Eng Ru
Отправить письмо

Сопротивление провода СИП больше чем у обычного, это правда? Удельное активное сопротивление кабеля таблица


Значения удельных активных сопротивлений для медных и алюминиевых проводов и кабелей

Сечение, мм

Провода и кабели, Ом/км

Сечение, мм2

Провода и кабели, Ом/км

медные

алюминие­вые

медные

алюминие­вые

1

18,9

-

35

0,54

0,92

1,5

12,6

50

0,39

0,64

2,5

7,55

12,6

70

0,28

0,46

4

4,56

7,90

95

0,2

0,34

6

3,06

5,26

120

0,158

0,27

10

1,84

3,16

150

0,123

0.21

16

1,20

1,98

185

0.103

0,17

25

0,74

1,28

240

0,17

0,132

Индуктивное сопротивление проводов и кабелей. Как уже отмечалось, при перемен­ном токе в линии вокруг ее проводов создается переменное магнитное поле, которое обу­словливает индуктивное сопротивление линии. Величина сопротивления зависит от рас­стояния между проводами линии, диаметра провода, относительной магнитной проницае­мости, частоты переменного тока.

Значение индуктивного сопротивления 1 км трехфазной воздушной линии для любого расположения проводов, материала проводов и частоты переменного тока можно определить по формуле (Ом/км)

- угловая частота;

- среднее геометрическое расстояние между осями проводов, мм;

d - диаметр провода, мм;

- относительная магнитная проницаемость провода. Среднее геометрическое расстояние между осями трех проводов трехфазной линии, проложенных в одной плоскости, определяется выражением

При горизонтальном или вертикальном расположении проводов трехфазной линии в »лпой плоскости с расстоянием между проводами Д

Из формулы видно, что первый член представляет собой индуктивное сопро-'пвление, обусловленное внешним магнитным полем, и называется внешним индуктивным сопротивлением

Оно зависит не от материала провода и значения протекающего тока, а от расстояния между проводами и диаметра провода. Поскольку расстояние между проводами выбирают в зависимости от значения напряжения, внешнее индуктивное сопротивление тем больше, чем больше номинальное напряжение линии. Оно больше у воздушной линии, чем у ка­лькой, так как жилы кабеля расположены значительно ближе друг к другу. Увеличение учения проводов линии ведет к незначительному уменьшению внешнего индуктивного ^противления.

Второй член формулы представляет собой индуктивное сопротивление провода, созданное переменным магнитным полем внутри проводника, и называется внутренним индуктивным сопротивлением х0". Оно зависит только от магнитной проницаемости материала провода и, следовательно, от значения тока.

Таким образом, формулу можно представить в виде суммы внешнего и ] реннего индуктивных сопротивлений:

Внутреннее индуктивное сопротивление х()" стальных проводов в отличие от прово. дов из цветных металлов имеет преобладающее значение. Это вызвано тем, что внутренне индуктивное сопротивление пропорционально магнитной проницаемости, зависящей о протекающего тока в проводе. Если для проводов из цветных металлов μ= 1, то для стоп­ных проводов р. может достигать значения 103 и даже больше.

Для линии с проводами из цветных металлов (немагнитных), у которых μ=1, и припромышленной частоте переменного тока 50 Гц внутреннее индуктивное сопротивление по сравнению с внешним составляет ничтожно малую величину и им обычно пре­небрегают: в этом случае формула примет следующий вид (Ом/км):

Для определения индуктивного сопротивления (Ом/км) воздушной или кабельтн-линии протяженностью l (км) пользуются выражением

где индуктивное сопротивление 1 км провода или кабеля на фазу; l - длина линии

Для практических расчетов индуктивные сопротивления трехфазных линий х(), Ом/км. можно определять по табл. 6.4

Таблица 4.4

studfiles.net

Сопротивление провода СИП больше чем у обычного, это правда?

Самонесущий изолированный провод "СИП" - это многожильный провод

Чтобы сравнивать сопротивление, нам понадобятся данные из нескольких нижеприведенных таблиц.

Таблица 1. Активное сопротивление токопроводящих жил изолированных проводов марок СИП-1, СИП-2, СИП-4 при 90 градусах C.

Сопротивление проводов 2

Таблица 2. Индуктивное сопротивление токопроводящих жил изолированных проводов марок СИП-1, СИП-2, СИП-4.

Сопротивление индуктивное 1. Сопротивление индуктивное 2. Сопротивление индуктивное 3.

Таблица 3. Характеристики токопроводящих жил сталеалюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава со стальным сердечником.

Характеристики провода АС.

Таблица 4. Активное и реактивное сопротивление токопроводящих жил проводов, используемых в кабелях.

Сопротивление проводов.

Для сравнительного анализа возьмем алюминиевые провода марок СИП4 4х16 и АС 16/2,7. Оба провода имеют одинаковое полезное сечение 16 квадратов (кв. мм.).

-Самонесущий изолированный провод марки СИП4 4х16 как правило применяется для монтажа воздушных линий силовых и осветительных электрических сетей, рассчитанных на напряжение до 1кВ. и используется для передачи и распределения электрической энергии.

СИП4 4х16.

-Провод для воздушных линий электропередач марки АС - это многожильный алюминиевый провод с сердечником из оцинкованных стальных проволок.

Провод АС.

Активное сопротивление токопроводящей жилы провода СИП4 4х16 составляет 2,448 Ом на 1 км. длины провода (Таблица 1).

Активное сопротивление токопроводящей жилы провода АС 16/2,7 составляет 1,8 Ом на 1 км. длины провода (Таблица 3).

Сопротивление токопроводящих жил проводов СИП больше, чем проводов АС 16/2,7.

Сравним индуктивное сопротивление провода СИП4 4х16 (Таблица 2) - 0,0821 Ом/км., и провода с сечением жилы 16 квадратов, используемых в кабелях (Таблица 4) - 0,068 Ом/км.

Сопротивление проводника определяется по формуле:

Формула сопротивления проводника.

Разное сопротивление проводников при постоянной длине L и сечении S зависит от удельного сопротивления проводника p.

А удельное сопротивление проводника p, руководствуясь

Удельное сопротивление p химически чистого алюминия составляет 0,028. Его изменение зависит от наличия примесей в алюминии.

Получается, что технология производства алюминия для проводов СИП отличается от проводов марки АС и обычных проводов для кабелей.

Незначительное увеличение сопротивления токопроводящих жил проводов СИП объяснятся тем, что улучшились другие эксплуатационные характеристики данных проводов.

Успехов Вам! Да прибудет с Вами умение!

www.remotvet.ru

Активные и реактивные сопротивления кабелей

Сечение жилы,мм2

Активное сопротивление

при 20 °С, Ом/км, жилы

Индуктивное сопротивление,

Ом/км, кабеля напряжением, кВ

алюминиевой медной 1 6 10 20
10 2,94 1,79 0,073 0,11 0,122
16 1,84 1,12 0,068 0,102 0,113
25 1,17 0,72 0,066 0,091 0,099 0,135
35 0,84 0,51 0,064 0,087 0,095 0,129
50 0,59 0,36 0,063 0,083 0,09 0,119
70 0,42 0,256 0,061 0,08 0,086 0,116
95 0,31 0,19 0,06 0,078 0,083 0,110
120 0,24 0,15 0,06 0,076 0,081 0,107
150 0,2 0,12 0,059 0,074 0,079 0,104
185 0,16 0,1 0,059 0,073 0,077 0,101
240 0,12 0,07 0,058 0,071 0,075

radioschema.ru

Сопротивление цепи фаза – ноль

                                                                                                                             Таблица 1

Сечение фазных жил   мм2

Сечение нулевой жилы мм2

Полное сопротивление цепи фаза – ноль, Ом/км при температуре жил кабеля +65 градусов

Материал жилы:

 

 

Алюминий

Медь

 

 

R фазы

R нуля

Z цепи (кабеля)

R фазы

R нуля

Z цепи (кабеля)

1,5

1,5

-

-

-

14,55

14,55

29,1

2,5

2,5

14,75

14,75

29,5

8,73

8,73

17,46

4

4

9,2

9,2

18,4

5,47

5,47

10,94

6

6

6,15

6,15

12,3

3,64

3,64

7,28

10

10

3,68

3,68

7,36

2,17

2,17

4,34

16

16

2,3

2,3

4,6

1,37

1,37

2,74

25

25

1,47

1,47

2,94

0,873

0,873

1,746

35

35

1,05

1,05

2,1

0,625

0,625

1,25

50

25

0,74

1,47

2,21

0,436

0,873

1,309

50

50

0,74

0,74

1,48

0,436

0,436

0,872

70

35

0,527

1,05

1,577

0,313

0,625

0,938

70

70

0,527

0,527

1,054

0,313

0,313

0,626

95

50

0,388

0,74

1,128

0,23

0,436

0,666

95

95

0,388

0,388

0,776

0,23

0,23

0,46

120

35

0,308

1,05

1,358

0,181

0,625

0,806

120

70

0,308

0,527

0,527

0,181

0,313

0,494

120

120

0,308

0,308

0,616

0,181

0,181

0,362

150

50

0,246

0,74

0,986

0,146

0,436

0,582

150

150

0,246

0,246

0,492

0,146

0,146

0,292

185

50

0,20

0,74

0,94

0,122

0,436

0,558

185

185

0.20

0,20

0,40

0,122

0,122

0,244

240

240

0,153

0,153

0,306

0,090

0,090

0,18

   

                                                                                                                     Таблица 2

Мощность трансформатора, кВ∙А

25

40

69

100

160

250

400

630

1000

Сопротивление трансформатора, Zт/3, Ом  (Δ/Υ)

0,30

0,19

0,12

0,075

0,047

0,03

0,019

0,014

0,009

 

  

                                                                                                                   Таблица 3

I ном. авт. выкл, А

1

2

6

10

13

16

20

25

32-40

50 и более

R авт., Ом

1,44

0,46

0,061

0,014

0,013

0,01

0,007

0,0056

0,004

0,001

 

                                                                                                                         Таблица 4

R цепи, Ом

0,05

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,8

1,0

1,5

2 и более

Rдуги, Ом

0,015

0,022

0,032

0,04

0,045

0,053

0,058

0,075

0,09

0,12

0,15

 

    При проектировании групповой сети, если питающая и распределительная сеть уже проложены, целесообразно выполнить измерение сопротивления цепи фаза – ноль от трансформатора до шин группового щита. Это может значительно уменьшить вероятность  ошибок при расчетах групповой сети. В этом случае сопротивление рассчитываем по формуле:

                          RL-N= Rрасп + Rпер.гр + Rавт.гр+  Rnгр∙Lnгр +Rдуги                      (2)

где, Rрасп – измеренное сопротивление цепи фаза – ноль линии, подключаемой к вводному автоматическому выключателю группового щитка, Ом; Rпер.гр – сопротивление переходных контактов в групповой линии, Ом; Rавт.гр – суммарное сопротивление автоматических выключателей – вводного группового щита и отходящей групповой линии, Ом; Rnгр – удельное сопротивление кабеля n-й групповой линии (по таблице 1), Ом/км; Lnгр – длина n-й групповой линии, км.

    Рассмотрим процесс вычисления сопротивления цепи фаза – ноль схемы, показанной на Рис.1 при однофазном коротком замыкании фазы на ноль в конце групповой линии.

 

 

 

Исходные данные:

- трансформатор мощностью 630 кВ∙А подключен по схеме «треугольник – звезда» - по таблице 2 находим  Zт/3=0,014 Ом;

- питающая сеть – кабель с алюминиевыми жилами длиной 80 метров имеет фазный проводник 150 мм2  и нулевой – 50 мм2. По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 0,986 Ом/км. Вычисляем его сопротивление (длины кабелей выражаем в километрах): 0,986 Ом/км∙0,08 км=0,079 Ом;

- распределительная сеть – кабель с медными жилами  длиной 50 метров и сечением жил 35 мм2. По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 1,25 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

              1,25 Ом/км∙0,05 км=0,0625 Ом;

- групповая сеть – кабель с медными жилами длиной 35 метров и сечением жил 2,5 мм2. По таблице 1 находим удельное сопротивление кабеля 17,46 Ом/км. Вычисляем его сопротивление:

              17,46 Ом/км∙0,035 км=0,61 Ом;

- автоматический выключатель отходящий линии – 16 Ампер (с характеристикой срабатывания «С»), вводной автоматический выключатель группового щитка 32 Ампера, остальные автоматические выключатели в линии имеют номинальный ток более 50 Ампер. Вычисляем их сопротивление (по таблице 3) 0,01 Ом+0,004 Ом+3∙0,001 Ом=0,017 Ом;

- переходные сопротивления контактов учтем только в групповой линии (точки подключения кабеля групповой линии к щитку и к нагрузке). Получаем 2∙0,01 Ом=0,02 Ом.

    Суммируем все полученные значения и получаем сопротивление цепи фаза – ноль без учета сопротивления дуги RL-N=0,014+0,079+0,0625+0,61+0,017+0,02=0,80 Ом.

Из таблицы 4 берем сопротивление дуги 0,075 Ом, и получаем окончательное значение искомой величины RL-N=0,80 Ом+0,075 Ом=0,875 Ом.

    В Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) задано наибольшее время отключения цепей при коротком замыкании в сетях с глухозаземленной нейтралью 0,2 секунды при напряжении 380 В и 0,4 секунды при напряжении 220В.

    Для обеспечения заданного времени срабатывания защиты необходимо, что бы при коротком замыкании в защищаемой линии возникал ток, превышающий не менее чем в 3 раза номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя (для взрывоопасных помещений не менее чем в 4 раза) и не менее чем в 3 раза ток расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратнозависимую от тока характеристику (для взрывоопасных помещений не менее чем в 6 раз). Для автоматических выключателей с комбинированным расцепителем (имеющим тепловой расцепитель для защиты  от перегрузок и электромагнитный расцепитель для защиты от токов коротких замыканий) ток короткого замыкания должен превысить ток срабатывания электромагнитного расцепителя не менее, чем в  1,2 – 1,25 раза.

    В настоящее время используются автоматические выключатели с различной кратностью токов срабатывания электромагнитного расцепителя к тепловому. Автоматические выключатели группы «В» имеют кратность в пределах от 3 до 5, группы «С» от 5 до 10, группы «D» от 10 до 20, группы «K» от 10 до 15 и группы «Z» от 2 до 3. При расчетах всегда берется максимальное значение кратности токов срабатывания расцепителей. Например для автоматического выключателя С16, ток короткого замыкания должен быть не менее 16 А∙10∙1,2=192 А (для автоматического выключателя С10 не менее10А∙10∙1,2=120 А и для С25 не менее 25 А∙10∙1,2=300 А). В приведенном выше примере мы получили сопротивление цепи фаза – ноль 0,875 Ом. При таком сопротивлении цепи ток короткого замыкания Iкз составит величину

Uф/ RL-N=220В/0,875 Ом=251 А. Следовательно групповая линия в приведенном примере защищена от токов коротких замыканий.

    Максимальное сопротивление цепи фаза – ноль для  автоматического выключателя С16 составит величину 220 В/192А=1,14 Ом. В приведенном примере сети (Рис. 1) сопротивление цепи от трансформатора до шин группового щита составит 0, 875 Ом - 0,61 Ом=0.265 Ом. Следовательно максимально возможное сопротивление кабеля групповой линии будет равно 1,14 Ом – 0, 265 Ом=0,875 Ом. Его максимальную длину L при сечении жил кабелей 2,5 мм2 определим при помощи таблицы 1.

               L, км=0,875 Ом/(17,46 Ом/км)=0,050 км.

    Всегда, когда есть возможность, следует рассчитывать групповую сеть с максимальным запасом по сопротивлению цепи фаза – ноль, особенно розеточную сеть. Часто нагрузки (утюг, чайник и другие бытовые приборы), в которых часто происходят замыкания, подключают к розетке через удлинитель. Начиная с определенной длины провода удлинителя, нарушается согласование параметров цепи с характеристиками аппаратов защиты, то есть ток короткого замыкания оказывается недостаточным для мгновенного отключения сети. Отключение аварийного участка осуществится только тепловым расцепителем через сравнительно большой промежуток времени (несколько секунд), в результате чего кабели могут нагреться до недопустимо высоких температур вплоть до воспламенения изоляции.

    Проект электропроводки должен быть выполнен таким образом, что бы даже в случае воспламенения изоляции кабеля при коротком замыкании это не приводило к пожару. Именно поэтому возникли требования к прокладке скрытой электропроводки в стальных трубах в зданиях со строительными конструкциями, выполненными из горючих материалов. Во взрывоопасных зданиях целесообразно использовать более сложную защиту кабелей от воздействия токов короткого замыкания.                           

 

                                                                                                                                          9 марта 2013 г.

                                   К ОГЛАВЛЕНИЮ

electromontaj-proekt.ru

Таблица удельного электросопротивления медных проводников

Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов (серебра и золота) и зависит от разных факторов.

Формула вычисления сопротивления проводника

Что такое электрический ток

На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому. Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах – свободные электроны.

Определение. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула для расчета:

p=(R*S)/l.

Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.

Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:

  • Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
  • Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
  • Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.

На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.

Удельное сопротивление металлов

Интересно. Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется.

Проводимость и электросопротивление

Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:

R=(p*l)/S.

Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие «проводимость». Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она «g» и рассчитывается по формуле:

g=1/R.

Проводимость жидкостей

Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до 100 градусов в несколько раз.

Интересно. Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси.

Электросопротивление проводов

Самые распространенные металлы для изготовления проводов – медь и алюминий. Сопротивление алюминия выше, но он дешевле меди. Удельное сопротивление меди ниже, поэтому сечение проводов можно выбрать меньше. Кроме того, она прочнее, и из этого металла изготавливаются гибкие многожильные провода.

В следующей таблице показывается удельное электросопротивление металлов при 20 градусах. Для того чтобы определить его при других температурах, значение из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, различный для каждого металла. Узнать этот коэффициент можно из соответствующих справочников или при помощи онлайн-калькулятора.

Сопротивление проводов

Выбор сечения кабеля

Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения. Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей.

Выбор по допустимому нагреву

При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:

P=I²*R.

В медном проводе сечением 2,5мм² и длиной 10 метров R=10*0.0074=0.074Ом. При токе 30А Р=30²*0,074=66Вт.

Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура – от материала изоляции. Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора.

Таблица выбора сечения провода по допустимому нагреву

Допустимые потери напряжения

Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Эту величину можно рассчитать по закону Ома:

U=I*R.

Справка. По нормам ПУЭ оно должно составлять не более 5% или в сети 220В – не больше 11В.

Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.

В сети 220В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля. В кабеле из предыдущего примера оно составит U=I*R=30A*2*0.074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В – предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение.

Максимально допустимая длина кабеля данного сечения

Электросопротивление других металлов

Кроме меди и алюминия, в электротехнике используются другие металлы и сплавы:

  • Железо. Удельное сопротивление стали выше, но она прочнее, чем медь и алюминий. Стальные жилы вплетаются в кабеля, предназначенные для прокладки по воздуху. Сопротивление железа слишком велико для передачи электроэнергии, поэтому при расчёте сечения жилы не учитываются. Кроме того, оно более тугоплавкое, и из него изготавливаются вывода для подключения нагревателей в электропечах большой мощности;
  • Нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (железо, хром и алюминий). Они обладают низкой проводимостью и тугоплавкостью. Из этих сплавов изготавливаются проволочные резисторы и нагреватели;
  • Вольфрам. Его электросопротивление велико, но это тугоплавкий металл (3422 °C). Из него изготавливаются нити накала в электролампах и электроды для аргонно-дуговой сварки;
  • Константан и манганин (медь, никель и марганец). Удельное сопротивление этих проводников не меняется при изменениях температуры. Применяются в претензионных приборах для изготовления резисторов;
  • Драгоценные металлы – золото и серебро. Обладают самой высокой удельной проводимостью, но из-за большой цены их применение ограничено.

Индуктивное сопротивление

Формулы для расчёта проводимости проводов справедливы только в сети постоянного тока или в прямых проводниках при низкой частоте. В катушках и в высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, во много раз превышающее обычное. Кроме того, ток высокой частоты распространяется только по поверхности провода. Поэтому его иногда покрывают тонким слоем серебра или используют литцендрат.

Справка. Литцендрат – это многожильный провод, каждая жила в котором изолирована от остальных. Это делается для увеличения поверхности и проводимости в сетях высокой частоты.

Удельное сопротивление меди, гибкость, относительно невысокая цена и механическая прочность делают этот металл, вместе с алюминием, самым распространенным материалом для изготовления проводов.

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

СИЛОВЫЕ КАБЕЛИ 1-10 КВ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ. Расчет активного и индуктивного сопротивлений. - Расчеты - Статьи - Материалы

«Подскажите, где можно найти таблицы с удельными сопротивлениями силовых кабелей с пластмассовой изоляцией?».

Подобные вопросы в последнее время всё чаще появляются в редакционной почте. Их задают специалисты проектных и электроснабжающих организаций, которым необходимы эти данные для правильного расчета токов коротких замыканий. Нормативно-техническая документация с точными параметрами отсутствует. Cпециалисты Всероссийский НИИ кабельной промышленности (ВНИИКП) Михаил Кузьмич Каменский и Станислав Дмитриевич Холодный рассказывают о методике расчета удельных сопротивлений силовых кабелей.

При расчете токов коротких замыканий в электрических сетях в соответствии с ГОСТ 28249-93 [1] необходимо знать величины активного и индуктивного сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей силовых кабелей. В настоящее время промышленность освоила выпуск нового поколения кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение 1–10 кВ. В связи с этим назрела необходимость уточнения параметров таких кабелей и внесения их в нормативную документацию.

Во ВНИИКП разработан инженерный метод расчета сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей многожильных силовых кабелей на напряжение 0,6/1 кВ и одножильных кабелей на напряжение 6/10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена как наиболее востребованной группы кабелей для распределительных сетей.

Основа методики расчета

В основу метода расчета положено представление несимметричных напряжений (токов) в трехфазной симметричной сети в виде суммы трех симметричных составляющих: прямой, обратной и нулевой последовательностей, различающихся чередованием фаз. В этом случае значения фазных напряжений будут определены в виде комплексных величин:

(1)

где , – единичные векторы. Решая систему уравнений (1) относительно трех неизвестных U1, U2 и U0, получим:

(2)

где – симметричные составляющие фазных напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей соответственно.

Если к симметричной цепи приложена симметричная система фазных напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей, то в ней возникает симметричная система токов прямой, обратной и нулевой последовательностей. Отношения симметричных составляющих фазных напряжений к соответствующим симметричным составляющим токов являются комплексными сопротивлениями прямой (z1), обратной (z2) и нулевой (z0) последовательностей. Для симметричной трехфазной цепи сопротивления прямой и обратной последовательностей одинаковы и равны [2]:

где R – активное сопротивление жилы кабеля, Ом/м;   L – индуктивность жилы кабеля, Гн/м.

Понятие средней индуктивности

Следует иметь в виду, что сопротивление некоторых конструкций кабелей не является симметричным, например, четырехжильных кабелей или одножильных кабелей, расположенных в одной плоскости. В этом случае при расчетах вводят понятие средней индуктивности Lср. В этой связи средняя индуктивность четырехжильного кабеля или одножильных кабелей, расположенных в плоскости, будет равна:

(4)

где – среднее расстояние между центрами жил кабеля, мм;   d0 – диаметр токопроводящей жилы, мм;   m0 = 4p • 10–7 Гн/м – относительная магнитная проницаемость.

Для четырехжильных кабелей (рис. 1) среднее расстояние между центрами жил в соответствии с [2] может быть рассчитано по формуле:

(5)

где – расстояние между центрами жил кабеля, мм.

Рис. 1. Схема четырехжильного кабеля

Рис. 2. Схема прокладки одножильных кабелей

При прокладке одножильных кабелей в одной плоскости среднее расстояние между центрами жил будет равно:

(6)

где – расстояние между центрами кабелей (рис. 2).

Эффект близости

При расчете индуктивности следует учитывать и влияние поверхностного эффекта и эффекта близости. Индуктивность симметричной цепи из двух изолированных жил можно рассчитать по формуле [3]:

(7)

где L1-2 – индуктивность цепи, Гн/км;   d0 – диаметр токопроводящей жилы, мм;    – расстояние между центрами жил, мм;    Q (Х) – коэффициент, учитывающий внутреннюю индуктивность токопроводящей жилы.

Значения Q (Х) в зависимости от параметра Х принимаем по данным [3]. Параметр Х рассчитываем по формулам:

– для медных жил; – для алюминиевых жил,где f – частота, Гц.

При расчетах индуктивности кабелей с секторными жилами следует принимать значение эквивалентного диаметра жилы, который равен диаметру круглой жилы, имеющей ту же площадь поперечного сечения, что и секторная жила. Для четырехжильных кабелей среднее расстояние между центрами основных жил:.

Тогда индуктивность в пересчете на одну жилу получим по формуле:

(8)

где L – индуктивность в пересчете на 1 жилу четырехжильного кабеля, мГн/км;   k – коэффициент формы. Для трехжильных кабелей k = 1, для четырехжильного кабеля k = 1,12.

Значение коэффициента Q(Х) в зависимости от сечения токо-проводящей жилы принимают от 0,5 до 1. Как правило, для большинства типов силовых кабелей значение Q(Х) принимают равным 0,5 или 0,75 [5, 6]. Результаты расчета параметров четырехжильных кабелей типа АПвПГ (АПвВГ) на 0,6/1 кВ (производство по ТУ 16.К71-277-98) – в табл. 1.

Особенности расчета одножильных кабелей

При расчете сопротивлений одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией среднего напряжения надо учитывать, что токи в металлических экранах приводят к увеличению эффективного активного сопротивления и снижению индуктивного сопротивления. В этом случае полное сопротивление одножильного кабеля в трехфазной системе (z) можно рассчитать вместо формулы (3) по формуле:

z = R1(1 + y) + jw(L – wMЭ • m2),

(9)

где у – коэффициент потерь энергии в металлическом экране,

(10)

(11)

где RЭ – активное сопротивление металлического экрана, Ом/км;   R1 – активное сопротивление токопроводящей жилы, Ом/км;   МЭ – коэффициент взаимной индуктивности для экранов, мГн/км,

(12)

где dЭ – диаметр металлического экрана, мм.

При расположении одножильных кабелей в плоскости с расстоянием между кабелями, равным диаметру кабеля, значение взаимной индуктивности (МЭ) примерно равно МЭ = 0,322 мГн/км, wМЭ = 0,1 Ом/км. Значение m2МЭ при сечениях экрана до 35 мм2 не более 2% от общей индуктивности кабеля, поэтому его влиянием можно пренебречь. Однако увеличение сопротивления жилы за счет потерь в экране кабеля при сечении токопроводящих жил более 300 мм2 достигает 22,6%, поэтому оно должно учитываться при расчетах полного сопротивления одножильного кабеля.

Результаты расчета параметров одножильного кабеля марки АПвП 6/10 кВ (производство по ТУ 16.К71-335-2004) – в табл. 2.

Таблица 1. Расчетные значения параметров прямой последовательности кабелей марки АПвПГ (АПвВГ) 0,6/1 кВ

Сечение токопроводящих жил, мм22535507095120150185240
Толщина изоляции, мм0,90,91,01,11,11,21,41,61,7
Наружный диаметр, мм242627323539424752
Активное сопротивление при 90 оС, Ом/км1,541,110,8220,5680,4110,3250,2650,2110,162
Индуктивность, мГн/км0,2670,2600,2550,2520,247 0,2460,2470,2480,245
Индуктивное сопротивление, Ом/км0,0830,0820,0800,0790,0760,0770,0760,0780,077

Таблица 2. Расчетные значения параметров кабеля марки АПвП (АПвВ) 6/10 кВ

Сечение жилы, мм225 35 50 70 95120 150 185 240 300 400 500
Сечение экрана, мм2 16 16 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35
Наружный диаметр кабеля, мм 23 24 26 27 29 30 32 33 36 39 42 45
Активное сопротивление при 90оС, Ом/км 1,540 1,110 0,820 0,568 0,410 0,324 0,264 0,210 0,160 0,128 0,0997 0,0776
Активное сопротивление с учетом потерь в экране, Ом/км 1,550 1,120 0,825 0,570 0,414 0,332 0,276 0,222 0,173 0,141 0,118 0,0955
Индуктивное сопротивление при прокладке треугольником, Ом/км 0,163 0,1560,149 0,141 0,136 0,131 0,119 0,117 0,112 0,110 0,104 0,100
Индуктивное сопротивление при прокладке в плоскости, Ом/км 0,230 0,214 0,208 0,199 0,193 0,188 0,176 0,172 0,170 0,167 0,162 0,158

Таблица 3. Расчетные значения параметров нулевой последовательности кабеля марки АПвПГ (АПвВГ) 0,6/1 кВ

Сечение жилы, мм2 25 35 50 70 95 120 150 185 240
Толщина изоляции, мм 0,9 0,9 1,0 1,1 1,1 1,2 1,4 1,6 1,7
Индуктивность (при Q(х) = 0,5), мГн/км 0,282 0,272 0,271 0,263 0,263 0,257 0,260 0,262 0,261
Индуктивное сопротивление, Ом/км 0,0880 0,0852 0,0850 0,0826 0,0826 0,0810 0,0816 0,0822 0,0820
Активное сопротивление жилы при 90 оС, Ом/км 1,54 1,11 0,822 0,568 0,411 0,325 0,265 0,211 0,162
Активная составляющая сопротивления нулевой последовательности (Rez0), Ом/км 2,060 1,790 1,780 1,480 1,220 1,030 0,880 0,735 0,580
Реактивная составляющая сопротивления нулевой последовательности (Imz0), Ом/км 0,490 0,446 0,40 0,367 0,316 0,294 0,282 0,270 0,260

Рис. 3. Схема токов нулевой последовательности в 4-жильном кабеле

Рис. 4. Схема замещения цепи «фаза – нулевая жила»

О сопротивлении нулевой последовательности

Для расчета сопротивлений нулевой последовательности рассмотрим схему токов нулевой последовательности в четырехжильном кабеле, приведенную на рис. 3. Падение напряжения в цепи нулевой последовательности (фаза – нулевая жила) рассмотрим по схеме замещения цепи, приведенной на рис. 4, которая аналогична схеме замещения в [2]:

где U0 – падение напряжения нулевой последовательности;   I0 – ток нулевой последовательности;   z0 – сопротивление нулевой последовательности.

Сопротивление нулевой последовательности будет равно:

z0 = R1 + 3jx0,3 + 3z0,3 ,

(14)

где R1 – активное сопротивление прямой последовательности жилы кабеля, Ом/км;   х0,З – индуктивное сопротивление прямой последовательности: три жилы – нулевой проводник;   z0,З – суммарное сопротивление нулевого проводника (R0) и реактивного сопротивления земли (хЗ).

Значение z0,З можно рассчитать по формуле:

(15)

где R0 - активное сопротивление нулевого проводника, Ом/км.

Активную (Rez0) и реактивную (Imz0) составляющие z0 получим по формулам:

(16)

(17)

Значение реактивного сопротивления х0,З для четырехжильного кабеля можно определить по формуле:

где L0,З – индуктивность прямой последовательности: три жилы – нулевой проводник, которую можно рассчитать по формуле (8).

В расчетах хЗ в соответствии с рекомендациями [4, 5] принимают равным 0,6 Ом/км.

Результаты расчета параметров четырехжильных кабелей марки АПвВГ (АПвПГ) приведены в табл. 3.

Приведенные в таблицах 1–3 параметры силовых кабелей могут быть использованы для практических целей при проектировании кабельных линий.

Нужно обратить внимание на то обстоятельство, что индуктивное сопротивление одножильных кабелей с полиэтиленовой изоляцией в трехфазной сети в значительной мере зависит от взаимного расположения кабелей. Эта зависимость особенно проявляется в случае параллельной прокладки в плоскости двух и более кабелей на одну фазу.

В этом случае при расчете индуктивности по выражению (4) необходимо в качестве среднего расстояния между осями кабелей (ср) использовать среднее геометрическое значение расстояния между осями проложенных совместно кабелей.

Руководствуясь предложенным методом расчета, можно определить сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей для кабелей с пластмассовой изоляцией любого конструктивного исполнения.

При этом дополнительно необходимо учитывать увеличение индуктивности, если кабель содержит металлическую оболочку или броню из стальных лент или других ферромагнитных материалов.

Литература

1. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электропроводках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжения до 1 кВ.2. Ульянов С.А. Короткие замыкания в электрических системах. – М.: Госэнергоиздат, 1949.3. Основы кабельной техники. Уч. пособие для вузов / Под редакцией В.А. Привезенцева. – М.: Энергия, 1975.4. Холодный С.Д., Филиппов М.М., Кричко В.А., Миронов И.А. Расчет токов в оболочках и экранах и их термической стойкости при однофазном двойном замыкании в разветвленной кабельной сети // Электричество. – 2001. – № 8.5. Платонов В.В., Быкадоров В.Ф. Определение мест повреждения на трассе кабельной линии. – М.: Энергоатомиздат, 1993.6. Электротехнический справочник / Под редакцией профессоров МЭИ. Том 2. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

Источник информации:ж. «Новости электротехники», № 4(34), 2005 г.

Источник: http://www.news.elteh.ru

energybk.ucoz.ru

Удельное активное сопротивление кабеля таблица

Оцените работу специалиста!

Page 2

Технический форум

Неактивен

Консультант Технические специалисты

Re: Здравствуйте. Удельное активное и реактивное сопротивление кабелей АВВГ 4х70, 4х95, 4х120. Спасибо!

Здравствуйте! Сопротивление кабелей - активное (20ºС) / индуктивное, Ом/км:АВВГ 4х2,5-1 - 12,1 / 0,116;АВВГ 4х6-1 - 5,11 / 0,101;АВВГ 4х10-1 - 3,08 / 0,099;АВВГ 4х16-1 - 1,91 / 0,095;АВВГ 4х25-1 - 1,20 / 0,091;ВВГ 4х35-1 - 0,524 / 0,088;АВВГ 4х70-1 - 0,443 / 0,082;ВВГ 4х240-1 - 0,0754 / 0,077.

Сообщений 2
Оставить комментарий РСС

Неактивен

Посетитель Гость

Тема: Ответьте, пожалуйста на вопрос: Нормативный срок службы контрольных, силовых и в/в кабелей.

Ответьте, пожалуйста на вопрос: Нормативный срок службы контрольных, силовых и в/в кабелей.

2009-01-19 04:00

Цитировать Сообщение 11

Неактивен

Консультант Moderators

Re: Ответьте, пожалуйста на вопрос: Нормативный срок службы контрольных, силовых и в/в кабелей.

Срок службы контрольных кабелей не менее 15 лет при прокладке в земле и не менее 25 лет при прокладке в помещениях, силовых кабелей с бумажнопропитанной, ПВХ и СПЭ изоляцией- не менее 30 лет.

2009-01-19 04:00

Цитировать Сообщение 12

cable.ru

3.5. Погонные (удельные) параметры линий

Погонное (удельное) (на единицу длины) активное сопротивление rо при частоте 50 Гц и обычно применяемых сечениях алюминиевых или медных проводов и жил кабелей можно принять равным погонному омическому сопротивлению. Явление поверхностного эффекта начинает заметно сказываться только при сечениях порядка 500 мм2.

Активное сопротивление – это сопротивление при протекании по проводнику переменного тока, омическое - это сопротивление при протекании по тому же проводнику постоянного тока. Для сталеалюминиевых проводов явление поверхностного эффекта также незначительно и может не учитываться.

Значительное влияние на активное сопротивление оказывает температура материала проводников, которая зависит от температуры окружающей среды и тока нагрузки.

Погонные (удельные) реактивные (индуктивные) сопротивления фаз линий в общем случае получаются разными. Они определяются взаимным расположением фаз и геометрическими параметрами. При расчетах симметрических рабочих режимов пользуются средними значениями (независимо от транспозиции фаз линии).

Задания для самостоятельной работы:

1. Выбор трансформаторов.

2. Ме­тоды определения параметров сети при различных конструктивных исполнениях, номи­нальных напряжениях и назначениях в составе ЭЭС.

3. Изучение удельных параметров проводов ЛЭП, кабельных линий, а именно воздействия на них температуры окружающей среды.

4. Составление принципиальной электрической схемы сети: генератор-двухобмоточный трансформатор-линия- двухобмоточный трансформатор-нагрузка.

Лекция 4. Схемы замещения ЛЭП. Определение параметров схемы замещения ЛЭП.

Линия электрической сети теоретически рассматривается состоящей из бесконечно большого количества равномерно распределенных вдоль нее активных и реактивных сопротивлений и проводимостей.

Точный учет влияния распределенных сопротивлений и проводимостей сложен и необходим при расчетах очень длинных линий, которые в этом курсе не рассматривается.

На практике ограничиваются упрощенными методами расчета, рассматривая линию с сосредоточенными активными и реактивными сопротивлениями и проводимостями.

Для проведения расчетов принимают упрощенные схемы замещения линии, а именно: П-образную схему замещения, состоящую из последовательно соединенных активного (rл) и реактивного (xл) сопротивлений. Активная (gл) и реактивная (емкостная) (bл) проводимости включены в начале и конце линии по 1/2.

Рис. 4.1. П-образная схема замещения характерна для воздушных ЛЭП напряжением 110-220 кВ длиной до 300-400 км.

Активное сопротивление определяется по формуле

,

где rо – удельное сопротивление Ом/км при tо провода + 20о ,

l – длина линии, км

Активное сопротивление проводов и кабелей при частоте 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивлению. Не учитывается явление поверхностного эффекта.

Удельное активное сопротивление rо для сталеалюминиевых и других проводов из цветных металлов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения.

Для стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным эффектом. Для них rо зависит от сечения и протекающего тока и находится по таблицам.

При температуре провода, отличной от 20о С сопротивление линии уточняется по соответствующим формулам.

Реактивное сопротивление определяется:

,

где

xо - удельное реактивное сопротивление Ом/км. Удельные индуктивные сопротивления фаз ВЛ в общем случае различны (об этом уже говорилось).

При расчетах симметричных режимов используют средние значения xо :

(1),

где rпр - радиус провода, см;

Дср - среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяется следующим выражением:

,

Где Дав, Двс, Дса - расстояния между проводами соответствующих фаз А, В, С.

Например, при расположении фаз по углам равностороннего треугольника со сторонойД, среднегеометрическое расстояние равно Д.

Дав=Двс=Дас=Д

При расположении проводов ЛЭП в горизонтальном положении:

Дав=Двс=Д

Дас=2Д

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение Х0 из-за влияния второй цепи зависит от расстояния между цепями. Отличие Х0 одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5-6% и не учитывается в практических расчетах.

В линиях электропередач при (иногда и при напряжении 110 и 220 кВ) провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов.

Рис. 4.2. Пример участка ВЛ с расщеплением провода одной фазы на три провода: подвешивают одновременно несколько проводов на фазу.

Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса. В выражении для Х0:

(1)

вместо rпр используется

,

где rэк - эквивалентный радиус провода, см;

аср - среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы, см;

nф- число проводов в одной фазе.

Для линии с расщепленными проводами последнее слагаемое в формуле 1 уменьшается в nф раз, т.е. имеет вид .

Удельное активное сопротивление фазы линии с расщепленными проводами определяются так : r0= r0пр / nф ,

Где r0пр - удельное сопротивление провода данного сечения, определенное по справочным таблицам. Для сталеалюминиевых проводов Х0 определяется по справочным таблицам, в зависимости от сечения, для стальных в зависимости от сечения и тока.

studfiles.net

Удельное индуктивное сопротивление линии. Активное сопротивление

Схемы замещения ЛЭП постоянного тока могут рассматриваться как частный случай схем замещения ЛЭП переменного тока при Х = 0 и b = 0.

Размещено 10.01.2012 (актуально до 10.04.2013)

Линия электрической сети теоретически рассматривается состоящей из бесконечно большого количества равномерно распределенных вдоль нее активных и реактивных сопротивлений и проводимостей.

Точный учет влияния распределенных сопротивлений и проводимостей сложен и необходим при расчетах очень длинных линий, которые в этом курсе не рассматривается.

На практике ограничиваются упрощенными методами расчета, рассматривая линию с сосредоточенными активными и реактивными сопротивлениями и проводимостями.

Для проведения расчетов принимают упрощенные схемы замещения линии, а именно: П-образную схему замещения, состоящую из последовательно соединенных активного (r л) и реактивного (x л) сопротивлений. Активная (g л) и реактивная (емкостная) (b л) проводимости включены в начале и конце линии по 1/2.

П-образная схема замещения характерна для воздушных ЛЭП напряжением 110-220 кВ длиной до 300-400 км.

Активное сопротивление определяется по формуле:

r л =r о ∙l,

где r о – удельное сопротивление Ом/км при t о провода + 20 о, l – длина линии, км.

Активное сопротивление проводов и кабелей при частоте 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивлению. Не учитывается явление поверхностного эффекта.

Удельное активное сопротивление r о для сталеалюминиевых и других проводов из цветных металлов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения.

Для стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным эффектом. Для них r о зависит от сечения и протекающего тока и находится по таблицам.

При температуре провода, отличной от 20 о С сопротивление линии уточняется по соответствующим формулам.

Реактивное сопротивление определяется:

x л =x о ∙l,

где x о - удельное реактивное сопротивление Ом/км.

Удельные индуктивные сопротивления фаз ВЛ в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения x о:

где r пр - радиус провода, см;

Д ср - среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяется следующим выражением:

Д ср =(Д АВ Д АВ Д СА) 1/3

Где Д АВ, Д АВ, Д СА - расстояния между проводами соответствующих фаз А, В, С.

Например, при расположении фаз по углам равностороннего треугольника со стороной Д, среднегеометрическое расстояние равно Д.

Д АВ =Д ВС =Д СА =Д

При расположении проводов ЛЭП в горизонтальном положении:

Д АВ =Д ВС =Д

Д СА =2Д

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение Х 0 из-за влияния второй цепи зависит от расстояния между цепями. Отличие Х 0 одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5-6% и не учитывается в практических расчетах.

В линиях электропередач при U ном ≥330 кВ (иногда и при напряжении 110 и 220 кВ) провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса. В выражении для Х 0:

X о =0,144lg(Д ср /r пр)+0,0157 (1)

вместо r пр используется

r эк =(r пр a ср пф-1) 1/пФ,

где r эк - эквивалентный радиус провода, см;

а ср - среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы, см;

n ф - число проводов в одной фазе.

Для линии с расщепленными проводами последнее слагаемое в формуле 1 уменьшается в n ф раз, т.е. имеет вид 0,0157/n ф.

Удельное активное сопротивление фазы линии с расщепленными проводами определяются так:

r 0 =r 0пр /n ф,

где r 0пр - удельное сопротивление провода данного сечения, определенное по справочным таблицам.

Для сталеалюминиевых проводов Х 0 определяется по справочным таблицам, в зависимости от сечения, для стальных в зависимости от сечения и тока.

Активная проводимость (g л) линии соответствует двум видам потерь активной мощности:

1) от тока утечки через изоляторы;

2) потери на корону.

Токи утечки через изоляторы (ТФ-20) малы и потерями в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздух вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение - корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Наиболее радикальными средствами уменьшения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода, для линий высокого напряжения (330 кВ и выше) использование расщепления проводов. Иногда можно использовать так называемый системный способ уменьшения потерь мощности на корону. Диспетчер уменьшает напряжение в линии до определенной величины.

В связи с этим задаются наименьшие допустимые сечения по короне:

150 кВ - 120 мм 2 ;

220 кВ - 240 мм 2 .

Коронирование проводов приводит:

К снижению КПД,

К усиленному окислению поверхности проводов,

К появлению радиопомех.

При расчете установившихся режимов сетей до 220 кВ активная проводимость практически не учитывается.

В сетях с U ном ≥330 кВ при определении потерь мощности при расчете оптимальных режимов, необходимо учитывать потери на корону.

Емкостная проводимость (в л) линии обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод - земля и определяется следующим образом:

в л =в 0 l,

где в 0 - удельная емкостная проводимость См/км, которая может быть определена по справочным таблицам или по следующей формуле:

в 0 =7,58∙10- 6 /lg(Д ср /r пр) (2),

где Д ср - среднегеометрическое расстояние между проводами фаз; r пр - радиус провода.

Для большинства расчетов в сетях 110-220 кВ ЛЭП (линия электропередачи) представляется более простой схемой замещения:

Иногда в схеме замещения вместо емкостной проводимости в л /2 учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий (зарядная мощность).

Половина емкостной мощности линии, МВАр, равна:

Q C =3I c U ф =3U ф в 0 l/2=0,5V 2 в л,(*),

где U ф и U – соответственно фазное и междуфазное (линейное) напряжения, кВ;

I с - емкостный ток на землю:

Ic=U ф в л /2

Из выражения для Q C (*) следует, что мощность Q C , генерируемая линий сильно зависит от напряжения. Чем выше напряжение, тем больше емкостная мощность.

Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность (Q C) можно не учитывать, тогда схема замещения примет следующий вид:

Для линий с U ном ≥330 кВ при длине больше 300-400 км учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии.

Кабельные линии электропередачи представляют такой же П-образной схемой замещения как и ВЛ.

Удельные активные и реактивные сопротивления r 0 , х 0 определяют по справочным таблицам, так же как и для ВЛ.

Из выражения для X 0 и в 0:

X о =0,144lg(Д ср /r пр)+0,0157

в 0 =7,58∙10 -6 /lg(Д ср /r пр)

видно, что X 0 уменьшается, а в 0 растет при сближении разных проводов.

Для кабельных линий расстояние между проводами фаз значительно меньше, чем для ВЛ и Х 0 очень мало.

При расчетах режимов КЛ (кабельных линий) напряжением 10кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление.

Емкостный ток и Q C в кабельных линиях больше чем в ВЛ. В кабельных линиях (КЛ) высокого напряжения учитывают Q C , причем удельную емкостную мощность Q C0 кВАр/км можно определить по таблицам в справочниках.

Активную проводимость (g л)учитывают для кабелей 110 кВ и выше.

Удельные параметры кабелей X 0 , а также Q C0 приведенные в справочных таблицах ориентировочны, более точно их можно определить по заводским характеристикам кабелей.

В большинстве случаев можно полагать, что параметры линии электропередачи (активное и реактивное сопротивления, активная и емкостная проводимости) равномерно распределены по ее длине. Для линии сравнительно небольшой длины распределенность параметров можно не учитывать и использовать сосредоточенные параметры: активное и реактивное сопротивления линии Rл и Xл, активную и емкостную проводимости линии Gл и Bл.

Воздушные линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше длиной до 300 - 400 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рис.3.1).

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

Rл=roL,(3.1)где

ro - удельное сопротивление, Ом/км, при температуре провода +20°С;

L - длина линии, км.

Удельное сопротивление г0 определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения. При температуре провода, отличной от 200С, сопротивление линии уточняется.

Реактивное сопротивление определяется следующим образом:

Xл=xoL, (3.2)

где xo - удельное реактивное сопротивление, Ом/км.

Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной линии в общем случае различны. При расчетах симметричных режимов используют средние значения xo:

где rпр – радиус провода, см;

Dср – среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяемое следующим выражением:

где Dab, Dbc, Dca – расстояния между проводами соответственно фаз a, b, c, рис.3.2.

При размещении параллельных цепей на двухцепных опорах потокосцепление каждого фазного провода определяется токами обеих цепей. Изменение xo из-за влияния второй цепи в первую очередь зависит от расстояния между цепями. Отличие xo одной цепи при учете и без учета влияния второй цепи не превышает 5-6 % и не учитывается при практических расчетах.

В линиях электропередачи при Uном ³ ЗЗ0кВ провод каждой фазы расщепляется на несколько (N) проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса. Эквивалентный радиус расщепленной фазы:

где a – расстояние между проводами в фазе.

Для сталеалюминиевых проводов xo определяется по справочным таблицам в зависимости от сечения и числа проводов в фазе.

Активная проводимость линии Gл соответствует двум видам потерь активной мощности: от тока утечки через изоляторы и на корону.

Токи утечки через изоляторы малы, поэтому потерями мощности в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях напряжением 110кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности провода возрастает и становится больше критической. Воздух вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свечение - корону. Короне соответствуют потери активной мощности. Наиболее радикальным средством снижения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода. Наименьшие допустимые сечения проводов воздушных линий нормируются по условию образования короны: 110кВ - 70 мм2; 220кВ -240 мм2; 330кВ –2х240 мм2; 500кВ – 3х300 мм2; 750кВ – 4х400 или 5х240 мм2.

При расчете установившихся режимов электрических сетей напряжением до 220кВ активная проводимость практически не учитывается. В сетях с Uном³ЗЗ0кВ при определении потерь мощности и при расчете оптимальных режимов необходимо учитывать потери на корону:

DРк = DРк0L=U2g0L,3.6)

где DРк0 - удельные потери активной мощности на корону, g0 - удельная активная проводимость.

Емкостная проводимость линии Bл обусловлена емкостями между проводами разных фаз и емкостью провод - земля и определяется следующим образом:

где bо - удельная емкостная проводимость, См/км, которая может быть определена по справочным таблицам или по следующей формуле:

Для большинства расчетов в сетях 110-220 кВ линия электропередачи обычно представляется более простой схемой замещения (рис.3.3,б). В этой схеме вместо емкостной проводимости (рис.3.3,а) учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий. Половина емкостной (зарядной) мощности линии, Мвар, равна:

UФ и U – фазное и междуфазное напряжение, кВ;

Ib – емкостный ток на землю.

Рис. 3.3. Схемы замещения линий электропередачи:

а, б - воздушная линия 110-220-330 кВ;

в - воздушная линия Uном £35 кВ;

г -кабельная линия Uном£10 кВ

Из (3.8) следует, что мощность Qb, генерируемая линией, сильно зависит от напряжения. Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже емкостную мощность можно не учитывать (рис.3.3, в). Для линий Uном ³ ЗЗ0 кВ при длине более 300-400 км учитывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии. Схема замещения таких линий – четырехполюсник.

Кабельные линии электропередачи также представляют П-образной схемой замещения. Удельные активные и реактивные сопротивления ro, xo определяют по справочным таблицам, так же как и для воздушных линий. Из (3.3), (3.7) видно, что xo уменьшается, а bo растет при сближении фазных проводников. Для кабельных линий расстояния между проводниками значительно меньше, чем для воздушных, поэтому xo мало и при расчетах режимов для кабельных сетей напряжением 10 кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление (рис.3.3, г). Емкостный ток и зарядная мощность Qb в кабельных линиях больше, чем в воздушных. В кабельных линиях высокого напряжения учитывают Qb (рис.3.3, б). Активную проводимость Gл учитывают для кабелей 110 кВ и выше.

3.2. Потери мощности в линиях

Потери активной мощности в ЛЭП делятся на потери холостого хода DРХХ (потери на корону) и нагрузочные потери (на нагрев проводов) DРН:

В линиях потери реактивной мощности тратятся на создание магнитного потока внутри и вокруг провода

Параметры фаз линий электропередач равномерно распределены по ее длине, т.е. линия электропередачи представляет собой цепь с равномерно распределенными параметрами. Точный расчет схемы, содержащей такую цепь, приводит к сложным вычислениям. В связи с этим при расчете линий электропередач в общем случае применяют упрощенные “Т” и “П” -образные схемы замещения с сосредоточенными параметрами (рисунок №1). Погрешности электрического расчета линии при “Т” и “П”- образной схемах замещения примерно одинаковы. Они зависят от длины линии.

Допущения о сосредоточенности реального равномерно распределенных параметров по длине ЛЭП справедливо при протяженности воздушных линий (ВЛ), не превышающей 300-350 км, а для кабельных линий (КЛ) 50-60 км. Для ЛЭП большой длины применяют различные способы учеты распределенности их параметров.

Размерность схемы ЭС и, соответственно, системы моделирующих уравнений определяется числом схемы. Поэтому в практических, расчетах, в особенности с использованием ЭВМ, чаще используют “П” - образную схему замещения, имеющую одно преимущество – меньшую в 1,5 раза размерность схемы в сопоставлении с моделированием ЛЭП “Т” - образной схемой. Поэтому дальнейшее изложение будет вестись применительно к “П” - образной схеме замещения ЛЭП.

Выделим в схемах замещения продольные элементы – сопротивления ЛЭП Z=R+jX и поперечные элементы – проводимости Y=G+jB (рисунок №2). Значения указанных параметров для ЛЭП определяются по общему выражению

где П { R 0 ,X 0 ,g 0 ,b 0 } – значение продольного или поперечного параметра, отнесенного к 1 км линии протяженностью L, км. Иногда эти параметры именуются погонными.

Для ЛЭП конкретного исполнения и класса напряжение используют частичные случаи этих схем в зависимости от физического проявления и величины (значения) соответствующего параметра. Рассмотрим краткую суть этих параметров.

Активное сопротивление обуславливает нагрев проводов (тепловые потери) и зависит от материала токоведущих проводников и их сечения. Для линий с проводами небольшого сечения, выполняемых цветным металлом (алюминий, медь), активное сопротивление принимают равным омическому (сопротивлению постоянному току), поскольку проявление поверхностного эффекта при промышленных частотах 50-60 Гц незаметно (около 1%). Для проводников большого сечения (500 мм 2 и более) является поверхностного эффекта при промышленных частотах значительно.

Активное сопротивление линии определяется по формуле, Ом/км,

где; – удельное активное сопротивление материала провода, Ом мм 2 /км; F- сечение фазного провода (жилы), мм 2 . Для технического алюминия в зависимости от его марки можно принять; = 29,5-31,5 Оммм 2 /км, для меди;=18-19 Оммм 2 /км.

Активное сопротивление не остается постоянным. Оно зависит от температуры провода, которая определяется температурой окружающего воздуха (среды), скорость ветра и значением проходящего по проводу тока.

Омическое сопротивление упрощенно можно трактовать как препятствие направленному движению зарядов узлов кристаллической решетки материала проводника, совершающих колебательные движения около равновесного состояния. Интенсивность колебаний и, соответственно, омическое сопротивление возрастают с ростом температуры проводника.

Зависимость активного сопротивления от температуры провода t определяется в виде

где - нормативное значение сопротивления R 0 , рассчитываются по формуле №2, при температуре проводника t= 20 0 С; α-темпиратурный коэффициент электрического сопротивления, Ом/град (для медных, алюминиевых и сталеалюминевых проводов α=0,00403, для стальных α=0,00455).

Трудность уточнения активного сопротивления линий по формуле №3 заключается в том, что температура провода, зависящая от токовой нагрузки и интенсивности охлаждения, может заметно превышать температуру окружающей среды. Необходимость такого уточнения может возникнуть при расчете сезонных электрических режимов.

При расщеплении фазы ВЛ на n одинаковых проводов в выражении №2 необходимо учитывать суммарное сечение проводов фазы:

Индуктивное сопротивление обусловлено магнитным полем, возникающим вокруг и внутри проводника при протекании по нему тока. В проводнике наводится ЭДС самоиндукции, направленная в соответствии с принципом Ленца, противоположно ЭДС источника

Противодействие которое оказывает ЭДС самоиндукции изменению ЭДС источника, и обуславливает индуктивное сопротивление проводника. Чем больше изменение потокосцепление , определяемое частотой тока;f (скоростью изменения тока di/dt), и величина индуктивности фазы L , зависящая от конструкции (разветвленности) фазы и трехфазной ЛЭП в целом, тем больше индуктивное сопротивление элемента Х=ωL. То есть для одной и той же линии (или просто электрической катушки) с ростом частоты питающего тока f индуктивное сопротивление увеличивается. Естественно, что при нулевой частоте (;f=0), например, в сетях постоянного тока, индуктивное сопротивление ЛЭП отсутствует.

На индуктивное сопротивление фаз многофазных ЛЭП оказывает влияние также взаимное расположение фазных проводов (жил). Кроме ЭДС самоиндукции, в каждой фазу наводится противодействующая ей ЭДС взаимоиндукции. Поэтому при симметричном расположении фаз, например, по вершинам равностороннего треугольника, результирующая противодействующая ЭЛС во всех фазах одинакова, а следовательно, одинаковы пропорциональные ей индуктивные сопротивления фаз. При горизонтальном расположении фазных проводов потокосцепления фаз неодинаково, поэтому индуктивные сопротивления фазных проводов отличаются друг от друга. Для достижения симметрии (одинаковости) параметров фаз на специальных опорах выполняют транспозицию (перестановку) фазных проводов.

Индуктивное сопротивление, отнесенное к 1 км линии, определяется по эмпирической формуле, Ом/км,

(5)

Если принять частоту тока 50 Гц, то при указанной частоте;f=314 рад/с для проводов из цветных металлов (μ=1) получим, Ом/км,

(6)

а при частоте 60Гц соответственно (ω=376,8 рад/с), Ом/км

(7)

При сближении фазных проводов влияние ЭДС взаимоиндукции возрастает, что приводит к уменьшению индуктивного сопротивления ЛЭП. Особенно заметно снижение индуктивного сопротивления (в 3-5 раз) в кабельных линиях. Разработаны компактные ВЛ высокого и сверхвысокого напряжения повышенной пропускной способности со сближенными на 25-20% индуктивным сопротивлением.

Величина среднегеометрического расстояния между фазными проводами (жилами), м,

(8)

зависит от расположения фазных проводов (шин). Фазы ВЛ могут располагаться горизонтально или по вершинам треугольника, фазные шины токопроводов в горизонтальной или вертикальной плоскости, жилы трехжильного кабеля – по вершинам равностороннего треугольника. Значения D ср и r пр должны иметь одинаковую размерность.

При отсутствии справочных данных фактический радиус многопроволочных проводов r пр можно определить по суммарной площади сечения токоведущей и стальной части провода, увеличив его с учетом скручивания на 15 – 20 %, т.е.

(9)

Отметим, что индуктивное сопротивление состоит из двух составляющих: внешней и внутренней. Внешнее индуктивное сопротивление определяется внешними магнитным потоком, образованным вокруг проводов, и значениями D СР и r ПР. Естественно, что с уменьшением расстояния между фазами растет влияние ЭДС взаимоиндукции и индуктивное сопротивление снижается, и наоборот. У кабельных линий с их малыми расстояниями между токоведущими жилами (на два порядка меньше, чем в ВЛ) индуктивное сопротивление значительно (в 3-5 раз) меньше, чем у воздушных. Для определения Х 0 кабельных линий формулы №5 и №6 не применяют, так как они не учитывают конструктивных особенностей кабелей.

Поэтому при расчетах пользуются заводскими данными об индуктивном сопротивлении кабелей. Внутреннее индуктивное сопротивление определяется внутренним потоком, замыкающимся в проводах.

Для стальных проводов его значение находится в зависимости от токовой нагрузки и дается в справочной литературе.

Таким образом, активное сопротивление ЛЭП зависит от материала, сечения и температуры провода. Зависимость обратно пропорциональна сечению провода, ярко выражена при малых сечениях, когда R 0 имеет большие значения, и мало заметна при больших сечениях проводов. Индуктивное сопротивление ЛЭП определяется исполнением линий, конструкцией фазы и практически не зависит от сечения проводов (значение lg(D СР /r ПР)≈const).

Емкостная проводимость обусловлена емкостями между фазами, фазными проводами (жилыми)и землей. В схеме замещения ЛЭП используется расчетная (рабочая) емкость плеча эквивалентной звезды, полученной из преобразования треугольника проводимостей в звезду (рисунок №3, в).

В практических расчетах рабочую емкость трехфазной ВЛ одним проводом на единицу длины (Ф/км)определяют по формуле

(10)

Рабочая емкость кабельных линий существенно выше емкости ВЛ, так как жилы очень близких друг и заземленным металлическими оболочкам. Кроме того диэлектрическая проницаемость кабельной изоляции значительно больше единицы – диэлектрической проницаемость воздуха. Большое разнообразие конструкций кабеля, отсутствие их геометрических размеров усложняет определение ее рабочей емкости, в связи с чем на практике пользуются данными эксплуатационных или заводских замеров.

Емкостная проводимость ВЛ и КЛ, См/км, определяется по общей формуле

Таблица №1 рабочая емкость С 0 (10 -6), Ф/км, трехжильных кабелей с поясной изоляцией

Напряжение, кВ

Сечение жилы, мм 2

С учетом выражения №10, (а) для воздушной линии при частоте тока 50 Гц имеем, См/км,

(11)

а для ВЛ с частотой питающего напряжения 60 Гц получим, См/км,

(12)

Емкостная проводимость зависит от конструкции кабеля и указывается заводом-изготовителем, но для ориентировочных расчетов она может быть оценена по формуле №11.

Под действием приложенного к линии напряжения через емкости линий проектируются емкостные (зарядные) токи. Тогда расчетное значение емкостного тока на единицу длины, кА/км,

(13)

и отвечающая ему зарядная мощность трехфазной ЛЭП, Мвар/км,

зависят от напряжения в каждой точке.

Значение зарядной мощности для всей ЛЭП определяется через действительные (расчетные) напряжения начала и конца линии, Мвар,

либо приближенно по номинальному напряжению линии

Для кабелей 6-35 кВ с бумажной изоляцией и вязкой пропиткой известны генерации реактивной мощности q 0 на один километр линии, с учетом которой общая генерация КЛ определится в виде

ЛЭП с поперечной емкостной проводимостью, потребляющая из сети опережающий напряжение емкостной ток, следует рассматривать как источник реактивной (индукционной) мощности, чаще называемой зарядной. Имея емкостной характер, зарядная мощность уменьшает индуктивную составляющую нагрузки, передаваемой по линии к потребителю.

В схемах замещения ВЛ, начиная с номинального напряжения 110 кВ, и в КЛ-35 кВ и более следует учитывать поперечные ветви (шунты) в виде емкостных проводимостей В с, или генерируемых мощностей Q C .

Расстояние между фазами ЛЭП в каждом классе напряжения, особенно для ВЛ, практически одинаково, что и определяет неизменность результирующего потокосцепления фаз и емкостного эффекта линий, Поэтому для ВЛ традиционного исполнения (без глубокого расщепления фаз и специальных конструкций опор) реактивные параметры мало зависят от конструктивных характеристик линии, так как отношение расстояний между фазами и сечения (радиуса) проводов практически неизменны, что в приведенных формулах отражено логарифмической функцией.

При выполнении фаз ВЛ 35-220 кВ одиночными проводами их индуктивное сопротивление в узких пределах: Х 0 =(0,40-0,44)Ом/км, а емкостная проводимости лежит в пределах b 0 =(2.6-2.8)10 -6 См/км. Влияние изменения площади сечения (радиуса) жил кабеля на Х 0 более заметно, чем в ВЛ. Поэтому для КЛ имеем более широкое изменение индуктивного сопротивления: Х 0 ≈(0,06-0,15) Ом/км. Для кабельных линий всех марок и сечений напряжением 0,38-10 кВ индуктивное сопротивление лежит в более узком интервале (0,06-0,1 Ом/км) и определяется из таблиц физико-технических данных кабелей.

Среднее значение зарядной мощности на 100 км для ВЛ 110 кВ составляет около 3,5 Мвар, для 220 кВ – 13,5 Мвар, для ВЛ 500 кВ-95 Мвар.

Учет этих показателей позволяет исключить значительные ошибки при расчете параметров линий или использовать указанные параметры в приближенных расчетах, например для оценки по реактивным параметрам ВЛ ее протяженности (км) в виде

Активная проводимость обусловлена потерями активной мощности ΔР из-за несовершенства изоляции (утечки по поверхности изоляторов, токов проводимости (смещения) в материале изолятора) и ионизации воздуха вокруг проводника вследствие коронного разряда. Удельная активная проводимость определяется по общей формуле шунта, См/км,

где U ном –номинальное напряжение ЛЭП в кВ.

Потери в изоляции ВЛ незначительны, и явление коронирования в ВЛ возникает только при превышении напряженности электрического поля у поверхности провода кВ МАКС /см:

критическая величина около 17-19 кВ/см. Такие условия для коронирования возникают в ВЛ 110 кВ и более высокого напряжения.

Коронирование и следовательно, потери активной мощности сильно зависят от напряжения ВЛ, радиуса провода, атмосферных условий и состояния поверхностности провода. Чем больше рабочее напряжение и меньше радиус проводов, тем больше напряженность электрического поля. Ухудшающие атмосферных условий (высокая влажность воздуха, мокрый снег, изморозь на поверхности проводов), заусеницы, царапины также способствуют росту напряженности электрического поля и, соответственно, потерь активной мощности на короникование. Коронный разряд вызывает помехи на радио и телевизионный прием, коррозию поверхности проводов ВЛ.

Для снижения потерь на корону до экономически приемлемого уровня правилами устройства электроустановок (ПУЭ) установлены минимальные сечения (диаметры) проводов. Например, для ВЛ 110кВ-АС 70 (11,8 мм), для ВЛ 220 кВ- АС 240 (21,6мм).

Потери мощьности на коронирование учитывают при моделировании ВЛ с номинальными напряжением 330 кВ и более.

В КЛ под влиянием наибольшей напряженности находятся слои поясной изоляции у поверхности жил кабеля. Чем больше рабочее напряжение кабеля, тем заметнее токи утечки через материалы изоляции и нарушение ее диэлектрических свойств. После характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь tg δ, принимаемым по данным завода-изготовителя.

Активная проводимость кабеля на единицу длинны

(20)

и соответствующий ток утечки в изоляции кабеля, А,

(21)

Тогда диэлектрические потери в материале изоляции КЛ, МВт,

Их следует учитывать для КЛ с номинальным напряжением 110 кВ и выше.

levevg.ru

Активные и реактивные сопротивления кабелей

Want create site? Find Free WordPress Themes and plugins.

Сечение жилы, мм2

Активное сопротивление

при 20 °С, Ом/км, жилы

Индуктивное сопротивление,

Ом/км, кабеля напряжением, кВ

алюминиевой медной 1 6 10 20
10 2,94 1,79 0,073 0,11 0,122
16 1,84 1,12 0,068 0,102 0,113
25 1,17 0,72 0,066 0,091 0,099 0,135
35 0,84 0,51 0,064 0,087 0,095 0,129
50 0,59 0,36 0,063 0,083 0,09 0,119
70 0,42 0,256 0,061 0,08 0,086 0,116
95 0,31 0,19 0,06 0,078 0,083 0,110
120 0,24 0,15 0,06 0,076 0,081 0,107
150 0,2 0,12 0,059 0,074 0,079 0,104
185 0,16 0,1 0,059 0,073 0,077 0,101
240 0,12 0,07 0,058 0,071 0,075
Did you find apk for android? You can find new Free Android Games and apps.

Предыдущая запись

Цифровой мультиметр Mastech M838

Следующая запись

Базовые марки силовых кабелей 0,66 — 6 кВ

radioschema.ru

el-cab.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта