабелями, снижаясь с уменьшением этого расстояния. Размещать соседние кабели вплотную друг к другу нежелательно исходя из вопросов живности охлаждения кабеля. Поэтому заметные токи и напряжения в экранах присущи всем трехфазным группам однофазных кабелей в том случае, когда экраны заземлены с обоих концов кабеля.
Радикальными же способами снижения токов в экранах могут быть названы:
- применение трехфазных кабелей вместо однофазных;
- частичное разземление экранов;
- заземление экранов по концам кабеля с одновременным применением транспозицией экранов.
Частичное разземление экранов.
Самый простой способ борьбы с токами в экранах - это разземление экрана в одном из концов кабеля, как это показано на рис.2.5 В случае разземления экрана на его незаземленном конце относительно земли в нормальном режиме и при коротких замыканиях будет напряжение промышленной частоты. Пусть Uэ- наибольшее из всех режимов напряжение на экране относительно земли.
Рис. 2.5 Схема соединения экранов группы из трех однофазных кабелей в случае ,когда экран заземлен только с одной стороны.
Если для конкретного кабеля исключено прикосновение человека к экрану, то в качестве допустимого напряжения на экране можно принять то напряжение, которое отвечает прочности изоляции экрана, т.е. во всех режимах кабеля, имеющего незаземленный конец экрана, должно выполняться условие
Uэ < Uэдоп-1
где Uэдоп-1- допустимое напряжение промышленной частоты для изоляции экрана с точки зрения ее прочности.
Предположим, что в схеме рис. 2.5 имеет место превышение напряжением экрана допустимого значения. В этом случае можно предложить разделить экран кабеля на К несоединенных друг с другом секций равной длины, в каждой из которых экран заземлить лишь один раз (см. рис. 2.6, где показано К=2).
Рис 2.6. Схема соединения экранов группы из трех однофазных кабелей в случае, когда экран разделен на секции, заземленные один раз.
При большом числе секций К схема рис.2.6 теоретически эффективна, но практически трудно реализуема. Дело в том, что если по концам кабельной линии. как правило, имеются заземляющие устройства, к которым можно присоединить экраны кабеля, то на трассе таких устройств нет, и их надо предусматривать тем большем количестве, чем больше К. Поэтому более удобной следует признать схему рис. 2.7, которая:
- требует меньшего количества заземляющих устройства;
- безопаснее для персонала.
Рис. 2.7 Схема соединения экранов группы из трех однофазных кабелей в случае, когда экран разделен на две секции, заземленные один раз со стороны концевых подстанций
С учетом справочных данных определим расчетные параметры кабеля и сведем их в таблицу.
Таблица 2.5 Данные для расчета параметров кабеля ПвВнг
| Величина | (150х1) | (185х1) | (240х1) |
| внешний радиус жилы, r1 м | 8 • 10-3 | 9 • 10-3 | 10 • 10-3 |
| внутренний радиус экрана, r2 м | 19,3 • 10-3 | 20,3 • 10-3 | 21,3 • 10-3 |
| внешний радиус экрана, r3 м | 19,5 • 10-3 | 20,5 • 10-3 | 21,5 • 10-3 |
| внешний радиус кабеля, r4 м | 21 • 10-3 | 22 • 10-3 | 23• 10-3 |
| относительная диэлектрическая проницаемость изоляции между жилой и экраном, εг (о.е.) | 24 | 24 | 24 |
| относительная диэлектрическая проницаемость изоляции экрана, ε2 (о.е.) | 24 | 24 | 24 |
| расстояние между осями соседних фаз в случае расположения в вершинах равностороннего треугольника, S м | 42 • 10-3 | 44 • 10-3 | 46 • 10-3 |
| глубина заложения кабеля,hм | 1 | 1 | 1 |
| длина кабеля, м | 260 | 140 | 50 |
| частота напряжений и токов,F Гц | 50 | 50 | 50 |
| удельное сопротивление материала, рж и рэ (Ом • м) | 2 •10-8 | 2 •10-8 | 2 •10-8 |
| Сечение жилы, Fж м2 | 0,15 •10-3 | 0,185 •10-3 | 0,24 •10-3 |
| Сечение экрана, F3 м2 | 0,025 • 10-3 | 0,025 • 10-3 | 0,025 • 10-3 |
| Абсолютная магнитная проницаемость вакуума, μо Гн/м | 12,56 • 10-7 | 12,56 • 10-7 | 12,56 • 10-7 |
| Круговая частота напряжений и токов, ω рад/с | 314 | 314 | 314 |
Таблица 2.6 Основные электрические параметры кабеля ПвВнг