Онлайн електротехник Проверка на кабелите за незапалимост при излагане на ток на късо съединение,
В резултат на продължително протичане на ток на късо съединение (ТК) през кабелите при разединяване на връзките от действието на резервни защити възникнаха пожари в кабелните съоръжения на електроцентралите поради нагряване на проводимите жила на кабелите до температури, при които обвивките се счупиха и накрайниците се унищожиха със запалване на кабелите.
При изпитване за запалване на силови кабели с напрежение до 6 kV с токове на късо съединение до 4 s беше установено, че разкъсване на обвивките, разрушаване на краищата и запалване на кабели не възниква, ако температурата на проводимите сърцевини не надвишава 350 ° C за небронирани кабели с импрегнирана хартиена и пластмасова изолация и 400 ° C за бронирани кабели с импрегнирана хартиена изолация и кабел с изолация от вулканизиран полиетилен.
С цел подобряване на надеждността на електрическите инсталации и предотвратяване на пожари в кабелни конструкции на енергийни съоръжения, в допълнение към изискванията на гл. 1.4 "Избор на електрическо оборудване и проводници според условията на късо съединение" от "Правилата за електрическа инсталация" (PUE) от шестото издание се предлага:
1. При съществуващи енергийни съоръжения:
1.1 Проверете захранващите кабели за условия на незапалване под действието на резервна защита, като правило, въз основа на късо съединение в началото на кабелната линия. Разрешено е да се приемат номинални токове на късо съединение на разстояние 20 m от началото на кабелна линия с напрежение до 1 kV и 50 m от началото на кабелна линия с напрежение 6-10 kV.
Стойностите на изчислените температури на нагряване на тоководещите жила на кабелите при проверка за незапалване и при определяне на годността на кабелите за по-нататъшна работа са дадени в таблица 1.
1.2. При получаване на изчислените стойности на температурите, по-високи от посочените в колона 2 на таблица 1, осигурете следнотосъбития:
— промяна на настройките за защита;
- смяна на защити с бързодействащи;
- промяна в енергийната схема;
— други възможни мерки за предотвратяване на запалване на кабели.
Ако тези мерки не могат да бъдат приложени или не дават положителен резултат, е необходимо кабелите или техните начални участъци да бъдат заменени с кабели с увеличено напречно сечение на проводими жила.
Таблица 1 - Стойностистойности на изчислените температури на нагряване на проводници на кабели при проверка за
незапалване и при определяне на годността на кабелите за по-нататъшна работа с продължителност на токове на късо съединение до 4 s
Стойности на проектните температури на тоководещите жила на кабелите, ° C
при проверка за незапалимост
при определяне на годността на кабелите за по-нататъшна работа
Бронирани кабели с импрегнирана хартиена изолация за напрежение до 6 kV
Бронирани кабели с импрегнирана хартиена изолация за напрежение 10 kV
Небронирани кабели с импрегнирана хартиена изолация за напрежение до 6 kV
Небронирани кабели с импрегнирана хартиена изолация за напрежение 10 kV
Кабели с пластмасова (PVC) и гумена изолация
Кабели с изолация от вулканизиран полиетилен
1.3. След всяко излагане на токове на късо съединение изчислете температурата на проводниците на кабелите и определете годността на кабелите за по-нататъшна работа, като се ръководите от следното:
- при температури на нагряване на проводници на кабели, които не надвишават стойностите, посочени в колона 3 на таблица 1, кабелите са подходящи за по-нататъшна работа;
- при температури на нагряване на проводими жила в диапазоните от стойности, посочени в колони 3 и 4 на таблица 1, е разрешено да работят кабели вв рамките на 1 година. Такива кабелни линии, преди да бъдат пуснати в експлоатация, трябва да бъдат допълнително проверени, ремонтирани на достъпни места (ако е необходимо) и тествани с изправено напрежение 4 U n за 5 минути;
- при температури на нагряване на проводниците на кабелите, надвишаващи стойностите, посочени в колона 4 на таблица 1, кабелите се считат за неподходящи за по-нататъшна работа и трябва да бъдат заменени.
1.4. Приложете нанасянето на огнезащитни покрития като средство за огнеустойчивост, предвидено в RD 34.49.101-87 ("Инструкции за проектиране на противопожарна защита за енергийни предприятия." - М .: Информенерго, 1987).
1.5. За снопове от два или повече кабела, свързани паралелно, проверете за незапалване на всеки кабел в снопа в съответствие с точка 1.1 от този параграф.
2. При новопроектирани и реконструирани енергийни обекти:
2.1. Използвайте захранващи кабели със сечение от 70 mm 2 и повече с многожични алуминиеви проводници.
2.2. При издаване на работна проектна документация спазвайте изискванията на параграфи 1.1, 1.4 и 1.5 от този параграф.
3. Изчислете температурата на проводниците на кабелите в съответствие с Приложение 1.
4. Изчисляването на стойностите на тока на късо съединение и топлинния импулс (Приложение 2) трябва да се извършва в съответствие с "Указания за изчисляване на токове на късо съединение в мрежа с напрежение до 1 kV на електроцентрали и подстанции, като се вземе предвид влиянието на електрическа дъга" (М .: SPO ORGRES, 1993), GOST 28249-93, GOST 27 514-87 и GOST 30323-95.
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ТЕМПЕРАТУРАТА НА НАГРЯВАНЕ НА КАБЕЛНИТЕ НИЖИ ОТ ЕКРАННИЯ ТОК
За да се определи температурата на нагряване на кабелните сърцевини чрез ток на късо съединение, когато се избират според условията на термична стабилност и незапалимост, се препоръчва да се използва номограма за избор на мощносткабели при токове на късо съединение до 4 s (фиг. 1).
Номограмата е конструирана, като се вземе предвид уравнение (1), което изразява зависимостта на температурата на сърцевината непосредствено след късо съединение от температурата на сърцевината преди късо съединение, режима на късо съединение, дизайна и топлофизичните параметри на сърцевината:
къдетоQдое температурата на сърцевината в края на късото съединение, °С;
Qn— температура на сърцевината преди късо съединение, °С;
Фиг. 1. Номограма за избор на силови кабели при токове на късо съединение
aе реципрочната стойност на температурния коефициент на електрическо съпротивление при 0 °С, °С;a= 228°C.
къдетоbе константа, характеризираща топлофизичните характеристики на материала на сърцевината, mm 4 / (kA 2 s):
за алуминийb= 45,65 mm 4 / (kA 2 s),
за медb= 19,58 mm 4 / (kA 2 s);
I2tе общият топлинен импулс (Iе ефективната стойност на тока на късо съединение, kA;tе продължителността на тока на късо съединение, s).
Общият топлинен импулс се определя като сбор от топлинни импулси от всеки източник на ток.
На номограмата стойностите на температурата на сърцевината преди късото съединение (Qn) са нанесени по хоризонталната ос, а стойността на температурата на сърцевината след късото съединение (OK) и стойностите на коефициентаK, характеризиращи връзката между топлинния импулс, напречното сечение на сърцевината и топлофизичните характеристики на материала на сърцевината са нанесени по дължината на ос. вертикална ос.
Стойността на началната температура на сърцевината преди късото съединение може да се определи по формулата
къдетоQoе действителната температура на околната среда, °C;
Qдд- дългосрочно допустимата температура на проводниците на кабела, °С;
Qambi— температура на околната среда: за кабели в земята 15°С, за кабели във въздуха 25°С;
Idd- непрекъснат токнатоварване на кабела, A.
В режимите AR и ATS стойността на началната температура се приема равна на температурата след първото въздействие на тока на късо съединение. Според номограмата може да се определи:
—Qдостойности за даден режим на ток на късо съединение (топлинен импулс) в режим без и с автоматично повторно включване и автоматично повторно включване;
- стойностите на топлинния импулс в кабела на определен участък според дадените условия (температури) на термично съпротивление и запалване на кабели;
- напречно сечение на кабела за дадена стойност на топлинния импулс и зададени условия (температури) на термично съпротивление и запалване на кабелите.
ДефиницияQдо. Според режимите на работа на определен ред, стойностите наQnи коефициентътKсе изчислява, точката на пресичане на вертикалните (Qn) и наклонените линии (k) се намират, и стойността наQсе намира на линиите на стойносттаQсе намира и стойността на линиитеQсе намира по линиите на ВърхQна линиите. И така, заQn= 50°C иK= 0,7Qk= 330°C.
Определяне на топлинен импулс и сечение на кабела. За допустимата температура на термично съпротивление (или температура на запалване) иQn, зададени според режимите на работа, в точката на пресичане на хоризонталните и вертикалните линии се определя коефициентътKи по формула (2) се изчислява стойността на топлинния импулс или напречното сечение на кабела. И така, заQk= 350°C иQn= 50°CK= 0,733.
ИЗЧИСЛЯВАНЕ НА ТОКОВЕ НА КЪСО СЪЕДИНЕНИЕ И ТОПЛИНЕН ИМПУЛС
При проверка на кабелите за невъзпламеняване трябва да се извърши изчисляването на токовете на късо съединение и топлинните импулси (интеграли на Джаул), като се ръководи от GOST 28249-93 "Къси съединения в електрически инсталации. Методи за изчисляване в електрически инсталации на променлив ток с напрежение до 1 kV", GOST 27514-87 "Къси съединения в електрически инсталации. Методи за изчисление вЕлектрически инсталации за променлив ток с напрежение над 1 kV" и GOST 30323-95 "Късо съединение в електрически инсталации. Методи за изчисляване на електродинамичните и топлинните ефекти на тока на късо съединение ", както и "Указания за изчисляване на токове на късо съединение в мрежа с напрежение до 1 kV на електроцентрали и подстанции, като се вземе предвид влиянието на електрическа дъга" (М.: SPO ORGRES, 1993).
1. Изчисляване на токове на късо съединение
При изпитване на кабели за незапалване се изчислява токът на трифазно метално късо съединение в началото на изпитвания кабел.
В този случай е разрешено да се вземе точка на късо съединение зад кабелни сегменти с дължина 50 m от началото (кабели с напрежение до 10 kV) и 20 m (кабели с напрежение до 1 kV).
Изчисляването на токовете на късо съединение за тестване на кабели за незапалване трябва да се извърши, като се вземе предвид следното:
1.1. Отчита се влиянието на захранващия ток от асинхронни електродвигатели върху общия ток на късо съединение:
- в мрежа 0,4 kV - в случай, че общият номинален ток на едновременно включени електродвигатели надвишава 10% от първоначалната стойност на периодичната съставка на тока на късо съединение, изчислена без отчитане на електродвигателите. В този случай е необходимо да се вземат предвид електрическите двигатели, непосредствено съседни на мястото на късо съединение, както и електрическите двигатели на секциите, комбинирани от действието на ATS;
- в мрежа 6 kV - вземете предвид едновременно включени електрически двигатели с мощност 100 kW или повече, ако не са отделени от точката на късо съединение чрез токоограничаващи реактори или силови трансформатори.
1.2. Токът на презареждане на мястото на късо съединение от асинхронни електродвигатели се изчислява, без да се отчита апериодичният компонент.
1.3. При изчисленията на периодичния компонент на тока за захранване на късо съединение от асинхронни електродвигатели от 6,0 kV е разрешено да не се взема предвид тяхното активно съпротивление.
1.4. При мрежови изчисления 0.4kV трябва да се вземе предвид токът на трифазно късо съединение, като се вземе предвид преходното съпротивление на електрическата дъга на мястото на късо съединение и увеличаването на активното съпротивление на кабелите от протичащия ток на трифазно късо съединение съгласно GOST 28249-93 (таблица 2) и съгласно „Ръководство за изчисляване на токове на късо съединение в мрежа с напрежение до 1 kV на електроцентрали и подстанции , като се вземе предвид влиянието на електрическа дъга."
1.5. Електрически двигатели 0,4 kV, свързани към вторични възли, не се вземат предвид при изчисленията.
2. Изчисляване на топлинни импулси от токове на късо съединение
Топлинният импулс от тока на късо съединение се определя като сумата от интегралите на Джаул от периодичните и апериодичните компоненти на тока на късо съединение съгласно GOST 30323-95.
За продължителността на късото съединение вземете времето от началото на късото съединение до неговото изключване (tизкл.), равно на времето на резервната релейна защита (в зоната на която се намира изпитваният кабел) и общото време на отваряне на прекъсвача.
При изчисляване на топлинния импулс за свързване на секции за спомагателни нужди от 6,0 и 0,4 kV, като резервна защита, вземете защитата на входната мощност на секцията или трансформатора 6,0 / 0,4 kV (токова, дистанционна и друга защита срещу многофазни къси съединения). За връзки от 0,4 kV е разрешено да се вземе като резервна защита с дистанционни релета и токови трансформатори.
При проверка на кабелите за незапалване за връзки на средно напрежение с асинхронни електродвигатели в точки на късо съединение, отдалечени от генератори и синхронни компенсатори (разделени от трансформатори или реактори), топлинен импулс (kA 2 s) с време на изключване на тока на късо съединение от 0,4 s или повече се изчислява по формулата
къдетоIпозе началната стойност на периодичния компонент на тока на късо съединение от отдалечени източници (система, генератор), kA;
Taeе еквивалентната времеконстанта на затихванеапериодичен компонент на тока на късо съединение от отдалечени източници, равен на 0,1 s за мрежа 6,0 kV и 0,02 s за мрежа 0,4 kV;
Ipoadе първоначалната стойност на периодичния компонент на тока на захранване от асинхронни електродвигатели, равна на сумата от номиналните токове на едновременно включени електродвигатели, увеличена 4,5 пъти за мрежа 0,4 kV и 5,5 пъти за мрежа 6,0 kV, kA.
Стойностите на изчислените допустими продължителни токове за кабели, положени във въздуха, са дадени в таблици 2 и 3.
Таблица 2 - Номинален постоянен ток за кабели с мед и
алуминиеви проводници с импрегнирана хартиена изолация, положени във въздуха