Тепловые воздействия электрической нагрузки на элементы передачи электрической энергии

Электрические нагрузки характеризуются расчетным током. При длительной нагрузке проводника током неизменного значения I установившееся превышение температуры (температура перегрева)

_УСТ = _Н /(I/I _НОМ) (3.10)

где _Н — превышение температуры, используемое для расчета длительно допустимых токов нагрузки I ном, указанных в ПУЭ; соответствует каталожным данным проводов и кабелей.

В табл. 3.2 указаны длительно допустимый нагрев _Ж.НОРМ для жил проводников в условиях нормальной эксплуатации, максимальное превышение температуры _ж.макс, допускаемое в режиме короткого замыкания (к.з.), а также кратковременно допускаемый нагрев _пик в моменты пиков нагрузки; в табл. 3.3 — расчетная температура среды _c.норм., принятая по нормам для вычисления длительно допустимых нагрузок. По данным табл. 3.2 и 3.3 можно определить допустимые превышения температуры:

_Н = _{ж..норм.} - _c.норм., (3.11)

Таблица 3.2

Вид проводника	Длительно допустимый нагрев жил по нормам ж. норм. °С	Допустимый кратковременный нагрев жил при перегрузках пик. °С	Максимально до-пустимые превыше-ния температуры жил при токах к.з. ж. макс С
	мед-ных	алю-миниевых	сталь­ных*	мед-ных	алю- ми- ние- вых	сталь­ных	мед­ных	алю- миниевых	сталь­ных*
Шины и голые провода Кабели с бумажной пропитанной изоляцией, кВ: до 3 Кабели и провода с резиновой изоляцией: обычной теплостойкой Провода с полихлор- виниловой изоляцией	80 65 60 50 50     55 65	80 65 60 50 50     55 65	70/70	125 100 90     100 110	125 100 90     100 110	125/125	200 200 200 125 125     150 200	200 200 200     150 150	160/300 t

* Даны для двух случаев: непосредственно не соединенные с аппаратами (числитель); непосредственно соединенные с аппаратами (знаменатель).

Таблица 3.3

Место прокладки проводника	Температура среды C,НОРМ, °С
Открытая и защищенная прокладка проводов, кабелей и шин в воздухе (внутри помещений) Один кабель с бумажной изоляцией при прокладке непосредственно в земле То же, в земле в трубах Кабели с бумажной изоляцией (независимо от их числа) при прокладке в воде

Из формулы (3.10) длительно допустимая нагрузка

I = I _{НОМ .} (3.12)

В переходном режиме через любой интервал времени t, отсчитанный от начального времени ty, превышение температуры проводника

_t = _УСТ(1 - e + ₀е , (3.13)

где ₀ - перегрев проводника в момент начала отсчета;Т — постояннаявремени нагрева проводника, мин и с.

При включении нагрузки в момент, когда ₀ =0, превышение. температуры (рис. 3.3. кривая 2)

_t = _УСТ(1 - e (3.14)

При полном отключении нагрузки проводник охлаждается, его температура перегрева стремится к нулю ( _УСТ 0), при этом (рис. 3.3, кривая 7) _t= ₀·е^-t/Т. При прерывистой работе, характеризующей повторно-кратковременный режим, интервалы t включения и отключения линии будут соответствовать режиму нагрева и охлаждения проводников и определяться ломаной кривой 4 и соответствующей ей кривой нагрева 3. Последняя лежит ниже кривой 2 Следовательно, при повторно-кратковременном режиме допустимая токовая нагрузка на провода и кабели повышается.

Рис. 3.3. Кривые нагрева и охлаждения проводов и кабелей

Значение Т для большинства проводников малого и среднего сечения составляет около 30 мин. Этим объясняется, что для выбора всех элементов системы электроснабжения принят 30-минутный (получасовой) максимум нагрузки, или Рмакс=Р30.

Для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами при одинаковом их сечении с медными жилами, одинаковой конструкции изолирующих и защитных покровов и одинаковом способе прокладки постоянная времени нагрева может быть принята:

для голых проводов — Тал =0,7·Тм;

для изолированных проводов — Тал=0,85 Тм;

для кабелей — Тал =0.9·Тм (Т ал и Тм — постоянные времени нагрева проводов и кабелей с алюминиевыми и медными жилами).

При изменении предельно допустимой температуры нагрева провода от _ДОП до ’_ДОП или температуры окружающей среды от ₀ до ’₀ допустимый ток изменяется:

I = I _ДОП = I _ДОП . (3.12)