Эксплуатационные характеристики режимов работы кабелей 6-220 кВ

Максимилиан Кавтаськин

Эксплуатационные характеристики режимов работы кабелей 6-220 кВ

В ВКР рассмотрены: симметричные и несимметричные режимы работы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена; вопросы соединения и заземления экранов трехфазных групп однофазных кабелей 6-220 кВ; предоставлены расчетные формулы для определения токов, напряжений и основных электрических параметров кабелей; составлено приложение, включающее в себя рассчитанные геометрические и электрические параметры кабелей отечественного производства фирмы АББ-Москабель.

Энергетика

Дипломы

Вуз: Самарский государственный технический университет (СамГТУ)

ID: 5f3933c1cd3d3e0001bac954

UUID: db92ca00-c1f1-0138-1b40-0242ac180006

Язык: Русский

Опубликовано: почти 4 года назад

Просмотры: 21

10.42

Максимилиан Кавтаськин

Самарский государственный технический университет (СамГТУ)

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 1,8 МБ

Поделиться работой

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный технический университет» Факультет Электротехнический Кафедра Автоматизированные электроэнергетические системы Заведующий кафедрой Кротков Е.А. (подпись) (ФИО) «___» ____________ 2020 г. Выпускная квалификационная работа Пояснительная записка СамГТУ 13.03.02.01.13.02.12.02 ПЗ Обучающегося Кавтаськина Максимилана Анатольевича , электротехнический факультет, 4 курс, группа №2 (фамилия, имя, отчество, факультет, курс, группа) 130302 – Электроэнергетика и электротехника, профиль – Электроэнергетические системы и сети (код, направление подготовки (специальности), направленность (профиль) образования) На тему: «Эксплуатационные характеристики режимов работы кабелей 6÷220 кВ» (полное наименование темы в соответствии с приказом об утверждении тем ВКР) Обучающийся 4-ЭТФ-2 Кавтаськин М.А. (курс, факультет, номер группы, подпись, дата, фамилия, инициалы) Руководитель работы профессор, д.т.н. Гольдштейн В.Г. (должность, ученая степень, звание, подпись, дата, фамилия, инициалы) Консультант по экономике доцент, к.э.н. Пронина Н.Н. (должность, ученая степень, звание, подпись, дата, фамилия, инициалы) Консультант по охране труда доцент, к.п.н. Моссоулина Л.А. (должность, ученая степень, звание, подпись, дата, фамилия, инициалы) Нормоконтролер доцент, к.т.н. (должность, ученая степень, звание, подпись, дата, фамилия, инициалы) Самара 2020 г. Гудков А.В.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет» Электротехнический факультет Кафедра «Автоматизированные электроэнергетические системы» ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ СамГТУ 130302.01.13.02.012.01 ТЗ Студенту Кавтаськину Максимилиану Анатольевичу, 4-ЭТФ-2 (фамилия, имя, отчество, курс, факультет, группа) Вид работы: бакалаврская работа Тема: Эксплуатационные характеристики режимов работы кабелей 6-220 кВ (полное название темы квалификационной работы в соответствии с приказом об утверждении тематики ВКР) Перечень подлежащих исследованию, разработке, проектированию вопросов по базовой части работы: Наименование вопроса 1. Вводная часть 2. Режимы эксплуатации кабелей с изоляцией из СПЭ 3. Расчеты режимов работы КПИ 6 ÷ 35 кВ 4. Расчеты режимов работы КПИ 110 ÷ 220 кВ 5. Исследование результатов Результаты освоения ОПОП ДПК-1, ОПК-1, ОК-7, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4 ДПК-1, ОПК-1, ОК-7, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4 ДПК-1, ОПК-1, ОК-7, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4 ДПК-1, ОПК-1, ОК-7, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4 ДПК-1, ОПК-1, ОК-7, ПК-1, ПК-2, ПК-3, ПК-4 Перечень запланированных образовательной программой результатов обучения: Компетенция ДПК-1 ОПК-1 ОК-7 ПК-1 ПК-2 ПК-3 ПК-4 Расшифровка компетенции Готовность с помощью расчетов и измерений определять параметры и осваивать новое оборудование объектов профессиональной деятельности (научноисследовательской деятельности). Способность осуществлять поиск, хранение, обработку и анализ информации из различных источников и баз данных, представлять ее в требуемом формате с использованием информационных, компьютерных и сетевых технологий. Способность работать в коллективе, толерантно воспринимать социальные, этнические, конфессиональные и культурные различия. Способность участвовать в планировании, подготовке и выполнении типовых экспериментальных исследований по заданной методике. Способность обрабатывать результаты эксперимента. Способность принимать участие в проектировании объектов профессиональной деятельности в соответствии с техническим заданием и нормативно-технической документацией, соблюдая различные технические, энергоэффективные и экологические требования. Способность производить обоснование проектных решений.

Перечень презентационного материала – 11 стр. А1 Консультанты по разделам ВКР: 1. Консультант по экономике доцент, к.э.н. Пронина НН 2. Консультант по охране труда доцент, к.п.н. Моссоулина Л.А. Нормоконтролер доцент, к.т.н. Гудков А.В. Дата выдачи задания: «_____»______________2020 г. Задание согласовано и принято к исполнению. Руководитель Гольдштейн В.Г. (Фамилия И.О.) д.т.н., профессор (уч.степень, уч.звание) _________________________ (подпись, дата) Студент Кавтаськин М.А. (Фамилия И.О.) 4-ЭТФ-2 (курс, факультет, группа) _________________________ (подпись, дата) Тема утверждена приказом СамГТУ №_________от «____»_____________2020 г.

РЕФЕРАТ Выпускная квалификационная работа выполнена на тему: «Эксплуатационные характеристики режимов работы кабелей 6-220 кВ». Объем выпускной квалификационной работы составляет 71 лист формата А4 и содержит: 54 листа основного текста, 27 иллюстраций, 23 таблицы, 15 приложений и списка использованных источников из 12 работ. Графическая часть работы представлена в виде презентации и выполнена на 11 листах А1. Ключевые слова: кабельная линия, кабели с полимерной изоляцией, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, симметричные и несимметричные режимы работы кабелей. Объект исследования – методика расчета токов и напряжений экранов одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Цель работы – исследование характеристик режимов работы кабелей с изоляцией из СПЭ в сетях напряжением 6 ÷ 220 кВ. Задачи исследования: 1) определение режимов эксплуатации кабелей с изоляцией из СПЭ; 2) рассмотрение симметричных и несимметричных режимов работы кабелей; 3) проведение анализа основных расчетных случаев для определения напряжения на экране кабелей; 4) расчет зависимости напряжения на экране кабеля от сечения жилы и от расстояния между кабелями фаз при одностороннем заземлении экрана; 5) расчет напряжений и токов экранов кабелей; 6) сбор технических характеристик (фирмы АВВ-Москабель), расчет основных параметров кабелей 6 ÷ 220 кВ и составление приложения. Результаты работы предназначены для облегчения расчета токов и напряжений на экранах кабельных линий по приведенным графикам и составленному приложению.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................................................................3 1. РЕЖИМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЕЙ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СПЭ ...............................................5 1.1. Рассмотрение однофазной сети с применением комплексного метода ..........................................7 1.2. Рассмотрение трехфазной группы однофазных кабелей................................................................10 2. РАСЧЕТЫ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КАБЕЛЕЙ С ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ 6 ÷ 35 кВ..........13 2.1. Симметричные и несимметричные режимы работы кабелей 6 ÷ 35 кВ .......................................13 2.2. Основные расчетные режимы кабелей с полимерной изоляцией в сетях с изолированной нейтралью ..................................................................................................................................................19 2.3. Однофазное короткое замыкание на землю в сетях 6 ÷ 35 кВ .......................................................21 2.4. Расчет напряжений экранов кабелей 6 ÷ 35 кВ ...............................................................................22 2.5. Расчет экрана кабелей 6-35 кВ с изоляцией из СПЭ.......................................................................24 2.6. Обобщающие расчеты для кабелей 6-35 кВ ....................................................................................27 2.6.1. Расчет напряжений экранов кабелей .............................................................................................30 2.6.2. Расчет доли токов в экранах кабелей ............................................................................................35 3. РАСЧЕТЫ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КПИ 110 ÷ 220 КВ .......................................................................39 3.1. Симметричные и несимметричные режимы работы кабелей 110 ÷ 220 кВ .................................39 3.2. Основные расчетные случаи кабелей в сетях 110 ÷ 220 кВ ...........................................................40 3.3. Расчет напряжений экранов и определение конструкций экранов кабелей 110 ÷ 220 кВ с изоляцией из СПЭ .....................................................................................................................................43 4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ: Обеспечение безопасности при прокладке и эксплуатации кабельных линий ...............................................................................................................45 4.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации и ремонте кабельных линий .......................................................................................................................................45 4.2. Мероприятия, обеспечивающие защиту от опасностей .................................................................46 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ......................................................................................................53 ПРИЛОЖЕНИЕ ……………………………………………………..…………….…………….………54 2

ВВЕДЕНИЕ Кабельные распределительных сети сетей составляют и систем важную часть современных электроснабжения. Наибольшее применение кабельные линии (КЛ) нашли именно при передаче и распределении электроэнергии (ЭЭ) на промышленных предприятиях и в крупных городах, где наблюдается повышенная плотность нагрузки электропотребления, а также при передаче ЭЭ через большие водные пространства. В круг потребителей кабельно-проводниковой продукции входят предприятия различных отраслей промышленности, таких как энергетика, металлургическая отрасль, угольно-добывающая отрасль, нефтегазовая отрасль, машиностроение, строительная индустрия и другие отрасли промышленности. В настоящее время в сетях 6 ÷ 220 кВ активно используются однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Ввиду роста требований эксплуатирующих организаций к техническим характеристикам кабелей становится очевидна устойчивость процесса замены традиционной твердой изоляции на более перспективные виды полимерной изоляции (КПИ). Основными преимуществами таких кабелей является: бόльшая пропускная способность при передаче потока мощности с меньшим сечением, а соответственно, меньшие габариты и геометрические характеристики; повышенная прочность; повышенные значения длительно допустимых температур нагрева жил; длительный срок службы; экологическая безопасность. Данный вид кабеля имеет особенность конструкции, заключающуюся в наличии медного экрана, который выполняется в виде ленты или проволок, становясь тем самым дополнительным слоем кабеля. Экран служит для устранения/выравнивания электрического поля вокруг кабеля, воздействующего на изоляцию кабеля «жила-экран», поэтому важным вопросом является выбор верного способа заземления экрана. Однако существует нежелательное явление индуктивного характера, которое заключается в протекании токов в экранах кабелей близких к 3

рабочим, когда экран заземляется с двух сторон КЛ. Ток, текущий по токопроводящей жиле, создает переменное магнитное поле, которое впоследствии взаимной индукции между жилой и экраном индуцирует ЭДС в экране. Также появление токов в экранах и напряжение на экранах может появиться при повреждении изоляции кабеля. Протекание тока в экране кабеля близкого по значению к току жилы приводит к возникновению активных потерь, что может привести к нагреву и последующему нарушению изоляции кабеля. Основными способами устранения индуктированных токов по экрану является применение одностороннего заземления экранов и электромагнитная компенсация с применением транспозиции экранов. Можно сделать вывод о том, что эксплуатационными характеристиками кабелей с изоляцией из СПЭ являются токи, проходящие по жилам и экранам, а также напряжения, наводимые на экранах кабелей при разных режимах работы. Стоит отметить, что такими режимами являются нормальный режим работы и аварийный режим, представляющий наибольшую опасность для системы. Актуальность исследования – целью предприятий-производителей кабельной продукции является внедрение новейших технологий в области производства, что приводит к модернизации продукции, а впоследствии к изменению их технических, геометрических и электрических параметров. Теоретико-методологическая часть – комплексный метод расчета цепей переменного тока, метод симметричных составляющих, методика расчета токов и напряжений в экранах одножильных кабелей. Практическая значимость исследования – проведение расчетов и составление приложения может способствовать упрощению проектирования кабельных сетей. 4

1. РЕЖИМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЕЙ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СПЭ Для начала следует более подробно изучить появление токов в заземленных экранах кабелей с изоляцией из СПЭ, обратимся к рис. 1.1, на котором изображена однофазная сеть. Данная сеть включает в себя: источник питания, представленный источником ЭДС Е; сам кабель, по которому протекает ток; нагрузку Zн. На рисунке показано, что экран заземлен с двух сторон – со стороны источника питания (ИП) и со стороны нагрузки Zн или другими словами в начале и в конце кабеля. Значение hк показывает, на какой высоте относительно поверхности земли находится кабель. По схеме кабель представляет из себя линию жилы, по которой протекает ток Iж, и линию экрана. Ток Iж, пройдя через нагрузку Zн, должен вернуться в источник Е и для этого у него есть два пути: пройти по экрану Iэ или пройти по толще земли, ток проходящий в земле можно вычислить по первому закону Кирхгофа, который гласит, что сумма втекающих токов в узел равна сумме вытекающих из узла: Iз=Iж-Iэ. Рис. 1.1. Однофазная сеть, включающая источник, кабель и нагрузку. Стоит отметить, что ток в земле Iз, возвращаясь в ИП, может протекать как на небольшой глубине, так и на значительной, доходя до сотен метров. При этом принимают, что этот ток Iз, распределенный на разной глубине земли, протекает на одной определенной рассчитывается по формуле: 𝐷з = 2,24 ∙ √ 5 𝜌з , 𝜔 ∙ 𝜇0 глубине и эта глубина

где ρз – удельное сопротивление грунта, [Ом∙м]; ω=2πf – угловая частота, [рад/с]; f – частота переменного тока, [Гц]; μ0 – абсолютная магнитная проницаемость, которая в технических расчетах принимается постоянной величиной: μ0 = 4π∙10-7, [Гн/м]. Исходя из данной формулы, можно сделать вывод о том, что уменьшение эквивалентной глубины протекания тока Dз возможно только при уменьшении удельного сопротивления грунта ρз и при увеличении частоты тока f. Тем самым более заметным будет становиться поверхностный эффект, при котором линии тока Iз будут подниматься выше к поверхности земли. При значениях ρз = 100÷1000 Ом∙м и при промышленной частоте f = 50 Гц значения эквивалентной глубины Dз составляют от тысячи до нескольких тысяч метров, что существенно превышает высоту нахождения (подвеса) кабеля относительно земли hк. Это можно подтвердить, приведя простой график зависимости Dз от ρз на рис. 1.2: Таблица 1.1 Зависимость эквивалентной глубины протекания тока в толще земли от удельного сопротивления грунта. ρз, Ом∙м 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Dз, м 1127 4000 1594 1953 2255 2521 2761 2983 3189 3382 3565 Dз, м 3000 2000 1000 ρз, Ом∙м 0 0 200 400 600 800 1000 Рис. 1.2. Зависимость эквивалентной глубины от удельного сопротивления грунта. Стоит отметить, что расположение кабеля относительно земли, то есть, будь он над землей, как это показано на рис. 1.1 (на эстакаде, в лотке), или проложен в земле (в кабельном канале, в полиэтиленовой трубе), большого 6

значения не имеет и в любом случае расстояние от кабеля до поверхности земли hк будет существенно меньше глубины протекания тока в грунте Dз. Таким образом, токи и напряжения в кабеле на промышленной частоте не зависят от того, размещен ли кабель над землей или в земле. Будем считать, что кабель размещен над землей, и для его расчета пользуемся формулами теории воздушных линий электропередач, т.е. принимаем один кабель двухпроводной линией (жила и экран), несколько других кабелей многопроводной. Емкость кабеля, разумеется, вычисляется с учетом того, лежит ли моделируемый кабель в земле или над землей. 1.1. Рассмотрение однофазной сети с применением комплексного метода Однофазную сеть, указанную на рис. 1.1, с протекающими токами в жиле, экране и земле, можно представить как два условных контура рис. 1.3: первый контур образован жилой кабеля и обратным проводом, залегающим в земле на глубине Dз; второй контур образован экраном кабеля и тем же самым обратным проводом, залегающим на глубине Dз. Таким образом, процессы в однофазном кабеле могут быть пояснены как результат взаимодействия этих двух контуров. Рис. 1.3. Однофазная сеть с указанными условными контурами токов. Когда сеть работает в установившемся или квазиустановившемся режиме, тогда токи и напряжения в кабеле имеют синусоидальный характер с промышленной частотой f = 50 Гц. В этом случае удобно воспользоваться комплексным методом расчета цепей переменного тока, представив токи и напряжения в виде системы векторов, вращающихся с радиальной частотой ω=2πf. Таким образом, можно записать следующие уравнения: ∆𝑈̇ж = 𝑍̇ж ∙ 𝐼ж̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼э̇ ∆𝑈̇э = 𝑍̇э ∙ 𝐼э̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼ж̇ 7

где ∆𝑈̇ж = 𝐸̇ − 𝑍̇н ∙ 𝐼ж̇ – продольное падение напряжения на жиле, [B]; ∆𝑈̇э – продольное падение напряжения на экране, [B]; 𝑍̇ж = 𝑅з + 𝑅ж + 𝑗𝜔𝐿ж – собственное погонное сопротивление жилы, [Ом/м]; 𝑍̇э = 𝑅з + 𝑅э + 𝑗𝜔𝐿э – собственное погонное сопротивление экрана, [Ом/м]; 𝑍̇жэ = 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀жэ – взаимное погонное сопротивление между жилой и экраном кабеля, [Ом/м]; Rж, Rэ, Rз – активные сопротивления, соответственно, жилы, экрана и земли, [Ом/м]; Lж, Lэ – собственные индуктивности жилы и экрана, соответственно, [Гн/м]; Mжэ – взаимная индуктивность между жилой и экраном кабеля, [Гн/м]. В случае, когда экран заземлен с двух сторон, как показано на рис. 1.1, падение напряжение на экране будет отсутствовать и тогда можно совершить ряд преобразований: ∆𝑈̇э = 0, 𝑍̇э ∙ 𝐼э̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼ж̇ = 0, 𝑍̇э ∙ 𝐼э̇ = −𝑍̇жэ ∙ 𝐼ж̇ , 𝐼э̇ 𝑍̇жэ =− , 𝐼ж̇ 𝑍̇э исходя из вышеуказанных формул собственных и взаимных продольных погонных сопротивлений кабелей, получается следующее отношение: 𝐼э̇ 𝑍̇жэ 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀жэ =− =− . 𝑅з + 𝑅э + 𝑗𝜔𝐿э 𝐼ж̇ 𝑍̇э На данном этапе следует обратиться к теории воздушных линий, а именно к методике расчета токов и напряжений в экранах одножильных кабелей. Исходя из этой методики, собственная индуктивность экрана Lэ и взаимная индуктивность между жилой и экраном кабеля Mжэ равны между собой: 𝐿э = 𝑀жэ = 𝜇0 𝐷з ln ( ), 2𝜋 𝑟2 где r2 – внутренний радиус экрана кабеля. Если вернуться к отношению комплексных значений тока, протекающего по экрану, и тока, протекающего по жиле, учитывая равенство 8

индуктивностей Lэ и Mжэ, получается, что числитель и знаменатель отличаются только наличием активного сопротивления экрана Rэ в знаменателе. Значит можно сделать вывод, что отношение токов |𝐼э̇ /𝐼ж̇ |˂1 и, чем меньше активное сопротивление экрана Rэ, тем ближе это отношение к единице для случая, когда экран заземлен со стороны источника и нагрузки. Отметим, что для медных экранов ток в экране оказывается сопоставимым с током в жиле. Рассмотрим случай, когда экран заземлен только с одной стороны. В таком случае комплексное значение тока экрана приравнивается к нулю, а падение напряжения на экране является напряжением незаземленного конца экрана относительно земли: 𝐼э̇ = 0, ∆𝑈̇э = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼ж̇ , при этом сопротивление можно представить как: 𝑍̇жэ = 𝑍̇ ∗ жэ ∙ 𝑙к , где 𝑍̇ ∗ жэ – погонное взаимное сопротивление кабеля, [Ом/м]; lк – длина исследуемого кабеля, [м]. Исходя из этого, в случае одностороннего заземления экрана падение напряжения на экране или напряжение незаземленного конца экрана относительно земли является пропорциональным длине кабеля lк и току 𝐼ж̇ , протекающему в токопроводящей жиле. Следует отметить, что ток в жиле принимается как для нормального режима, так и для режима короткого замыкания (КЗ). В нормальном режиме этим током является ток нагрузки, который, как правило, составляет десятки-сотни ампер. При однофазном или трехфазном коротком замыкании за ток в жиле принимают периодическую составляющую тока, проходящего через исследуемый кабель в точку повреждения изоляции сети, находящуюся вне кабеля, в случае аварии значения тока могут достигать тысяч Ампер. Таким образом, становится понятно, что именно при аварийных режимах работы сети, а именно при КЗ в сети вне кабеля, когда по жиле кратковременно протекают наибольшие токи, и при нагрузке, стремящейся к нулю Zн ≈ 0, токи и напряжения на экране будут принимать наибольшие значения. 9

Подводя итог вышесказанного: методика расчета токов и напряжений должна включать в себя рассмотрение нормального и аварийного режима работы сети (однофазное, трехфазное и другие виды повреждения изоляции сети вне кабеля). 1.2. Рассмотрение трехфазной группы однофазных кабелей Как правило, на практике применяется не просто однофазный кабель, а трехфазная группа однофазных кабелей, что следует также рассмотреть, поскольку в таком случае на токи и напряжения в экране каждой фазы будет влиять не только ток жилы этой фазы, но и токи жил и экранов соседних фаз. Отметим особенность однофазных кабелей с заземленным экраном: за его пределами отсутствует электрическое поле, однако магнитные поля трех однофазных кабелей, входящих в трехфазную группу, в нормальном режиме дают наводки на контуры, образованные тремя экранами. Рассмотрим случай расположения однофазных кабелей в вершинах равностороннего треугольника (TF) на рис. 1.4, где указаны внутренний радиус экрана кабеля r2 и эквивалентное расстояние между осями соседних фаз S. 𝑟2 = 𝑟1 + ∆жэ , 𝑆 = 𝑑АВ = 𝑑АС = 𝑑ВС (тип 𝑇𝐹), где r1 – внешний радиус жилы кабеля, [мм]; ∆жэ – толщина изоляции кабеля, [мм]; Рис. 1.4. Группа из трех однофазных кабелей с расположением в вершинах равностороннего треугольника ТF. Аналогично примеру с dАВ, dАС, dВС – расстояние между центрами жил кабелей, [мм]. однофазным кабелем воспользуемся комплексным методом и запишем уравнения падений напряжения в жилах и в экранах для трех фаз с учетом воздействия, которое оказывают соседние кабели: ̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼эА ̇ + 𝑍̇к ∙ (𝐼жВ ̇ + 𝐼эВ ̇ ) + 𝑍̇к ∙ (𝐼жС ̇ + 𝐼эС ̇ ), ∆𝑈̇жА = 𝑍̇ж ∙ 𝐼жА ̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА ̇ + 𝑍̇к ∙ (𝐼жВ ̇ + 𝐼эВ ̇ ) + 𝑍̇к ∙ (𝐼жС ̇ + 𝐼эС ̇ ), ∆𝑈̇эА = 𝑍̇э ∙ 𝐼эА ̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼эВ ̇ + 𝑍̇к ∙ (𝐼жА ̇ + 𝐼эА ̇ ) + 𝑍̇к ∙ (𝐼жС ̇ + 𝐼эС ̇ ), ∆𝑈̇жВ = 𝑍̇ж ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к ∙ (𝐼жА ̇ + 𝐼эА ̇ ) + 𝑍̇к ∙ (𝐼жС ̇ + 𝐼эС ̇ ), ∆𝑈̇эВ = 𝑍̇э ∙ 𝐼эВ 10

̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼эС ̇ + 𝑍̇к ∙ (𝐼жВ ̇ + 𝐼эВ ̇ ) + 𝑍̇к ∙ (𝐼жА ̇ + 𝐼эА ̇ ), ∆𝑈̇жС = 𝑍̇ж ∙ 𝐼жС ̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жС ̇ + 𝑍̇к ∙ (𝐼жВ ̇ + 𝐼эВ ̇ ) + 𝑍̇к ∙ (𝐼жА ̇ + 𝐼эА ̇ ), ∆𝑈̇эС = 𝑍̇э ∙ 𝐼эС где 𝑍̇к = 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀к – взаимное погонное сопротивление жилы (экрана) и соседнего кабеля, [Ом/м]; Mк – взаимная индуктивность между жилой и соседним кабелем, [Гн/м]. Из отношения тока экрана к току жилы получается 𝐼э̇ ≈ −𝐼ж̇ , что говорит о том, что сумма тока жилы и тока экрана приближенно равняется нулю. Запишем уравнения падений напряжений в жиле и экране фазы «А»: ̇ + 𝐼эВ ̇ ≈ 0, 𝐼жВ ̇ + 𝐼эС ̇ ≈ 0, 𝐼жС ̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼эА ̇ , ∆𝑈̇жА ≈ 𝑍̇ж ∙ 𝐼жА ̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА ̇ , ∆𝑈̇эА ≈ 𝑍̇э ∙ 𝐼эА то есть влияние фаз «В» и «С» недостаточное для компенсации влияния тока жилы фазы «А» на ток экрана фазы «А», поскольку ток жилы имеет бόльшее влияние на ток экрана. Следовательно, процесс возникновения токов в экранах кабеля представленный для однофазной сети справедлив и для группы из трех однофазных кабелей. Разберем симметричный режим трехфазной группы кабелей, при котором трехфазные системы токов и напряжений симметричны. При таком режиме токи экрана трехфазной группы кабелей будут отсутствовать, при условии, что экран заземлен по концам. Сумма токов протекающих по жилам трех фаз будет равна нулю (условие симметрии): ̇ + 𝐼жВ ̇ + 𝐼жС ̇ = 0. 𝐼жА Падение напряжения на экране фазы «А», с учетом отсутствия токов, протекающих в экранах, будет записываться следующим образом: ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жС ̇ = 0, ∆𝑈̇эА = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА причем это справедливо лишь в случае равенства сопротивлений 𝑍̇жэ = 𝑍̇к . Иначе говоря, ток в экране фазы «А» мог бы быть компенсирован действием фаз «В» и «С», если бы они имели такое же влияние, как ток жилы фазы «А» на данный ток экрана, в конечном счете, их влияния не достаточно. 11

Исходя из методики расчета токов и напряжений в экранах одножильных кабелей, имеем: 𝑀жэ = 𝜇0 𝐷з ln ( ), 2𝜋 𝑟2 𝑀к = 𝜇0 𝐷з ln ( ). 2𝜋 𝑆 Различие данных формул заключается лишь в значениях знаменателя под знаком логарифма и поскольку имеет место быть неравенство S > r2, т.е. расстояние между фазами кабеля больше внутреннего радиуса экрана кабеля, исходя из этого: 𝑍̇жэ > 𝑍̇к . 𝑀жэ > 𝑀к , Это в очередной раз доказывает, что соседние фазы исследуемой фазы не способны компенсировать ток, протекающий в экране, данной исследуемой фазы. Даже если предпринять попытку и приблизить вплотную кабели фаз друг к другу, тем самым уменьшая S, то максимум чего можно добиться S ≈ r2, что в любом случае не изменит неравенство взаимных индуктивностей. Таким образом, токи и напряжения в экранах группы однофазных кабелей находятся в прямой зависимости от расстояния между кабелями, при увеличении этого расстояния значения токов и напряжений увеличивается и наоборот. Отметим, что сближение кабелей вплотную друг к другу нецелесообразно, исходя из вопросов эффективности охлаждения кабеля. Поэтому для всех типовых трехфазных групп свойственны значительные величины токов и напряжений в экранах кабелей. Появление нежелательных характеристик в экранах можно было бы избежать в случае применения трехфазного кабеля, который состоит из трех жил в одной оболочке. Но в силу ряда преимуществ применения однофазных кабелей СПЭ выбор, как правило, падает именно на их эксплуатацию, поэтому появляется повышенное внимание к токам и напряжениям в их экранах. К таким преимуществам относятся: отсутствие ограничений на сечение жилы, более лучшая гибкость, высокая надежность, удобство монтажа и ремонта. 12

2. РАСЧЕТЫ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КАБЕЛЕЙ С ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ 6 ÷ 35 кВ 2.1. Симметричные и несимметричные режимы работы кабелей 6 ÷ 35 кВ Повышенные однофазных значения кабелей величин 6 ÷ 35 кВ, токов, протекающих могут быть в в жилах симметричных и несимметричных режимах работы, они, как было выяснено в предыдущей главе, создают соответствующие токи и напряжения в экранах кабелей. Проведем анализ возникающих процессов и воспользуемся расчетной схемой сети, которая содержит кабельную линию рис. 2.1. На рисунке представлены две «системы», соединенные кабельной линией (КЛ). Первая система, подсоединенная к кабелю в начале, является питающей сетью со значениями ЭДС E’ и сопротивления Z’, а под системой, присоединенной в конце, можно считать нагрузку с соответствующими значениями E’’ и Z’’. Рис. 2.1. Расчетная схема сети В ходе анализа нарушения симметричной работы в системе необходимо пользоваться методом симметричных составляющих, где используются понятия прямой, обратной и нулевой последовательности. Рассмотрим параметры кабеля и примыкающих к нему систем, которые используются в расчете режимов. В расчете учитываются активные и реактивные сопротивления, при этом сопротивления прямой и обратной последовательности равны. Сопротивления отдельно левой и отдельно правой систем могут быть определены с учетом мощности короткого замыкания (КЗ) каждой из систем, способа заземления нейтрали сети, наличия трансформаторов и токоограничивающих реакторов, наличия и характера нагрузки, а для кабеля принимаются в зависимости от способа соединения его экранов. Покажем расчетные уравнения сопротивлений элементов схемы в табл. 2.1. 13

Элемент схемы «Питающая сеть» Трехфазная группа однофазных кабелей «Нагрузка» Таблица 2.1 Сопротивления составляющих элементов расчетной схемы сети. Прямая Обратная Нулевая последовательность последовательность последовательность / / / 𝑍̇1 = 𝑅1 + 𝑗𝑋1 / / 𝑍̇2 = 𝑍̇1 / / / 𝑍̇0 = 𝑅0 + 𝑗𝑋0 𝑍̇1 = 𝑍̇1∗ ∙ 𝐿к 𝑍̇2 = 𝑍̇1 𝑍̇0 = 𝑍̇0∗ ∙ 𝐿к // // // 𝑍̇1 = 𝑅1 + 𝑗𝑋1 // // 𝑍̇2 = 𝑍̇1 // // // 𝑍̇0 = 𝑅0 + 𝑗𝑋0 ЭДС «питающей сети» E’, зависящая от характера нагрузки, рассчитывается как действующее значение фазного напряжения сети: 𝐸′ = 𝑈ном √3 , где Uном – номинальное напряжение сети. Рассмотрим симметричный и несимметричный режимы работы схемы рис. 2.1. Симметричными режимами являются нормальный режим работы и случай трехфазного КЗ К(3). При расчете симметричных КЗ необходимо принять допущение о сохранении симметрии трехфазной системы. Запишем в табл. 2.2 уравнения токов, протекающих по жиле кабеля, каждой из фаз в нормальном режиме работы и в случае К(3), возникшем в сети непосредственно за кабелем, как показано на рис. 2.1, что говорит об отсутствии в расчетах ЭДС E’’ и сопротивления нагрузки Z’’. Режим работы Нормальный режим Трехфазное короткое замыкание ̇ 𝐼жА Таблица 2.2 Токи в жилах фаз «А», «В», «С» для симметричных режимов. Фаза «А» Фаза «В» Фаза «С» / // ̇ ̇ 𝐸 −𝐸 ̇ = 𝑎2 ∙ 𝐼жА ̇ ̇ = 𝑎 ∙ 𝐼жА ̇ = / 𝐼жВ 𝐼жС // ̇ ̇ ̇ 𝑍 + 𝑍1 + 𝑍 1 ̇ = 𝐼жА 1 ̇/ 𝐸 ̇ = 𝑎2 ∙ 𝐼жА ̇ 𝐼жВ / 𝑍̇1 + 𝑍̇1 ̇ = 𝑎 ∙ 𝐼жА ̇ 𝐼жС При симметричном режиме работы сумма токов фаз будет равна нулю: ̇ + 𝐼жВ ̇ + 𝐼жС ̇ = 0. 𝐼жА Для уравнений токов в жилах используется операторная форма записи, которая подразумевает, что умножение вектора тока на коэффициент а равносильно повороту вектора против часовой стрелки на 120º: 14

1 √3 𝑎 = 1 ∙ 𝑗120º = − + 𝑗 , 2 2 1 √3 𝑎2 = 1 ∙ 𝑗240º = 𝑎−𝑗120 = − − 𝑗 , 2 2 𝑎3 = 1. Рис. 2.2. Симметричная система единичных векторов В свою очередь, к несимметричным режимам работы относятся все остальные виды КЗ:  двухфазное (междуфазное) К(2);  двухфазное на землю К(1,1);  однофазное на землю К(1). Однако строгий математический анализ несимметричных коротких замыканий (НКЗ) существенно затруднен, поэтому для определения токов в жилах фаз кабеля используют уже упоминающийся метод симметричных составляющих. Этот метод удобен тем, что несимметричный режим представлен как результат наложения трех симметричных режимов (прямой, обратной, нулевой последовательности), таким образом, задача сводится к расчету трех симметричных режимов со сложением их результатов в конце. Первым пунктом расчета НКЗ является построение схем прямой, обратной и нулевой последовательности с последующим эквивалентированием элементов и приведения схем к виду рис. 2.3, на котором приведен случай для фазы «А», поскольку при рассмотрении несимметричных режимов фаза «А» считается “особой”. Началом схемы каждой из последовательностей является точка нулевого потенциала H1, H2, H0, где объединены все свободные концы ветвей генерации и нагрузи, а концом является точка короткого замыкания K1, K2, K0. Схема обратной последовательности отличается от схемы прямой последовательности отсутствием ЭДС. В схему нулевой последовательности входят элементы, по которым протекает ток нулевой последовательности и ее построение следует начинать от точки КЗ. 15

В условиях, когда авария произошла за кабелем рис. 2.1, справедливы уравнения результирующих сопротивлений схемы для токов соответствующих последовательностей и ЭДС: 𝑍̇1𝛴 = 𝑍̇2𝛴 / // (𝑍̇1 + 𝑍̇1 ) ∙ 𝑍̇1 = / , // (𝑍̇ + 𝑍̇1 ) + 𝑍̇ 1 𝑍̇0𝛴 / // (𝑍̇0 + 𝑍̇0 ) ∙ 𝑍̇0 = / , // (𝑍̇ + 𝑍̇0 ) + 𝑍̇ 0 𝐸̇1𝛴 Рис. 2.3. Эквивалентные схемы замещения последовательностей. 1 0 𝐸̇ / 𝐸̇ // + // / 𝑍̇1 + 𝑍̇1 𝑍̇1 = . 1 1 + // / 𝑍̇1 + 𝑍̇1 𝑍̇1 Токи и напряжения разных последовательностей фазы «А» рис. 2.3 связаны с фазными токами и напряжениями трех фаз рис. 2.4 в месте КЗ следующим образом табл. 2.3 и записываются операторным способом: Фаза «А» Таблица 2.3 Формулы фазных напряжений и токов для ответвлений при НКЗ. Фазные напряжения Фазные токи ̇ = 𝐼кА1 ̇ + 𝐼кА2 ̇ + 𝐼кА0 ̇ 𝑈̇кА = 𝑈̇кА1 + 𝑈̇кА2 + 𝑈̇кА0 𝐼кА Фаза «В» 𝑈̇кВ = 𝑎2 𝑈̇кА1 + 𝑎𝑈̇кА2 + 𝑈̇кА0 ̇ = 𝑎2 𝐼кА1 ̇ + 𝑎𝐼кА2 ̇ + 𝐼кА0 ̇ 𝐼кВ Фаза «С» 𝑈̇кА = 𝑎𝑈̇кА1 + 𝑎2 𝑈̇кА2 + 𝑈̇кА0 ̇ = 𝑎𝐼кА1 ̇ + 𝑎2 𝐼кА2 ̇ + 𝐼кА0 ̇ 𝐼кС где IкА1, IкА2, Iк0 – симметричные составляющие тока КЗ в фазе «А»; UкА1, UкА2, Uк0 – симметричные составляющие напряжения в фазе «А». Следует отметить, что согласно закону Ома можно записать следующие уравнения напряжений для точки КЗ, опираясь на рис. 2.3: ̇ ∙ 𝑍̇1𝛴 , 𝑈̇кА1 = 𝐸̇1𝛴 − 𝐼кА1 ̇ ∙ 𝑍̇2𝛴 , 𝑈̇кА2 = 0 − 𝐼кА2 ̇ ∙ 𝑍̇0𝛴 . 𝑈̇кА0 = 0 − 𝐼кА0 Приведенные последовательностей на рис. 2.3 эквивалентные схемы замещения должны быть объединены путем последовательно- параллельного соединения, причем характер соединения зависит от вида НКЗ и характеризующих его граничных условий по напряжению и току, которые записываются для ответвления КЗ, показанного на рис 2.4. Граничные условия по току и напряжению приведены в табл. 2.4 для каждого вида НКЗ. Как было сказано ранее при расчетах НКЗ фаза «А» является “особой”, 16

поскольку считается, что однофазные КЗ происходят на фазе «А», а двухфазные КЗ на фазах «В» и «С». Рис. 2.4. Ответвления КЗ. Вид НКЗ К(1) К(2) К(1,1) Таблица 2.4 Граничные условия по напряжению и току при расчетах НКЗ. Граничные условия по Граничные условия Поврежденные фазы напряжению по току ̇ =0 𝐼кВ «А» 𝑈̇кА = 0 ̇ =0 𝐼кС ̇ =0 «В» и «С» 𝑈̇кВ = 𝑈̇кС 𝐼кА 𝑈̇кВ = 0 ̇ =0 «В» и «С» 𝐼кА 𝑈̇кС = 0 Преобразуем граничные условия для каждого вида НКЗ из табл. 2.4 с учетом уравнений фазных токов и напряжений из табл. 2.3 и комплексных схем замещения последовательностей, показанных в табл. 2.5. Комплексные схемы замещения используют для физического и комплексного моделирования НКЗ при помощи схем прямой, обратной и нулевой последовательности. Так при однофазном КЗ эквивалентные схемы замещения последовательностей соединяются в «треугольник», а при двухфазном КЗ в «звезду». Таблица 2.5 Соединение схем последовательностей и преобразование граничных условий. Однофазное КЗ Двухфазное КЗ на землю Двухфазное КЗ 𝑈̇кА1 + 𝑈̇кА2 + 𝑈̇кА0 = 0 𝑈̇кА1 = 𝑈̇кА2 = 𝑈̇кА0 𝑈̇кА1 = 𝑈̇кА2 1 ̇ = 𝐼кА2 ̇ = 𝐼кА0 ̇ = 𝐼кА ̇ 𝐼кА1 3 ̇ + 𝐼кА2 ̇ + 𝐼кА0 ̇ =0 𝐼кА1 ̇ + 𝐼кА2 ̇ =0 𝐼кА1 17

Таким образом, сведем в одну общую таблицу 2.6 уравнения для определения токов и последовательностей, напряжений пользуясь прямой, правилом обратной и нулевой эквивалентности прямой последовательности любого НКЗ, которое соответствует формуле К(3), но с использованием дополнительного сопротивления ∆𝑍̇: ̇ = 𝐼кА1 𝐸̇1𝛴 𝑍̇1𝛴 + ∆𝑍̇ , где ∆𝑍̇ – дополнительное сопротивление, определяющееся сопротивлениями обратной и нулевой последовательностей в соответствии с видом НКЗ. Таблица 2.6 Определение токов и напряжений разных последовательностей. Однофазное КЗ Двухфазное КЗ на землю Двухфазное КЗ Граничные условия 𝑈̇кА = 0 ̇ =0 𝐼кВ ̇ =0 𝐼кС 𝑈̇кВ = 0 𝑈̇кС = 0 ̇ =0 𝐼кА Доп. сопротивление ∆𝑍̇ = 𝑍̇2𝛴 + 𝑍̇0𝛴 Симметричные составляющие тока КЗ ̇ = 𝐼кА2 ̇ = 𝐼кА0 ̇ 𝐼кА1 𝐸̇1𝛴 ̇ = 𝐼кА1 𝑍̇1𝛴 + ∆𝑍̇ Симметричные составляющие напряжений 𝑈̇кА1 + 𝑈̇кА2 + 𝑈̇кА0 = 0 ̇ ∙ 𝑍̇1𝛴 𝑈̇кА1 = 𝐸̇1𝛴 − 𝐼кА1 ̇ ∙ 𝑍̇2𝛴 𝑈̇кА2 = −𝐼кА2 ̇ ̇ ∙ 𝑍̇0𝛴 𝑈кА0 = −𝐼кА0 𝑈̇кВ = 𝑈̇кС ̇ =0 𝐼кА 𝑍̇2𝛴 ∙ 𝑍̇0𝛴 𝑍̇2𝛴 + 𝑍̇0𝛴 𝐸̇1𝛴 ̇ = 𝐼кА1 𝑍̇1𝛴 + ∆𝑍̇ ̇ ∙ 𝑍̇1𝛴 𝐸̇1𝛴 − 𝐼кА1 ̇ =− 𝐼кА2 𝑍̇2𝛴 ̇ ̇ ∙ 𝑍̇1𝛴 𝐸 − 𝐼кА1 ̇ = − 1𝛴 𝐼кА0 𝑍̇0𝛴 ∆𝑍̇ = ∆𝑍̇ = 𝑍̇2𝛴 ̇ = −𝐼кА2 ̇ 𝐼кА1 𝐸̇1𝛴 ̇ = 𝐼кА1 𝑍̇1𝛴 + 𝑍̇2𝛴 𝑈̇кА2 = 𝑈̇кА1 ̇ ̇ 𝑈кА1 = 𝐸̇1𝛴 − 𝐼кА1 ∙ 𝑍̇1𝛴 𝑈̇кА1 = 𝑈̇кА2 = 𝑈̇кА0 ̇ ̇ ∙ 𝑍̇1𝛴 𝑈кА1 = 𝐸̇1𝛴 − 𝐼кА1 ̇ = 𝐼кС ̇ = 𝐼кВ Ток в аварийной фазе ̇ = 3𝐼кА1 ̇ 𝐼кА Дополнительно следует √3√1 − указать 𝑍̇2𝛴 ∙ 𝑍̇0𝛴 ̇ ∙ 𝐼кА1 (𝑍̇2𝛴 + 𝑍̇0𝛴 )2 уравнение ̇ = √3 ∙ 𝐼кА1 ̇ 𝐼кА для расчета тока, протекающего в земле, при двухфазном и однофазном КЗ на землю: ̇ . 𝐼З̇ = 3 ∙ 𝐼кА0 С учетом приведенных формул можно определить токи последовательностей в жиле кабеля фазы «А», а также токи в жилах фаз кабеля в операторной форме: 18

̇ 𝐼жА1 / 𝐸̇А − 𝑈̇кА1 −𝑈̇кА2 −𝑈̇кА0 ̇ ̇ = / ; 𝐼жА2 = / ; 𝐼жА0 = / . 𝑍̇1 + 𝑍̇1 𝑍̇2 + 𝑍̇2 𝑍̇0 + 𝑍̇0 ̇ = 𝐼жА1 ̇ ̇ ̇ , 𝐼жА + 𝐼жА2 + 𝐼жА0 ̇ = 𝑎2 𝐼жА1 ̇ ̇ ̇ , 𝐼кВ + 𝑎𝐼жА2 + 𝐼жА0 ̇ = 𝑎𝐼жА1 ̇ ̇ ̇ . 𝐼кС + 𝑎2 𝐼жА2 + 𝐼жА0 2.2. Основные расчетные режимы кабелей с полимерной изоляцией в сетях с изолированной нейтралью Ранее уже говорилось, что расчетными режимами КПИ являются нормальный симметричный режим и один из наиболее тяжелых видов НКЗ. Наиболее тяжелым считается тот вид НКЗ, при котором будут наибольшие токи и напряжения в экранах. Проведем анализ определения напряжения на незаземленном конце экрана кабеля относительно земли, которое в свою очередь представляет собой падение напряжения на экране, тем самым определим наиболее неблагоприятный вид НКЗ при одностороннем заземлении экрана. При этом, пренебрегая емкостями кабеля, можно записать граничные условия, указывающие на отсутствие протекания токов в экранах фаз кабеля при одностороннем заземлении: ̇ = 0; 𝐼эВ ̇ = 0; 𝐼эС ̇ = 0. 𝐼эА C тем учетом, что падение напряжения на экране является напряжением на незаземленном конце экрана относительно земли, запишем уравнения, которые уже приводились ранее: ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жС ̇ , 𝑈̇эА = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жА ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жС ̇ , 𝑈̇эВ = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жА ̇ . 𝑈̇эС = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жС Как видно из системы уравнений для расчета напряжений экранов фаз кабеля необходимо знать токи, протекающие в жилах фаз «А», «В», «С», которые были определены выше методом симметричных составляющих. Зная допущения и граничные условия, указанные в предыдущем разделе, можно преобразовать данную систему уравнений для каждого режима табл. 2.7. Для упрощения токи нагрузки можно не учитывать, ввиду малого значения по сравнению с токами КЗ. 19

Режим Норм. (1) К (2) К К(1,1) (3) К По Таблица 2.7 Напряжения на разземленном конце экрана относительно земли. Наибольший Допущения Напряжения на экране коэффициент ̇ 𝑈̇эА = (𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жА ̇ ̇ ̇ ̇ ̇𝐼жА + 𝐼жВ ̇ + 𝐼жС ̇ =0 𝑈эВ = (𝑍жэ − 𝑍к ) ∙ 𝐼жВ 𝑍̇жэ − 𝑍̇к ̇ 𝑈̇эС = (𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жС ̇ =0 𝐼жВ ̇ =0 𝐼жС ̇ 𝑈̇эА = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА ̇ 𝑈̇эВ = 𝑍̇к ∙ 𝐼жА ̇ 𝑈̇эС = 𝑍̇к ∙ 𝐼жА 𝑍̇жэ ̇ =0 𝐼жА ̇𝐼жВ + 𝐼жС ̇ = 0 => ̇ = −𝐼жС ̇ 𝐼жВ 𝑈̇эА = 0 ̇ ̇ 𝑈эВ = (𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жВ ̇ 𝑈̇эС = −(𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жВ 𝑍̇жэ − 𝑍̇к ̇ =0 𝐼жА ̇ + 𝐼жС ̇ = 𝐼З̇ , 𝐼жВ где 𝐼З̇ – ток в земле 𝑈̇эА = 𝑍̇к ∙ 𝐼З̇ ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼З̇ 𝑈̇эВ = (𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇жэ ∙ 𝐼З̇ 𝑈̇эС = −(𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жВ 𝑍̇жэ − 𝑍̇к и прибавка от тока в земле с коэффициентом 𝑍̇к ̇ + 𝐼жВ ̇ + 𝐼жС ̇ =0 𝐼жА ̇ 𝑈̇эА = (𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жА ̇ 𝑈̇эВ = (𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жВ ̇ 𝑈̇эС = (𝑍̇жэ − 𝑍̇к ) ∙ 𝐼жС 𝑍̇жэ − 𝑍̇к результатам расчета табл. 2.7 можно сравнить значения наибольшего коэффициента, определяющего напряжение на экране, для различных видов КЗ и констатировать:  коэффициент будет максимальным при К(1);  коэффициент будет минимальным при К(2) и К(3);  коэффициент будет принимать среднее значение при К(1,1). В сетях с номинальным напряжением 6-35 кВ токи однофазного КЗ на землю достаточно малы по сравнению с другими видами аварий, поэтому К(1) не является расчетным для данных сетей. Все виды КЗ, кроме однофазного, являются равноправными с точки зрения наибольшего коэффициента табл. 2.7, поскольку даже при К(1,1) ток в земле будет несущественным. Однако, как известно, максимальные токи в жиле кабеля протекают именно при трехфазном КЗ, к тому же режим К(3) более прост в рассмотрении, поэтому именно этот вид аварии принимается расчетным в сетях 6-35 кВ. Таким образом, основными расчетными режимами табл. 2.8 в сетях с изолированной нейтралью 6-35 кВ являются нормальный симметричный режим работы, а также режим трехфазного КЗ. Следует отметить, что случаи КЗ указанные в табл. 2.8 происходят за кабелем. Однако в сетях высокого 20

напряжения 110-220 кВ с режимом заземления нейтрали эффективно- или глухозаземленным, токи однофазного КЗ будут достаточно близки по величине к токам трехфазного, именно поэтому режим К(1) тоже считается расчетным, поскольку в этом случае напряжение на незаземленном конце экрана кабеля относительно земли будет максимальным, что будет рассмотрено в следующей главе. № РС 1 2 Таблица 2.8 Основные расчетные случаи (РС) для определения напряжения на экране. Uном, кВ Состояние экранов Расчетный случай Частично разземлены 6-35 Транспонированы Нормальный симметричный Частично разземлены 110 режим работы Транспонированы Частично разземлены 220 Транспонированы Частично разземлены или 6-35 К(3) в сети за кабелем транспонированы Частично разземлены К(1) в сети за кабелем 110 Транспонированы К(3) сети за кабелем Частично разземлены К(1) в сети за кабелем 220 Транспонированы К(3) в сети за кабелем 2.3. Однофазное короткое замыкание на землю в сетях 6 ÷ 35 кВ Однофазное повреждение является наиболее распространенным в сетях, поэтому следует уделить внимание рассмотрению этого вида аварии. Следует отметить, что сети 6-35 кВ используют изолированный или компенсированный режим нейтрали, при этом возникающее однофазное КЗ в таких сетях еще называют простым замыканием. В предыдущих разделах, при анализе процессов происходящих в кабеле, брались в учет только собственные и взаимные погонные продольные активно-индуктивные сопротивления кабеля, при этом пренебрегались емкости кабеля, сети и примыкающих к его концам «систем». Однако при возникновении К(1) за кабелем необходимо учитывать емкости кабеля, поскольку весь емкостной ток IС сети при данной аварии потечет по жиле кабеля, на котором произошло замыкание, что в свою очередь приведет к появлению тока близкого к IС в экране, который заземлен по концам. Рассмотрим сеть напряжением 6-35 кВ рис. 2.5, которая состоит из большого числа кабельных линий (КЛ) со сравнительно малыми сечениями 21

жил и экранов. Предположим, что емкостной ток IС, возникший при К(1) за кабелем вблизи нагрузки, составляет десятки или даже сотни Ампер и превышает длительно-допустимые токи кабелей. Согласно ПУЭ ликвидация подобной аварии разрешается в течение суток, однако длительное воздействие может привести к нерасчетному перегреву КЛ1 данным током IС и в последующем может произойти повреждение изоляции. Рис. 2.5. Типовая схема кабельной сети 6-35 кВ. Несмотря на потенциальную опасность повреждения от простого замыкания в сетях 6-35 кВ необходимо рассматривать, прежде всего, симметричные режимы, а случай К(1) стоит брать во внимание лишь тогда, когда емкостной ток IС составляет сотни ампер и становится сопоставим с длительно-допустимой токовой нагрузкой кабеля. 2.4. Расчет напряжений экранов кабелей 6 ÷ 35 кВ В сетях 6-35 кВ учет емкостей элементов сети является принципиальным только при расчетах токов однофазного короткого замыкания на землю. Однако ранее был сделан вывод о том, что расчетными режимами признаются симметричные режимы (нормальный, трехфазное КЗ за кабелем), при которых разрешается не учитывать емкостные составляющие. Для определения токов и напряжений в экране кабеля, зная граничные условия, указанные в табл. 2.2 для симметричных режимов и в табл. 2.4 для НКЗ, можно записать следующие допущения табл. 2.9: Таблица 2.9 Допущения для расчетов токов и напряжений в экране кабеля. Режим Допущения ̇ + 𝐼жВ ̇ + 𝐼жС ̇ =0 𝐼жА Симметричный режим работы ̇𝐼эА + 𝐼эВ ̇ + 𝐼эС ̇ =0 ̇ >> 𝐼жВ ̇ и 𝐼жА ̇ >> 𝐼жС ̇ 𝐼жА Или ̇ = 0 и 𝐼жС ̇ =0 𝐼жВ Аварийный режим (однофазное КЗ фазы «А» на землю вне кабеля) 22

Теперь рассмотрим процесс расчета напряжения, наводимого на экране кабеля относительно земли при установленных расчетных случаях (РС) табл. 2.10, а конкретно при симметричном режиме работы и при однофазном КЗ вне кабеля. При анализе РС используются следующие состояния экрана:  экран заземлен с двух сторон в начале и конце кабеля;  разделение экрана на К секций, каждая из которых заземлена с одной стороны;  экран прошел N циклов транспозиции. Каждое указанное состояние экрана характеризуется своим коэффициентом в табл. 2.10, который необходимо умножить на длину кабеля lк и ток Iж, протекающий в его жиле, чтобы вычислить напряжение экрана. При этом в нормальном режиме Iж – это ток нагрузки, а в аварийном – это ток КЗ сети, проходящий по жиле кабеля, точное значение которого определяется по расчетам токов КЗ с учетом параметров кабеля и примыкающих к нему систем. Таблица 2.10 Напряжение, наводимое на экран кабеля относительно земли, В. Коэффициент при Коэффициент при симметричном однофазном КЗ вне Сомножитель режиме работы кабеля № Состояние экрана 1 Двухстороннее заземление ≈0 ≈0 2 Разделение на К секций 1 ∗ ∙ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) К 1 ∗ ∙ 𝑍̇ К жэ 3 Транспонирование N циклов 1 ∗ ∙ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) 3𝑁 2 ∗ ∙ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) 9𝑁 𝐼ж̇ ∙ 𝑙к Исходя из значений коэффициентов при транспозиции табл. 2.10 видно, что наибольшее напряжение на экране будет наводиться в случае симметричного режима работы (трехфазное КЗ), а не при однофазном КЗ вне кабеля, что видно из следующего неравенства: 1 2 ∗ ∗ ∙ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) > ∙ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ), 3𝑁 9𝑁 по сути значения сопротивлений данного неравенства можно не учитывать, исключив их из неравенства, и оставить следующее: 1 2 > . 3𝑁 9𝑁 23

№ 1 Таблица 2.11 Токи в экранах фаз кабеля в зависимости от состояния экрана. Симметричный режим работы Режим К(1) вне кабеля 𝑍̇ ∗ − 2𝑍̇к∗ ∗ ∗ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) ∙ жэ 𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ̇ =− ̇ 𝑍̇э∗ − 2𝑍̇к∗ ̇ 𝐼эА ∙ 𝐼жА ̇ =− 𝐼эА ∙ 𝐼жА 𝑍̇э∗ − 𝑍̇к∗ 𝑍̇э∗ − 𝑍̇к∗ ∗ ∗ ̇ ̇ 𝑍 − 𝑍к ∗ ̇ = − жэ ̇ 𝑍̇к∗ ∙ (𝑍̇э∗ − 𝑍̇жэ ) 𝐼эВ ∙ 𝐼жВ ̇ ∗ ∗ ̇ ̇ 𝐼 = − ∙ 𝐼̇ 𝑍э − 𝑍к эВ ∗ ∗ ∗ ∗ ) жА ̇ ̇ ̇ ̇ (𝑍 − 𝑍 ) ∙ (𝑍 + 2𝑍 э к э к 𝑍̇ ∗ − 𝑍̇к∗ ∗ ̇ = − жэ ̇жС 𝑍̇к∗ ∙ (𝑍̇э∗ − 𝑍̇жэ ) 𝐼эС ∙ 𝐼 ̇ =− ̇ 𝐼эС ∙ 𝐼жА 𝑍̇э∗ − 𝑍̇к∗ (𝑍̇э∗ − 𝑍̇к∗ ) ∙ (𝑍̇э∗ + 2𝑍̇к∗ ) 𝑙к ∗ ̇ = 𝑗𝜔 (𝐶жэ 𝐼эА ∙ ) ∙ 𝑈̇жА К 𝑙 к ∗ ̇ = 𝑗𝜔 (𝐶жэ 𝐼эВ ∙ ) ∙ 𝑈̇жВ К 𝑙 к ∗ ̇ = 𝑗𝜔 (𝐶жэ 𝐼эС ∙ ) ∙ 𝑈̇жС К 2 ∗ ̇ = 𝑗𝜔 (𝐶жэ 𝐼эА ∙ 𝑙к ∗ ̇ = 𝑗𝜔 (𝐶жэ 𝐼эА ∙ ) ∙ 𝑈̇жА К 𝑙 к ∗ ̇ = 𝑗𝜔 (𝐶жэ 𝐼эВ ∙ ) ∙ 𝑈̇жВ К 𝑙 к ∗ ̇ = 𝑗𝜔 (𝐶жэ 𝐼эС ∙ ) ∙ 𝑈̇жС К ∗ ̇ 𝑍̇ + 2𝑍̇к∗ 𝐼жА ̇𝐼эА = − жэ ∙ 𝑍̇э∗ + 2𝑍̇к∗ 3 ̇ 𝑍̇ ∗ + 2𝑍̇к∗ 𝐼жА ̇𝐼эВ = − жэ ∙ 𝑍̇э∗ + 2𝑍̇к∗ 3 ̇ 𝑍̇ ∗ + 2𝑍̇к∗ 𝐼жА ̇ = − жэ 𝐼эС ∙ 𝑍̇э∗ + 2𝑍̇к∗ 3 𝑙к 3 √3 ) ∙ 𝑈̇жА ∙ ( − 𝑗 ) 3𝑁 4 4 3 ∗ ̇ | = 𝜔 (𝐶жэ 𝐼эА = |𝐼эА ∙ 𝑙к ) ∙ 𝑈жА 2𝑁√3 Если проанализировать данные табл. 2.11, то можно сказать, что в симметричном режиме работы при состоянии экрана №2 и №3, т.е. при разделении экранов на К секций и при транспозиции N циклов, значения токов протекающих в экранах фаз значительно снижется, за счет того, что эти токи определяются не взаимными сопротивлениями, как при состоянии экрана №1, а напряжениями жил относительно земли и емкостями главной СПЭ-изоляции «жила-экран». Также с помощью табл. 2.11 можно вычислить отношение тока в экране к току в жиле при разных режимах экрана. 2.5. Расчет экрана кабелей 6-35 кВ с изоляцией из СПЭ В экранах, заземленных по концам, в нормальном и аварийном режиме протекают токи сопоставимые по величине с токами, протекающими в жиле, поэтому эксплуатацию трехфазной группы кабелей рекомендуют с принятием мер по снижению токов в экранах. При этом может показаться, что можно принять минимальное сечение экранов. Однако такой вывод преждевременен, поскольку ранее были рассмотрены случаи возникновения 24

КЗ только вне кабеля рис. 2.1., также следует помнить, что существует опасность возникновения повреждения изоляции «фаза-экран» рис. 2.6. Рис. 2.6. Расчетная схема сети при повреждении изоляции КЛ. В случае однофазного повреждения изоляции кабеля ток IК , протекающий в жиле, попадает на ее экран, заземленный по концам, и далее в его заземляющие устройства рис. 2.7. Если релейная защита (РЗ) сработает быстро и оперативно, то даже большие значения токов замыкания IК не смогут оказать неблагоприятного воздействия на соседние фазы кабеля. В свою очередь скорость отключения возникшей аварии К(1) зависит от используемого способа заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ. Рис. 2.7. Протекание токов в кабеле по экранам заземленным по концам при К(1). Если сечение экрана не соответствует величине тока IК, возникающего при аварии, и длительности его протекания, то появляется опасность термического разрушения экрана. При этом, данная ситуация неблагоприятна даже, если экран кабеля заземлен с одной стороны рис. 2.8 или применена транспозиция рис. 2.9. Рис. 2.8. Повреждение изоляции кабеля, экран заземлен с одной стороны Рис. 2.9. Повреждение изоляции кабеля, применена транспозиция 25

В сетях 6-35 кВ, где используется изолированная нейтраль, при возникновении однофазного КЗ, ток замыкания, попадая на экран, будет проходить через емкости неповрежденных фаз. Именно поэтому он имеет емкостный характер и рассчитывается следующим образом: 𝐼𝐶 = √3 ∙ 𝑈ном ∙ 𝐶𝛴 , где 𝑈ном – номинальное напряжение сети; 𝐶𝛴 – суммарная емкость сети на землю. В таких сетях КЛ снабжают трансформаторами тока нулевой последовательности (ТТНП), которые показывают сумму векторов фазных токов. В неповрежденных КЛ токи нулевой последовательности направлены к шинам 6-35 кВ, а в аварийной линии от шин, то есть эти токи имеют противоположный характер. Именно сравнение знаков токов нулевой последовательности позволяет выявить поврежденный участок, на котором произошла авария. Заземление нейтрали через резистор в сетях 6-35 кВ позволяет улучшить работу РЗ за счет увеличения тока аварийной линии, поскольку в поврежденной КЛ появляется дополнительная активная составляющая тока IR, на которую реагирует ТТНП: 𝐼𝑅 = 𝑈ном /√3 , 𝑅 (1) 𝐼𝐾 = √𝐼𝑅2 + 𝐼𝐶2 . Правильный подбор сопротивления резистора R обеспечивает заметное различие тока протекающего в аварийной и неповрежденной линии, что дает автоматике сигнал на точное срабатывание и отключение поврежденной КЛ. Подбор сечения экранов однофазных кабелей в сетях с резистивнозаземленной нейтралью следует подбирать исходя из термической стойкости к токам КЗ (1) 𝐼𝐾 , с учетом резистивного тока IR по соответствующим номограммам, приводимым в каталогах производителей кабелей. Таким образом, выбор сечения экранов кабелей должен производиться по известному неравенству: 𝐼К ≤ КЭ ∙ 26 𝐹Э , √𝑡к

где IК – ток короткого замыкания, [кА]; FЭ – экономическое сечение медного экрана, [мм2]; КЭ = 0,174 – коэффициент пропорциональности, [кА√с/мм2]; tк – время отключения аварии [c]. 2.6. Обобщающие расчеты для кабелей 6-35 кВ В данном параграфе будет рассматриваться расчет для однофазных кабелей 6-10 кВ с изоляцией из СПЭ. Исходные данные по КПИ, используемые в расчете, приведены в Приложении. Приведем основные обозначения табл. 2.12, формулы геометрических характеристик кабеля табл. 2.13 и формулы основных электрических параметров кабеля 2.14. Обозначение Fж Fэ lк ε0 = 8,85∙10-12 ε1 ε2 μ0 = 4π∙10-7 ρж ρэ ρз S f ω = 2π∙f j = √-1 δж δи δпп1 δпп2 δо 𝑙к Таблица 2.12 Основные обозначения для расчета токов и напряжений в экранах одножильных кабелей. Определение Сечение жилы кабеля, мм2 Сечение экрана кабеля, мм2 Длина кабеля, м Абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м Относительная диэлектрическая проницаемость изоляции между жилой и экраном, о.е. Относительная диэлектрическая проницаемость оболочки, о.е. Абсолютная магнитная проницаемость вакуума, Гн/м Удельное сопротивление материала жилы кабеля, Ом∙м Удельное сопротивление материала экрана кабеля, Ом∙м Удельное сопротивление грунта, Ом∙м Эквивалентное расстояние между осями соседних фаз, мм Частота напряжений и токов, Гц Угловая частота напряжений и токов, рад/с Мнимая единица Толщина полупроводящего диэлектрического слоя по жиле, мм Толщина изоляции из СПЭ, мм Толщина полупроводящего диэлектрического слоя по изоляции, мм Толщина полупроводящего герметизирующего слоя по экрану, мм Толщина оболочки кабеля, мм Длина кабельной линии, км Рис. 2.10. Геометрические характеристики и конструкция одножильного кабеля. 27

Таблица 2.13 Формулы для расчета геометрических характеристик одножильного кабеля. Формула Определение 𝑟1 = √ 𝐹ж 𝜋 Внешний радиус жилы кабеля, мм Внутренний радиус экрана кабеля, мм 𝑟2 = 𝑟1 + 𝛿ж + 𝛿и + 𝛿пп1 𝑟3 = √𝑟22 + 𝐹э 𝜋 Внешний радиус экрана кабеля, мм Внешний радиус кабеля, мм 𝑟4 = 𝑟3 + 𝛿пп2 + 𝛿о Формула 𝜌ж 𝑅ж∗ = 𝐹ж 𝜌 э 𝑅э∗ = 𝐹э 𝜋 𝑅з∗ = ∙ 𝜇0 ∙ 𝑓 4 𝜌з 𝐷з = 2,24 ∙ √ 𝜔 ∙ 𝜇0 Таблица 2.14 Формулы основных электрических параметров кабеля. Определение 𝜇0 𝐷з ln ( ) 2𝜋 𝑟1 𝜇 𝐷 0 з 𝐿∗э = ln ( ) 2𝜋 𝑟2 𝜇0 𝐷з ∗ 𝑀жэ = ln ( ) 2𝜋 𝑟2 𝜇 𝐷 0 з 𝑀к∗ = ln ( ) 2𝜋 𝑆 2𝜋 ∙ 𝜀1 ∙ 𝜀0 ∗ 𝐶жэ = 𝑟 ln (𝑟2 ) 1 2𝜋 ∙ 𝜀 ∙ 𝜀0 2 ∗ 𝐶эз = 𝑟4 ln (𝑟 ) 3 𝐿∗ж = 𝑆 = 𝑑𝐴𝐵 = 𝑑𝐵𝐶 = 𝑑𝐴𝐶 3 𝑆 = √𝑑𝐴𝐵 ∙ 𝑑𝐵𝐶 ∙ 𝑑𝐴𝐶 = 1,26 ∙ 𝑑𝐴𝐵 Согласно приведенным Удельное активное сопротивление жилы, Ом/м Удельное активное сопротивление экрана, Ом/м Удельное активное сопротивление земли, Ом/м Эквивалентная глубина проникновения тока в землю, м Удельная собственная индуктивность жилы, Гн/м Удельная собственная индуктивность экрана, Гн/м Удельная взаимная индуктивность между жилой и экраном, Гн/м Удельная взаимная индуктивность между жилой (экраном) и соседним кабелем, Гн/м Удельная емкость между жилой и экраном, Ф/м Удельная емкость между экраном и землей, Ф/м Эквивалентное расстояние между осями фаз для кабелей расположенных равносторонним треугольником TF, мм Эквивалентное расстояние между осями фаз для кабелей, проложенных в плоскости FF, мм формулам табл. 2.13-2.14 составлено Приложение с расчетными размерными данными и параметрами кабелей отечественного производства АВВ-Москабель. Следует учесть некоторые допущения для расчета формул основных электрических параметров кабеля табл. 2.14: 28

1. расстояние между осями фаз должно быть больше внешнего радиуса экрана, в связи с тем, что при сильном сближении кабелей может возникать нежелательное термическое воздействие фаз друг на друга 𝑆 ≫ 𝑟3 ; 2. в расчетах допустимо не учитывать толщину экрана и считать только его внешний радиус исходя из того, что 𝑟3 ≫ (𝑟3 − 𝑟2 ); 3. можно не учитывать эффект близости (изменение сопротивления проводников из-за влияния токов соседних проводов) на частоте 50 Гц; 4. можно пренебречь токами смещения в земле. Принимая в расчет указанные выше допущения, запишем формулы собственных и взаимных погонных продольных сопротивлений кабеля табл. 2.15: Таблица 2.15 Формулы собственных и взаимных погонных продольных сопротивлений кабеля. Формула Определение ∗ ̇ Собственное погонное сопротивление жилы, Ом/м 𝑍ж = 𝑅з + 𝑅ж + 𝑗𝜔𝐿ж ∗ ̇ Собственное погонное сопротивление экрана, Ом/м 𝑍э = 𝑅з + 𝑅э + 𝑗𝜔𝐿э Взаимное погонное сопротивление между жилой и ∗ 𝑍̇жэ = 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀жэ экраном кабеля, Ом/м Взаимное погонное сопротивление жилы (экрана) и 𝑍̇к∗ = 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀к соседнего кабеля, Ом/м В ходе расчета активного сопротивления жилы Rж при определенной температуре t1 необходимо учитывать влияние температурного коэффициента α на значение сопротивления для разных видов металлов табл. 2.16: Таблица 2.16 Значения удельного сопротивления и температурного коэффициента для различных металлов. Металл ρ∙10-8, Ом∙м при t0 = 20ºС α∙10-3, 1/ºС Серебро 1,6 4,1 Медь 1,75 4,3 Золото 2,4 4 Алюминий 2,71 4,2 Свинец 22 3,7 Сталь 13,7 4 Бронза 3,5 3 Нержавеющая сталь 70 - 29

2.6.1. Расчет напряжений экранов кабелей Проведем расчет зависимости величины напряжения, наводимого на экране, от сечения жилы кабеля 10 кВ с изоляцией из СПЭ в симметричном режиме. При этом рассматривается трехфазная группа однофазных кабелей расположенная в ряд (FF) и экран заземлен с одной стороны. Расстояние между фазами кабеля принимается равным d1 = 0,1 м, d2 = 0,2 м, d3 = 0,5 м, причем третье «нетиповое» значение принято только для иллюстрации влияния эквивалентного расстояния между осями фаз на величину токов и напряжений в экранах. ρз = 1000 Ом∙м; длина Удельное сопротивление грунта принимаем кабеля принимается 𝑙к = 1000 м; действующее значение тока в жиле фазы «А» Iж = 1000 А. Рис. 2.12. Схема с односторонним заземлением экранов кабельной линии. Рис. 2.11. Трехфазная группа однофазных кабелей с расположением кабелей в ряд FF. При одностороннем заземлении экранов ток в экранах принимается равным нулю, а напряжение на незаземленном конце экрана является падением напряжения на экране и рассчитывается следующим образом: ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к ∙ 𝐼жС ̇ . 𝑈̇эА = ∆𝑈̇эА = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА Токи при симметричном режиме записываем следующим образом: ̇ = 𝐼жА = 1000 А, 𝐼жА 1 √3 ̇ = 𝑎2 ∙ 𝐼жА ̇ = (− − 𝑗 ) ∙ 1000 = −500 − 𝑗866,025 𝐴, 𝐼жВ 2 2 1 √3 ̇ = 𝑎 ∙ 𝐼жА ̇ = (− + 𝑗 ) ∙ 1000 = −500 + 𝑗866,025 𝐴. 𝐼жС 2 2 Глубина проникновения магнитного поля в грунт: 𝜌з 1000 𝐷з = 2,24 ∙ √ = 2,24 ∙ √ = 3565 м. 𝜔 ∙ 𝜇0 2𝜋 ∙ 50 ∙ 4𝜋 ∙ 10−7 30

Для примера примем сечение жилы Fж = 50 мм2, толщина изоляции δи = 3,4 мм, при этом толщина полупроводящих слоев принимается по 0,2 мм: 𝐹ж 50 𝑟1 = √ = √ = 3,989 мм, 𝜋 𝜋 𝑟2 = 𝑟1 + 𝛿ж + 𝛿и + 𝛿пп1 = 3,989 + 0,2 + 3,4 + 0,2 = 7,789 ∙ 10−3 м. Эквивалентные расстояния между осями фаз для кабелей проложенных в плоскости (FF) для трех случаев: 𝑆1 = 1,26 ∙ 𝑑1 = 1,26 ∙ 0,1 = 0,126 м, 𝑆2 = 1,26 ∙ 𝑑2 = 1,26 ∙ 0,2 = 0,252 м, 𝑆3 = 1,26 ∙ 𝑑3 = 1,26 ∙ 0,5 = 0,63 м. Далее рассчитываем основные электрические параметры кабеля: 𝜋 𝜋 𝑅з∗ = ∙ 𝜇0 ∙ 𝑓 = ∙ 4𝜋 ∙ 10−7 ∙ 50 = 4,935 ∙ 10−5 Ом/м, 4 4 ∗ 𝑀жэ 𝜇0 𝐷з 4𝜋 ∙ 10−7 3565 Гн = ln ( ) = ln ( ) = 2,607 ∙ 10−6 , −3 2𝜋 𝑟2 2𝜋 7,389 ∙ 10 м ∗ 𝑀к1 ∗ 𝑀к2 𝜇0 𝐷з 4𝜋 ∙ 10−7 3565 Гн = ln ( ) = ln ( ) = 2,05 ∙ 10−6 , 2𝜋 𝑆1 2𝜋 0,126 м 𝜇0 𝐷з 4𝜋 ∙ 10−7 3565 Гн = ln ( ) = ln ( ) = 1,911 ∙ 10−6 , 2𝜋 𝑆2 2𝜋 0,252 м ∗ 𝑀к3 = 𝜇0 𝐷з 4𝜋 ∙ 10−7 3565 Гн ln ( ) = ln ( ) = 1,728 ∙ 10−6 , 2𝜋 𝑆3 2𝜋 0,63 м ∗ 𝑍̇жэ = 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀жэ = 4,935 ∙ 10−5 + 𝑗 ∙ 2𝜋 ∙ 50 ∙ 2,607 ∙ 10−6 = = 4,935 ∙ 10−5 + 𝑗8,189 ∙ 10−4 Ом/м, ∗ 𝑍̇к1 = 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀к1 = 4,935 ∙ 10−5 + 𝑗 ∙ 2𝜋 ∙ 50 ∙ 2,05 ∙ 10−6 = = 4,935 ∙ 10−5 + 𝑗6,441 ∙ 10−4 Ом/м, ∗ 𝑍̇к2 = 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀к2 = 4,935 ∙ 10−5 + 𝑗 ∙ 2𝜋 ∙ 50 ∙ 1,911 ∙ 10−6 = = 4,935 ∙ 10−5 + 𝑗6,005 ∙ 10−4 Ом/м, ∗ 𝑍̇к3 = 𝑅з + 𝑗𝜔𝑀к3 = 4,935 ∙ 10−5 + 𝑗 ∙ 2𝜋 ∙ 50 ∙ 1,728 ∙ 10−6 = = 4,935 ∙ 10−5 + 𝑗5,429 ∙ 10−4 Ом/м, ∗ 𝑍̇жэ = 𝑍̇жэ ∙ 𝑙к = (4,935 ∙ 10−5 + 𝑗8,189 ∙ 10−4 ) ∙ 1000 = 0,049 + 𝑗0,819 Ом, ∗ 𝑍̇к1 = 𝑍̇к1 ∙ 𝑙к = (4,935 ∙ 10−5 + 𝑗6,441 ∙ 10−4 ) ∙ 1000 = 0,049 + 𝑗0,644 Ом, 31

∗ 𝑍̇к2 = 𝑍̇к2 ∙ 𝑙к = (4,935 ∙ 10−5 + 𝑗6,005 ∙ 10−4 ) ∙ 1000 = 0,049 + 𝑗0,601 Ом, ∗ 𝑍̇к3 = 𝑍̇к3 ∙ 𝑙к = (4,935 ∙ 10−5 + 𝑗5,429 ∙ 10−4 ) ∙ 1000 = 0,049 + 𝑗0,543 Ом, ̇ + 𝑍̇к1 ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к1 ∙ 𝐼жС ̇ = 𝑈̇эА1 = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА = (0,049 + 𝑗0,819) ∙ (1000) + (0,049 + 𝑗0,644) ∙ (−500 − 𝑗866,025) + +(0,049 + 𝑗0,644) ∙ (−500 + 𝑗866,025) = 𝑗174,893 В, ̇ + 𝑍̇к2 ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к2 ∙ 𝐼жС ̇ = 𝑈̇эА2 = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА = (0,049 + 𝑗0,819) ∙ (1000) + (0,049 + 𝑗0,601) ∙ (−500 − 𝑗866,025) + +(0,049 + 𝑗0,601) ∙ (−500 + 𝑗866,025) = 𝑗218,445 В, ̇ + 𝑍̇к3 ∙ 𝐼жВ ̇ + 𝑍̇к3 ∙ 𝐼жС ̇ = 𝑈̇эА3 = 𝑍̇жэ ∙ 𝐼жА = (0,049 + 𝑗0,819) ∙ (1000) + (0,049 + 𝑗0,543) ∙ (−500 − 𝑗866,025) + +(0,049 + 𝑗0,543) ∙ (−500 + 𝑗866,025) = 𝑗276,017 В. Исходя из приведенного расчета, можно сделать вывод о том, что расстояние между фазами кабеля d имеет большое влияние на величину напряжения Uэ, наводимого на экране: чем больше расстояние между кабелями, тем больше напряжение и, соответственно, токи экранов, поэтому не рекомендуется располагать однофазные СПЭ-кабели соседних фаз далеко друг от друга. Проведем подобный расчет для остальных сечений кабелей 6-10 кВ и сведем результаты расчета напряжений на экранах в табл. 2.17, а также по полученным данным построим графики зависимости напряжения экрана от сечения жилы и от расстояния между фазами рис. 2.13: Fж, мм2 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 800 1000 1200 Таблица 2.17 Результаты расчетов зависимости напряжений от сечения жил кабеля. Uэ1, В Uэ2, В Uэ3, В 174,893 218,445 276,017 169,258 212,81 270,382 163,763 207,315 264,887 159,32 202,872 260,444 154,888 198,439 256,012 150,559 194,11 251,683 144,974 188,525 246,098 140,006 183,558 241,13 133,371 176,922 234,495 128,054 171,606 229,178 122,401 165,953 223,525 116,411 159,963 217,535 110,69 154,241 211,814 105,931 149,482 207,055 32

Uэ, В 300 250 200 d3=0,5 м 150 d2=0,2 м 100 d1=0,1 м 50 Fж, мм2 0 0 400 800 1200 Рис. 2.13. Графики зависимости напряжения Uэ, наводимого на экране (заземлен с одной стороны), однофазного кабеля 6-35 кВ трехфазной группы кабелей длиной 1000 м при токе жилы Iж = 1000 А в симметричном режиме от сечения токопроводящей жилы Fж и от расстояния d между кабелями соседних фаз при расположении кабелей в плоскости. Следует отметить, что для расчета напряжения на экране можно пользоваться формулой приведенной в табл. 2.10 №2: 𝑈̇э = 1 ∗ ∙ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) ∙ 𝐼ж̇ ∙ 𝑙к , К принимаем, что экран разделен на К = 1 секцию и значения при этом будут аналогичные. Графиками рис.2.13 можно пользоваться для перерасчета напряжения на экране при других значениях длины КЛ и тока в жиле, так как данные зависимости получены при значениях 𝑙к = 1000 м и Iж = 1000 A, то формула перерасчета будет выглядеть следующим образом: 𝑙к 𝐼ж рис.2.13 ∙ = 𝑈э ∙ 𝐿к ∙ 𝐼ж ∙ 10−6 В. 1000 1000 Например, если КЛ имеет расположение фаз в плоскости с расстоянием рис.2.13 𝑈эновое = 𝑈э ∙ между фаз d = 0,2 м, сечение жилы кабеля равно 400 мм2, длина КЛ 2500 м, ток жилы принимаем 750 А, тогда напряжение составит: рис.2.13 𝑈эновое = 𝑈э ∙ 𝑙к ∙ 𝐼ж ∙ 10−6 = 176,922 ∙ 2500 ∙ 750 ∙ 10−6 = 331,729 В, Во всех рабочих режимах кабеля при частичном разземлении экрана должно выполняться условие: 𝑈э ≤ 𝑈э.доп где 𝑈э.доп – допустимое напряжение на экране, [В, кВ]. 33

Причем если к экрану кабеля возможно прикосновение человека, то следует принять напряжение, которое отвечает нормам безопасности 𝑈э.доп = 24 В; а если прикосновение человека к экрану невозможно, то напряжение принимается по прочности изоляции экрана 𝑈э.доп = 5 кВ. Как видно для рассмотренной КЛ в случае, когда не существует возможности прикосновения человека к экрану, условие безопасности выполняется, и экран можно эксплуатировать частично разземленным. Однако если есть возможность прикосновения человека, то условие безопасности не выполняется, поэтому экран следует заземлять с двух сторон, но при этом возникает проблема появления токов в экранах близких к рабочим. Также отметим, что условие безопасности в теории может выполняться, но только в коротких по длине линиях. Решением указанной выше проблемы может стать разделение экрана на секции с помощью транспозиции, при этом экран разделится на три секции, либо произвести разрыв экрана на две секции рис. 2.14, каждая из которых заземлена в местах, где возможно прикосновение человека к экрану, то есть в конце и начале линии. Рис. 2.14. Схема соединения трехфазной группы СПЭ-кабелей с разделенным на две секции экраном, заземленным со стороны начала и конца линии. Для расчета наводимого на экран напряжения для кабелей 6-35 кВ при применении N полных циклов транспозиции и при разделении экрана на К секций при расчетном К(3) справедливы следующие расчетные формулы: 𝑈э ∙ 𝑙к ∙ 𝐼ж ∙ 10−6 , 3𝑁 𝑈э = ∙ 𝑙 ∙ 𝐼 ∙ 10−6 . К к ж 𝑈э 𝑁 = 𝑈э К Исходя из представленных формул, можно сделать вывод об одинаковой эффективности этих мероприятий. Получается, транспозиция на 34

3N секций равнозначна делению экрана на К однократно заземленных секций. 2.6.2. Расчет доли токов в экранах кабелей На основе табл. 2.11 можно получить более простое отношение токов в экране, заземленном по концам кабеля, к токам в жиле, протекающих в нормальном режиме. Данное отношение токов также можно назвать долей токов в экране: 𝐷̇𝐼 = 𝐼э̇ 𝑗𝑋 ∗ =− ∗ , 𝑅э + 𝑗𝑋 ∗ 𝐼ж̇ 𝑋∗ = 𝜔 ∙ 𝜇0 𝑆 ∙ ln ( ), 2𝜋 𝑟2 где 𝑋 ∗ - погонное индуктивное сопротивление. Взяв модуль комплексного числа, можно получить более простое выражение: 𝐼э̇ |𝐷̇𝐼 | = | | = 𝐼ж̇ 1 √1 + 𝑅э∗ 2 (𝑋 ∗ ) , Проведем анализ отношения токов в экране к токам в жиле при двухстороннем заземлении экранов. Также будем рассматривать «типовые» и «нетиповые» расстояния между жилами кабелей, которые приводились выше. Сечения экрана принимаются 25, 50, 95, 150, 240 мм2, поскольку в технических характеристиках приводятся минимальные сечения экранов, а конечное значение выбирается по условиям протекания тока КЗ. Приведем пример для начального сечения жилы 150 мм2. Удельное сопротивление медного экрана принимается 2∙10-8 Ом∙м 𝐹ж 150 𝑟1 = √ = √ = 6,91 мм, 𝜋 𝜋 𝑟2 = 𝑟1 + 𝛿ж + 𝛿и + 𝛿пп1 = 6,91 + 0,2 + 3,4 + 0,2 = 10,71 ∙ 10−3 м, 𝑅э∗ 𝜌э 2 ∙ 10−8 Ом −4 = = = 8 ∙ 10 . 𝐹э 25 ∙ 10−6 м Индуктивное сопротивление рассчитаем сразу для трех случаев: 𝑋1∗ 𝜇0 𝑆1 4𝜋 ∙ 10−7 0,1 ∙ 1,26 Ом −4 =𝜔∙ ∙ ln ( ) = 314 ∙ ∙ ln ( = −1,55 ∙ 10 , ) 2𝜋 𝑟2 2𝜋 10,71 ∙ 10−3 м 35

𝑋2∗ 𝜇0 𝑆2 4𝜋 ∙ 10−7 0,2 ∙ 1,26 Ом −4 =𝜔∙ ∙ ln ( ) = 314 ∙ ∙ ln ( = −1,98 ∙ 10 , ) 2𝜋 𝑟2 2𝜋 10,71 ∙ 10−3 м 𝑋3∗ 𝜇0 𝑆3 4𝜋 ∙ 10−7 0,5 ∙ 1,26 Ом −4 =𝜔∙ ∙ ln ( ) = 314 ∙ ∙ ln ( = −2,56 ∙ 10 . ) 2𝜋 𝑟2 2𝜋 10,71 ∙ 10−3 м Далее рассчитываем долю тока в экране для трех случаев: 1 |𝐷̇𝐼1 | = ∗ 2 √1 + (𝑅э∗ ) 𝑋1 1 |𝐷̇𝐼2 | = √1 + ( ∗ 2 1 ∗ 2 2 1 √1 + ( = 0,24 о. е., 8 ∙ 10−4 ) −1,98 ∙ 10−4 2 1 = √1 + (𝑅э∗ ) 𝑋3 = 0,19 о. е., 8 ∙ 10−4 ) −1,55 ∙ 10−4 = √1 + (𝑅э∗ ) 𝑋2 |𝐷̇𝐼3 | = 1 = √1 + ( = 0,3 о. е. 8 ∙ 10−4 ) −2,56 ∙ 10−4 2 Из полученных значений видно, что расстояние между осями соседних фаз имеет большое влияние на величину отношения токов в экране к токам в жиле. То есть чем больше расстояние между жилами соседних однофазных кабелей d, тем больше величина тока, протекающего в экране Iэ. Проведем анализ для остальных сечений жил и экранов. Результаты расчетов долей тока в экране DI при расстоянии между соседними кабелями d = 0,1 м, d = 0,2 м, d = 0,5 м занесены в табл. 2.18-2.20, соответственно. По данным таблиц построены графики рис. 2.15-2.17, по которым можно сделать вывод: чем больше сечение экрана принято для кабеля, тем больше значения токов, протекающих в экране. При этом чем больше сечение жилы, тем меньше доля тока в экране. Таблица 2.18 Результаты расчета отношения токов Iэ/Iж при расстоянии между кабелями соседних фаз d = 0,1 м, о.е. Fж,мм2 Fэ,мм2 25 50 95 150 240 150 185 240 300 400 500 630 800 1000 1200 0,19 0,36 0,59 0,76 0,88 0,18 0,35 0,58 0,75 0,87 0,18 0,34 0,57 0,74 0,87 0,17 0,33 0,55 0,72 0,86 0,16 0,32 0,54 0,71 0,85 0,16 0,30 0,52 0,69 0,84 0,15 0,29 0,50 0,68 0,83 0,14 0,28 0,48 0,66 0,81 0,14 0,27 0,47 0,64 0,80 0,13 0,26 0,45 0,62 0,79 36

Таблица 2.19 Результаты расчета отношения токов Iэ/Iж при расстоянии между кабелями соседних фаз d = 0,2 м, о.е. Fж,мм2 Fэ,мм2 25 50 95 150 240 150 185 240 300 400 500 630 800 1000 1200 0,24 0,44 0,69 0,83 0,92 0,24 0,44 0,68 0,82 0,92 0,23 0,43 0,67 0,82 0,91 0,22 0,42 0,66 0,81 0,91 0,22 0,40 0,64 0,80 0,90 0,21 0,39 0,63 0,79 0,90 0,20 0,38 0,62 0,78 0,89 0,20 0,37 0,60 0,77 0,89 0,19 0,36 0,59 0,76 0,88 0,18 0,35 0,58 0,75 0,87 Таблица 2.20 Результаты расчета отношения токов Iэ/Iж при расстоянии между кабелями соседних фаз d = 0,5 м, о.е. Fж,мм2 150 185 240 300 400 500 630 800 1000 1200 0,30 0,54 0,77 0,89 0,95 0,30 0,53 0,77 0,88 0,95 0,29 0,52 0,76 0,88 0,95 0,29 0,52 0,75 0,88 0,95 0,28 0,51 0,74 0,87 0,94 0,28 0,50 0,74 0,86 0,94 0,27 0,49 0,73 0,86 0,94 0,26 0,48 0,72 0,85 0,93 0,26 0,47 0,71 0,85 0,93 0,25 0,46 0,70 0,84 0,93 2 Fэ,мм 25 50 95 150 240 Iэ/Iж, о.е. 1,00 0,80 240 0,60 150 95 0,40 50 0,20 25 0,00 0 400 800 Fж, мм2 1200 Рис. 2.15. Отношение токов в экране к токам в жиле однофазного СПЭ-кабеля 10 кВ в зависимости от сечения жилы Fж и сечения экрана Fэ. Расстояние между жилами соседних кабелей принято d = 0,1 м. Кривые, приведенные на графике «сверху-вниз» соответствуют сечениям экрана Fэ = 240, 150, 95, 50, 25 мм2. 37

Iэ/Iж, о.е. 1,00 0,80 240 150 0,60 95 50 0,40 25 0,20 Fж, мм2 0,00 0 400 800 1200 Рис. 2.16. Отношение токов в экране к токам в жиле однофазного СПЭ-кабеля 10 кВ в зависимости от сечения жилы Fж и сечения экрана Fэ. Расстояние между жилами соседних кабелей принято d = 0,2 м. Кривые, приведенные на графике «сверху-вниз» соответствуют сечениям экрана Fэ = 240, 150, 95, 50, 25 мм2. Iэ/Iж, о.е. 1,00 0,80 240 150 0,60 95 50 0,40 25 0,20 Fж, мм2 0,00 0 400 800 1200 Рис. 2.17. Отношение токов в экране к токам в жиле однофазного СПЭ-кабеля 10 кВ в зависимости от сечения жилы Fж и сечения экрана Fэ. Расстояние между жилами соседних кабелей принято d = 0,5 м. Кривые, приведенные на графике «сверху-вниз» соответствуют сечениям экрана Fэ = 240, 150, 95, 50, 25 мм2. 38

3. РАСЧЕТЫ РЕЖИМОВ РАБОТЫ КПИ 110 ÷ 220 КВ 3.1. Симметричные и несимметричные режимы работы кабелей 110 ÷ 220 кВ В России сети высокого напряжения (ВН) 110-220 кВ выполняются с эффективным или глухим заземлением нейтрали. В этих сетях симметричным режимом является трехфазное КЗ, а несимметричным – двухфазное или однофазное КЗ на землю. Причем в случае применения одностороннего заземления экрана токи К(1) будут принимать значения близкие к токам К(3), при этом будут достигаться наибольшие значения на незаземленном конце экрана. Поэтому одним из расчетных случаев в сетях ВН является случай К(1) вне кабеля при частичном разземлении кабеля. В большинстве случаев для решения задач анализа параметров режимов КЛ используется известный метод симметричных составляющих (ММС), обоснование которого было предложено К.Л. Фортескью, а в последующем К.Ф. Вагнер и Р.Д. Эванс, основываясь на данный метод, применили его к несимметричным КЗ. МСС основывается на допущении о том, что несимметричный режим исходно несимметричной трехфазной сети можно разложить на три симметричных режима в симметричных схемах прямой, обратной и нулевой последовательности (последняя имеет место в режимах, связанных с землей). В действительности, кабельная линия особенно при исполнении в виде трех однофазных кабелей является несимметричным объектом. Возникающие в квазистационарных процессах установившегося режима электромагнитные поля проводников КЛ поддаются симметрированию традиционными средствами, как по параметрам режима, так и по параметрам сети, в частности, общеизвестной транспозицией. Без использования данного мероприятия можно констатировать возникновение разных токов в различных фазах при явлении взаимной индукции, а также возможен переход мощности, эквивалентный изменению величин погонных сопротивлений и погонной емкостной проводимости. Как было выяснено в предыдущей главе, расстояние между фазными проводами и тросами цепей, другими словами компактность линии, имеет 39

значительное влияние на параметры установившегося режима КЛ. Физическим отражением этого являются электромагнитное влияние кабелей соседних между собой фаз. Так или иначе, применение мероприятий по симметрированию КЛ не создает абсолютно-равномерное электромагнитное поле вокруг проводов. Тем не менее, с целью упрощения расчетов и моделирования объектов трехфазных систем для определения параметров режимов сетей используют допущение о симметрии, которое используют большинство программных комплексов анализа режимов. Отметим, что перспективным в этих случаях можно считать метод фазных координат, сложности применения которого связаны с учетом взаимных влияний разных фаз МВЛ в условиях большой размерности схем последовательностей и соответствующих систем уравнений, в частности, их матричных описаний. 3.2. Основные расчетные случаи кабелей в сетях 110 ÷ 220 кВ Как уже было сказано, в нормальном и аварийном режиме при заземлении экранов кабелей с двух сторон в экране начинают протекать токи близкие по значению к токам жил. Способами борьбы с этим нежелательным явлением является: заземление экранов только с одной стороны; применение транспозиции экранов. Для радикального снижения токов в экранах при нормальном режиме и при КЗ в сети вне кабеля достаточно одного полного цикла транспозиции, но конечное число циклов N определяется исходя из ограничения напряжения Uэ, наводимого на экране в узлах транспозиции, воздействующего на изоляцию экрана, что подразумевает необходимость расчетного обоснования. Число циклов транспозиции выбирается исходя из уже указанного условия: 𝑈э ≤ 𝑈э.доп , где 𝑈э.доп – допустимое напряжение для изоляции экрана по прочности, [В]. Прежде чем ввести в эксплуатацию изоляция экранов кабелей проходит жесткое испытание постоянным напряжением 5000 В на протяжении 1 минуты. Именно это напряжение принимается предельно допустимым значением промышленной частоты с точки зрения прочности изоляции. 40

Строго говоря, такой вид испытания целесообразно заменить на более щадящее с помощью установок пониженной частоты (0,1 Гц). На стадии проектирования необходимо установить число и расположение транспозиционных коробок на строительной длине, чтобы расстояние между этими коробками было согласовано и не потребовало лишних монтажных работ. Следует отметить, что условием повышенной эффективности транспозиции экранов является одинаковая длина участков между узлами транспозиции, а также одинаковая прокладка фаз (либо только FF, либо только TF). Также частичное разземление экранов с одной стороны рис. 3.1 является простым способом борьбы с токами, протекающими по экранам. В случае одностороннего заземления экрана на незаземленном конце экрана будет напряжение промышленной частоты в нормальном режиме и при режимах КЗ. Пусть Uэ - максимальное значение напряжения на экране относительно земли из всех режимов. Как ранее отмечалось допустимым значением напряжения на экране является 24 В, если существует вероятность прикосновения человека к экрану кабеля. Данное допустимое значения принимается с точки зрения безопасности персонала. Если же происходит превышение допустимого значения Uэ.доп, то в этом случае целесообразно применить разделение экрана на К секций (рис. 3.2, где показано К = 4), которые не соединяются друг с другом, но каждая секция имеет заземление с одной стороны и одинаковую длину. Экран делится на К секции до тех пор, пока не выполнится условие, которое также является условием выбора числа секций: 𝑈э ≤ 𝑈э.доп . К Следует отметить, что при большом числе делений на К секции, несмотря на теоретическую эффективность, встает вопрос о трудности реализации подобного мероприятия, поскольку в конце и в начале КЛ, где, как правило, имеются заземляющие устройства, произвести заземление экрана не составляет труда, а на протяжении трассы устройства заземления необходимо предусматривать тем в большем количестве, чем больше число К секций. Поэтому следует отметить оптимизированную, более безопасную 41

для персонала и удобную схему рис. 3.3, с точки зрения реализации, так как предусматривается меньшее число заземляющих устройств. Рис. 3.1. Схема трехфазной группы однофазных кабелей с изоляцией из СПЭ при одностороннем заземлении экранов. Рис. 3.2. Схема трехфазной группы однофазных кабелей с изоляцией из СПЭ при делении экрана на К=4 секций при одностороннем заземлении секций. Рис. 3.3. Оптимизированная схема трехфазной группы однофазных кабелей с изоляцией из СПЭ при делении экрана на К=4 секций при одностороннем заземлении секций. На рис. 3.4-3.6 приведены схемы соединения экранов трехфазных групп однофазных кабелей, когда экран разделен через узлы транспозиции. На рис. 3.4 показан один полный цикл транспозиции, на рис. 3.5 – два полных цикла транспозиции, на рис. 3.6 – два полных цикла транспозиции с заземлением средней точки. Следует отметить, что заземление средней точки рис. 3.6 может привести к ухудшению эффективности транспозиции, увеличению потерь в экранах и уменьшению пропускной способности. Рис. 3.4. Схема трехфазной группы однофазных кабелей с изоляцией из СПЭ при одном цикле транспозиции N=1. Рис. 3.5. Схема трехфазной группы однофазных кабелей с изоляцией из СПЭ при двух полных циклах транспозиции N=2 без заземления средней точки. Рис. 3.6. Схема трехфазной группы однофазных кабелей с изоляцией из СПЭ при двух полных циклах транспозиции N=2 с заземленной средней точкой. Из схем рис 3.1-3.3, на которых приведены схемы с односторонним заземлением экранов и делением на К секции, и схем рис. 3.4-3.6, на которых содержатся схемы с транспозицией и делением на 3N секции экранов, способных обеспечить допустимое напряжение на экране, в каждом 42

конкретном случае предпочтение должно быть отдано тому варианту обустройства экранов, который потребует меньшего числа. 3.3. Расчет напряжений экранов и определение конструкций экранов кабелей 110 ÷ 220 кВ с изоляцией из СПЭ Зададим исходные данные для иллюстрации определения числа циклов транспозиции экранов для системы из трех однофазных кабелей 110 кВ с изоляцией из СПЭ: Fж = 1000 мм2; Fэ = 185 мм2; толщина изоляции δи = 15 мм, при этом толщина полупроводящих слоев принимается 0,2 мм; длина кабеля lк = 8100 м; расстояние между жилами фаз d = 0,2 м; удельное сопротивление грунта ρз = 1000 Ом∙м. Рассмотрим случай одностороннего заземления экрана. Очередность расчета напряжения, наводимого на экране, при одностороннем заземлении экрана была представлена в параграфе 2.6.1, поэтому оперируем сразу конечными данными табл. 3.1: Таблица 3.1 Данные расчета напряжения на разомкнутом конце экрана для расчетных режимов. Нормальный режим Режим К(3) Режим К(1) 1 1 1 ∗ ∗ ∗ Коэффициент, Ом ∙ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) = 1,03 ∙ (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) = 1,03 ∙ 𝑍̇ = 5,91 К К К жэ Ток в жиле Iж, А 1000 10000 10000 Напряжение на 1031 10310 59090 экране при Iж, В В симметричном нормальном режиме работы получили напряжение на разомкнутом конце экрана 1031 В, что допустимо по условию прочности изоляции 5 кВ, но недопустимо по безопасности персонала 24 В. В симметричном режиме К(3) получили напряжение на незаземленном конце экрана 10,31 кВ, что недопустимо по условию прочности изоляции. В несимметричном режиме К(1) результат показал значение напряжения на экране при одностороннем заземлении 59,1 кВ, что значительно превышает допустимые значения напряжений. Применение двухстороннего заземления экрана недопустимо в связи с тем, что в экране кабеля будет проходить ток сопоставимый с током жилы, что недопустимо, учитывая малое сечение экрана по сравнению с сечением жилы. Следовательно, для предложенного кабеля необходимо применить транспозицию табл. 3.2. В симметричных режимах работы при транспозиции 43

ток в экране имеет емкостной характер и составляет единицы Ампер, которым можно пренебречь. Таблица 3.2 Данные расчета напряжения на экране кабеля при одном цикле транспозиции N=1. Нормальный режим Режим К(3) Режим К(1) 1 ∗ 1 2 Коэффициент, (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) ∗ ∗ ∗ ̇ ̇ (𝑍 − 𝑍 ) = 0,34 (𝑍̇жэ − 𝑍̇к∗ ) = 0,23 3𝑁 жэ к Ом 3𝑁 9𝑁 = 0,34 Ток в жиле Iж, А 1000 10000 10000 Напряжение на 343,641 3436 2291 экране при Iж, В В симметричном нормальном режиме работы получили напряжение в узле транспозиции экранов 344 В, что допустимо по условию прочности изоляции 5 кВ, но недопустимо по условию безопасности персонала 24 В. В симметричном режиме К(3) напряжение в узле транспозиции 3,44 кВ, что допустимо по условию прочности изоляции. В несимметричном режиме К(1) результат показал значение напряжения в узле транспозиции экранов 2,29 кВ, что удовлетворяет условию по прочности изоляции. Можно предположить, что ток КЗ равен 20 кА, тогда в случае транспозиции при трехфазном КЗ напряжение в узле транспозиции экранов будет равняться 6,87 кВ, что недопустимо по условию прочности изоляции. В этом необходимо применить N=2 цикла транспозиции. Следует отметить, что точное значение тока КЗ рассчитывается по результатам расчетов токов КЗ с учетом параметров кабеля и примыкающих систем. Таким образом, применение одного цикла транспозиции позволило снизить значение напряжения наводимого на экране кабеля при однофазном КЗ с 59,1 кВ до 2,3 кВ на каждый Ампер тока жилы при КЗ. В случае применения схемы рис. 3.2 для достижения напряжения 2,3 кВ пришлось бы использовать следующее количество секций К = 59,1 2,3 = 26. Как видно, в кабелях ВН 110-220 кВ именно применение транспозиции экранов является оптимальным средством индуктированными токами в экранах. 44 борьбы с продольными

4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ: Обеспечение безопасности при прокладке и эксплуатации кабельных линий 4.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации и ремонте кабельных линий В данном разделе будут рассмотрены вопросы обеспечения безопасности при прокладке и эксплуатации кабельных линий. Кабельные линии (КЛ) являются одним из важнейших компонентов распределительной электрической сети, поэтому необходимо добиваться в их работе соответствия стандартам надежности и безопасности. Однако при эксплуатации, прокладке, ремонте, обслуживании КЛ или вследствие заводского брака могут возникать нежелательные явления, такие как повреждения изоляции кабелей, соединительных муфт или заделок, что в свою очередь «заплывающему» может привести пробою, к который электрическому, характерен для а иногда и к соединительных кабельных муфт. Возникновение подобных дефектов может привести к отказу кабельной системы, поэтому применяются специальные программы профилактического технического обслуживания. Добавим, что практически все повреждения кабельных систем с экструдированной изоляцией связаны с образованием древовидного пробоя (триинга) в результате воздействия воды, что приводит к повреждению и преобразованию в электрический триинг. Повреждения изоляции КЛ могут возникать по ряду следующих причин: • трещины или сквозные отверстия в свинцовой оболочке, совпадение нескольких бумажных лент, заусенцы на проволоках токоведущих жил в результате заводских дефектов; • надломы изоляции жил при разводке, плохая пропайка соединительных зажимов, неполная заливка муфт мастикой, непропаянные шейки муфт в результате дефектов монтажа; • при прокладке кабеля могут возникать чрезмерные перегибы на углах, перекрутка, изломы крутые изгибы на углах, изломы, вмятины; • механические повреждения целостности изоляции из-за банальной неаккуратности при прокладке или раскопках на трассах; 45

• воздействие грунта или блуждающих токов на химический состав оболочки, что в свою очередь может вызывать коррозию коррозия; • перегрев или старение изоляции. Как указано в Правилах по охране труда (ПОТ) работы на линейных сооружениях кабельных линий электропередач имеют перечень опасных и вредных производственных факторов для человека, в состав которого входят: 1. возможность возникновения в месте проведения работ пожаро-, взрывоопасных и ядовитых сред; 2. воздействие лазерного излучения; 3. повышенные показатели влажности воздуха, температуры, уровня локальной вибрации; 4. движущиеся машины и механизмы, принимающие участие в проведении работ; 5. высокое значение напряжения в электрической цепи, которое может пройти через тело человека вследствие замыкания на него; 6. малый показатель освещенности рабочей зоны; 7. возможность попадания на работника остатков оптического волокна; 8. физические и эмоциональные перегрузки, которые могут привести к ухудшению состояния человека. Стоит отметить, что в случае обнаружения нарушения ПОТ, при неисправности оборудования или предоставления недостаточных средств защиты, которые необходимы для проведения работ, исполнитель обязан сообщить об этом начальству. Также работник имеет право отказаться от выполнения работ, которые представляют опасность для его жизни или являются не предусмотренными трудовым договором, который был с ним заключен. 4.2. Мероприятия, обеспечивающие защиту от опасностей Ремонт и прокладка КЛ связаны с раскопкой траншей и котлованов, подобные земляные работы должны быть согласованы, особенно в случае, когда работа производится в зоне расположения подземных сооружений и коммуникаций. Во избежание повреждений необходимо использовать план, на котором отмечена глубина и местоположение коммуникаций. 46

Ответственный руководитель работ перед началом прокладки кабеля должен провести текущий инструктаж на рабочем месте и разъяснить: • характер и методы выполнения работы при прокладке кабелей; • правила распаковки и перемещения барабанов с кабелем; • правила раскрутки кабеля с барабана; • определить места установки механизмов, угловых роликов, если такие понадобятся при прокладке; • порядок прохода на рабочее место; • правила работы в траншеях и котлованах при разделке кабелей и монтаже муфт; • правила подключения кабелей к оборудованию; • порядок вызова скорой медицинской помощи, пожарной охраны и начальника участка. Место работы должно быть временно ограждено, чтобы не допустить возможное возникновение несчастных случаев. В случае обнаружения неизвестных неуказанных на планах кабелей, трубопроводов, боеприпасов, земляные работы следует прекратить и сообщить начальству и не начинать продолжение работы без соответствующего указания. При прокладке кабеля запрещается стоять внутри углов при повороте кабеля, для этого используют приспособления для раскатки кабеля (угловые ролики). Процесс прокладки кабеля состоит из следующих пунктов: • установка барабана с кабелем; • подъем барабана домкратами; • снятие обшивки с барабана; • раскатка кабеля равномерными вращениями барабана с протяжкой кабеля вдоль трассы ручным или механизированным способом. При транспортировке барабанов следует следить за тем, чтобы не происходило захвата одежды рабочих за выступающие концы барабана. Саму раскатку кабеля работники должны выполнять в рукавицах для защиты рук. В случае ручной прокладки кабеля рабочие должны перемещать его на плече 47

ближайшем к траншее, все по одну сторону от кабеля и при этом на каждого человека может приходиться 35 кг массы кабеля. Протягивание кабеля через проемы в стенах допускается при условии, если с обеих сторон стены будут стоять рабочие и принимать меры предосторожности от попадания рук в проемы. Перед вскрытием муфт или разрезанием кабеля в первую очередь необходимо убедиться с тем ли кабелем производится работа, для этого нужно проверить бирки, которые подвешиваются на кабели. Также следует проверить отсутствие напряжения. В тех случаях, когда броня подверглась коррозии, допускается присоединение заземляющего проводника к металлической оболочке кабеля. Если в результате повреждений кабеля открыты все токоведущие жилы, отсутствие напряжения можно проверять непосредственно указателем напряжения без прокола кабеля. При проколе кабеля следует надевать диэлектрические перчатки и защитные очки, при этом стоять нужно на изолирующем основании сверху траншеи как можно дальше от прокалываемого кабеля. Прокол кабеля должны выполнять два работника — допускающий и производитель работ; один из них непосредственно прокалывает кабель, а второй наблюдает. Вскрывать соединительные муфты и разрезать кабель в тех случаях, когда предварительный прокол не делается, следует заземленным инструментом, надев диэлектрические перчатки и защитные очки и стоя на изолирующем основании. Стоит отметить, аккуратностью, чтобы что все операции не подвергать КЛ необходимо проводить деформации, с перегибам, повреждениям изоляции. Согласно ПОТ необходимо провести контроль уровней вибрации, параметров микроклимата, концентрации вредных веществ. Когда КЛ подвергаются коротким замыканиям, перегреву жил и осадке грунта возникает опасность обрыва токоведущих частей, поэтому силовые кабели подлежат периодическому осмотру на предмет дефектов, которые отражаются в специальном журнале, а затем планируются дальнейшие действия по устранению. С целью определения места повреждения кабеля 48

выявляют вид повреждения и в зависимости от этого выбирают соответствующий метод измерения. В кабельных линиях низкого напряжения выявление вида повреждения осуществляют с помощью мегаомметра, которым измеряют сопротивление изоляции каждой токоведущей жилы кабельной линии по отношению к земле и между каждой парой жил. При определении целостности токоведущих жил мегаомметром предварительно устанавливают закоротку с одного конца кабеля. В кабельных линиях высокого напряжения вид повреждения определяют путем поочередного испытания каждой жилы (с заземлением и без заземления остальных) постоянным током от установки типа АИИ-70 медленным подъемом напряжения до испытательного. При двойном разрыве кабеля, повреждении изоляции жил в разных местах для выявления характера повреждения применяют приборы типа ИКЛ-4 и ИКЛ-5. Иногда изоляция КЛ, имевшая пробой, начинает выдерживать повышенное напряжение — происходит «заплывающий» пробой, он характерен для соединительных кабельных муфт, когда в них образуются полости, играющие роль искрового промежутка. Одним из признаков места повреждения кабеля является характерный запах горелой оплетки кабеля. При повреждении кабеля в результате аварии токи короткого замыкания, как правило, сильно разрушают свинцовые и бронированные оболочки, поэтому при вскрытии кабеля место повреждения хорошо видно. Если повреждение скрыто, необходимо тщательно очистить предполагаемое место повреждения от земли и по возможности приподнять кабель. Технология оценки состояния кабелей является эффективным и надёжным инструментом, позволяющим упростить программу запланированного технического обслуживания, так как она обеспечивает отличную индикацию состояния кабелей всех типов. Главной целью диагностических испытаний является определение дефектов, которые могут привести к отказу системы, и прогнозирование периода времени, который потребуется для того, чтобы эти дефекты привели к повреждению кабельной 49

системы. Полевые испытания кабельных систем, находящихся под рабочим напряжением для оценки их дальнейшей работы, повышают надёжность кабелей в распределительных системах. Это стало возможным благодаря новой технологии CableWISE. Эта технология является самой эффективной из существующих сегодня методов диагностики. Она обеспечивает раннее определение слабых компонентов кабельной системы, находящейся под напряжением. Этот метод позволяет определить местоположение изношенных компонентов системы и определить степень износа, что исключительно важно для обеспечения надёжности системы. Экономия получается за счёт определения приоритетов по замене слабых частей цепи и ремонта старых кабельных систем с экструдированной изоляцией. 50

ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе составления ВКР был проведен анализ электрических параметров кабелей с изоляцией из СПЭ 6-220 кВ для симметричных и несимметричных режимов работы. По результатам исследования, которые были проведены в данной ВКР, можно сделать следующие выводы: 1. Сеть, состоящую из однофазного кабеля с СПЭ-изоляцией, можно представлять как двухпроводную линию с двумя контурами, которые образованы между жилой кабеля и обратным проводом в земле, а также между экраном и тем же обратным проводом. 2. При одностороннем заземлении экранов кабелей с СПЭ изоляцией ток в экране отсутствует, а падение напряжения на экране является напряжением незаземленного конца экрана относительно земли, которое зависит от длины кабеля и тока в жиле. 3. Основными расчетными режимами работы кабелей с СПЭ изоляцией следует принимать нормальный и аварийный режим работы, поскольку именно при КЗ по жиле протекают максимальные токи. 4. Величины токов протекающих по экранам, а также напряжения на экранах трехфазной группы однофазных кабелей зависят от расстояния между кабелями, чем меньше расстояние, тем меньше значения токов и напряжений. Однако сближение кабелей вплотную друг к другу может привести ухудшению эффективности охлаждения кабелей. 5. Для определения токов и напряжений при НКЗ следует пользоваться методом симметричных составляющих. 6. В сетях низкого напряжения 6-35 кВ однофазное КЗ не является расчетным случаем, так как токи в этом режиме малы. А в сетях 110-220 кВ токи однофазного замыкания близки по величине токам трехфазного КЗ, поэтому в этих сетях режим однофазного КЗ является расчетным. 7. Основные расчетные случаи приводятся для определения напряжения наводимого на экране кабеля при одностороннем заземлении экрана и последующим сравнением его с допустимыми значениями, исходя из чего, следует делать вывод о необходимости разделения экрана на секции. 51

8. Сечение экрана кабеля следует подбирать исходя из расчета тока короткого замыкания с учетом выбранного режима нейтрали сети. 9. Разделение экрана на секции или применение транспозиции способно уменьшить значения напряжений на экранах для соответствия допустимым значениям напряжения на экране. 10. Выбор бόльшего сечения экрана приводит к увеличению доли тока, протекающего в экране, относительно тока в жиле. Увеличение сечения жилы способно незначительно уменьшить долю тока экрана. Чем больше расстояние между кабелями соседних фаз, тем больше значения тока экрана. 11. При выборе схемы разделения экранов на К секций и при применения транспозиции N циклов необходимо отдавать предпочтение варианту с меньшим числом обустройства экранов. 12. Применение двухстороннего заземления экрана недопустимо, в связи с протеканием токов в экране кабеля сопоставимых по значению с токами в жилах. Поэтому необходимо применение разделения экрана на секции с помощью разделения на К секции или с помощью применения транспозиции. 13. Применение транспозиции с разделением экранов на 3N секций является оптимальным способом борьбы с индуктированными токами в экранах. 52

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Халилов Ф.Х. Теоретические и практические проблемы применения кабельных линий электропередачи с полимерной изоляцией/ Халилов Ф. Х., Гольдштейн В. Г., Кузнецов Д. В..- М. : Энергоатомиздат, 2015.- 167 с. 2. Дмитриев М.В. Заземление экранов однофазных силовых кабелей 6500 кВ.-СПб.: Ид-во Политехн. ун-та, 2010.-154 с. 3. Дмитриев М.В. Однофазные и трехфазные кабели 6-35 кВ: Различия при выборе сечения экранов и схемы их заземления // Энергоэксперт. 2017. №1. С.49-53. 4. Дмитриев М.В. Однофазные кабели КЛ 6-500 кВ. Выбор взаимного расположения. // Новости ЭлектроТехники. 2018. №5(113)-6(114). С.52-55. 5. Дмитриев М.В. Напряжения, наведенные на кабельные линии 6-500 кВ // Электроэнергия. Передача и распределение. 2017. №6(45). С.88-93. 6. Дмитриев М.В. Транспозиция экранов кабелей 6-500 кВ. Практические аспекты использования // Новости ЭлектроТехники. 2012. №2(74). С.2-6. 7. Сенько В.В. Электромагнитные переходные процессы в электроэнергетических системах. Курс лекций. 8. Силовые кабели и кабельные системы 10-220 кВ. Современные решения в области силовых кабелей «АББ-Москабель». 9. Справочник по проектированию электрических сетей / под ред. Д.Л. Файбисовича. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: ЭНАС, 2012 – 376 с. 10.ПОТ Р О-45-009-2003 Правила по охране труда при работах на линейных сооружениях кабельных линий передачи. 11.Сибикин Ю.Д. «Безопасность труда при монтаже, обслуживании и ремонте электрооборудования предприятий». – М.: Машиностроение, 2002г. 12.Сибикин Ю.Д., Сибикин М.Ю. «Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок». – М.: «Высшая школа» 2003г. 53

70 95 120 150 185 Sэкр* Толщина изоляции Толщина оболочки мм2 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35 35 35 35 50 мм 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 мм 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,7 2,7 2,9 2,9 Dвнеш.** мм 27,4 29,1 30,8 32,3 33,5 35,4 37,6 39,9 42,9 45,9 49,8 54 58,2 63,4 2981 6894 75 18,9 31,5 3543 8492 81 24 40 4210 5152 10397 12781 87 95 30 36 50 60 4290 3790 3410 3050 858 947 702 788 814 889 683 759 1175 1327 959 1102 1222 1355 1036 1170 тока КЗ. 1026 871 957 833 1452 1230 1497 1308 1060 920 945 746 1541 1334 1501 1351 А 689 784 891 994 1189 1329 1529 1746 2173 2512 кг/км М 999 1217 1479 1737 2117 2473 3014 3602 4647 5606 Rmin изгиба см 42 44 47 49 51 53 57 60 65 69 А 1,5 2,1 2,85 3,6 4,5 5,55 7,2 9 12 15 Fдоп.тяж кН М 2,5 3,5 4,75 6 7,5 9,25 12 15 20 25 Макс. поставка м 11760 10380 9150 8550 7810 7090 6410 5810 5270 4760 одной длиной М 223 273 326 370 414 467 540 607 683 768 Iдд в земле А TF** А 173 212 253 288 322 365 423 477 543 618 М 231 282 336 379 421 472 542 606 662 736 Iдд в земле А FF** А 180 220 262 296 331 373 431 484 540 609 М 259 322 391 450 509 581 683 782 899 1030 Iдд воздухе А TF** А 201 250 304 350 396 454 535 614 715 829 М 301 374 454 522 582 662 771 875 969 1090 Iдд в воздухе А FF** А 234 292 355 409 458 525 615 702 796 909 *Сечение экрана приведенное в таблице минимальное, может быть изменено исходя из условий протекания Вес ≈** **Вес, внешний диаметр и длительно допустимые токи кабеля даны для марок ПвП и АПвП с минимальным сечением экрана. При выборе большего сечения экрана длительно допустимые токи уменьшаются. ПРИЛОЖЕНИЕ 50 Таблицы характеристик и параметров отечественных кабелей с изоляцией мм2 из СПЭ Sном Таблица П.1 Технические характеристики кабеля напряжением 10 кВ. 240 300 400 500 630 800 1000 1200

Sном Sэкр* Толщина изоляции Толщина оболочки Dвнеш.** мм2 мм2 50 16 70 16 95 16 120 16 150 25 185 25 240 25 Таблица П.2 Технические характеристики кабеля напряжением 20 кВ. 300 400 500 630 800 1000 1200 25 35 35 35 35 35 50 мм 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 мм 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,7 2,7 2,9 2,9 2,9 54 3277 7192 81 18,9 31,5 58,6 3899 8848 88 24 40 62,4 4557 10 744 94 30 50 67,6 5568 13197 101 36 60 3260 2910 2640 2370 869 706 823 688 1182 960 1221 1028 961 794 900 765 1336 1104 1359 1165 1040 879 966 839 1468 1236 1500 1304 1073 928 953 852 1555 1340 1509 1352 мм 31,6 33,3 34,9 36,4 37,7 39,6 41,8 44,1 47,5 50,5 А 849 953 1073 1185 1386 1537 1751 1981 2455 2815 Вес ≈** кг/км М 1158 1386 1660 1927 2314 2681 3236 3838 4930 5908 Rmin изгиба см 48 50 52 55 57 60 63 66 72 76 А 1,5 2,1 2,85 3,6 4,5 5,55 7,2 9 12 15 Fдоп.тяж кН М 2,5 3,5 4,75 6 7,5 9,25 12 15 20 25 Макс. поставка м 8380 7500 6670 6250 5770 5260 4790 4370 3990 3620 одной длиной М 224 274 327 371 416 469 542 610 687 774 Iдд в земле А TF** А 174 213 254 289 323 366 424 479 545 621 М 231 282 337 382 423 474 545 609 667 742 Iдд в земле А FF** А 180 220 262 298 332 374 432 485 543 612 М 261 325 394 453 512 585 687 786 903 1036 Iдд воздухе А TF** А 203 252 306 352 398 457 537 616 717 830 М 298 371 450 517 577 657 764 868 965 1088 Iдд в воздухе А FF** А 232 289 351 404 454 519 608 694 788 902 *Сечение экрана приведенное в таблице минимальное, может быть изменено исходя из условий протекания тока КЗ. **Вес, внешний диаметр и длительно допустимые токи кабеля даны для марок ПвП и АПвП с минимальным сечением экрана. При выборе большего сечения экрана длительно допустимые токи уменьшаются.

Sном Sэкр* Толщина изоляции Толщина оболочки Dвнеш.** Таблица П.3 Технические характеристики кабеля напряжением 35 кВ. 300 400 500 630 800 1000 1200 25 35 35 35 35 35 50 мм2 мм2 50 16 70 16 95 16 120 16 150 25 185 25 240 25 мм 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 мм 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,7 2,7 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 61,4 3863 7781 92 18,9 31,5 65,6 4495 9445 99 24 40 69,4 5162 11 379 104 30 50 74,6 6324 13953 112 36 60 3280 2510 2700 2430 869 706 823 688 1182 960 1221 1028 961 794 900 765 1336 1104 1359 1165 1040 879 966 839 1468 1236 1500 1304 1091 939 965 861 1572 1346 1520 1352 мм 38,2 39,9 41,6 43,1 44,7 46,7 49,3 51,6 55 58 А 1171 1293 1428 1556 1770 1948 2214 2470 2980 3371 Вес ≈** кг/км М 1480 1726 2016 2298 2698 3093 3699 4326 5455 6465 Rmin изгиба см 57 59 63 65 67 70 74 78 83 87 А 1,5 2,1 2,85 3,6 4,5 5,55 7,2 9 12 15 Fдоп.тяж кН М 2,5 3,5 4,75 6 7,5 9,25 12 15 20 25 Макс. поставка м 7690 6990 6290 5950 5520 5100 4670 4350 3950 3610 одной длиной М 224 274 327 371 416 469 542 610 687 774 Iдд в земле А TF** А 174 213 254 289 323 366 424 479 545 621 М 231 282 337 382 423 474 545 609 667 742 Iдд в земле А FF** А 180 220 262 298 332 374 432 485 543 612 М 261 325 394 453 512 585 687 786 903 1036 Iдд воздухе А TF** А 203 252 306 352 398 457 537 616 717 830 М 298 371 450 517 577 657 764 868 965 1088 Iдд в воздухе А FF** А 232 289 351 404 454 519 608 694 788 902 *Сечение экрана приведенное в таблице минимальное, может быть изменено исходя из условий протекания тока КЗ. **Вес, внешний диаметр и длительно допустимые токи кабеля даны для марок ПвП и АПвП с минимальным сечением экрана. При выборе большего сечения экрана длительно допустимые токи уменьшаются.

Sном Sэкр* Толщина изоляции Толщина оболочки Dвнеш. Таблица П.4 Технические характеристики кабеля напряжением 110 кВ. 500 630 800 1000 1200 35 35 35 35 50 мм2 мм2 185 35 240 35 300 35 350 35 400 35 мм 16 16 16 16 15 15 15 15 15 15 мм 3 3 3,2 3,4 3,4 3,4 3,6 3,6 3,8 4 мм 64 66 69 70 70 73 77 81 85 91 3400 3700 4000 4230 4290 4830 5410 6140 7316 8422 Вес ≈** кг/км 4560 5180 5870 6390 6760 7930 9310 11090 13699 16081 Rmin изгиба см 96 99 104 105 105 109 116 122 128 137 А 5,55 7,2 9 10,5 12 15 18,9 24 30 36 Fдоп.тяж кН М 9,25 12 15 17,5 20 25 31,5 40 50 60 М 0,0991 0,0754 0,0601 0,0543 0,047 0,0366 0,028 0,0221 0,0176 0,0151 Rпост.току Ом/км А 0,164 0,125 0,1 0,089 0,0778 0,0605 0,0464 0,0367 0,0291 0,0247 Индуктивность*** мГн/км 0,4627 0,4439 0,4289 0,4209 0,4057 0,39 0,3781 0,363 0,351 0,339 Емкость мкФ/км 0,1364 0,1468 0,1575 0,1639 0,179 0,1936 0,209 0,2296 0,25 0,27 М 500 575 650 715 755 840 935 1030 1125 1184 Iдд в земле А TF**** А 395 455 515 560 600 675 760 850 935 1009 М 451 507 556 581 611 667 724 777 869 1028 Iдд в земле FF А А 366 416 461 486 514 572 631 690 782 910 М 600 690 775 835 895 995 1115 1245 1370 1494 Iдд воздухе А TF***** А 480 555 630 680 735 825 935 1060 1185 1317 М 624 725 820 871 938 1065 1204 1352 1485 1533 Iдд в воздухе FF А А 494 576 656 702 758 872 999 1139 1275 1344 *Сечение экрана приведенное в таблице минимальное и может быть изменено исходя из условий протекания тока КЗ. **Вес дан для кабелей марок с полиэтиленовой оболочкой и основным сечением экрана. ***Расчет сделан при прокладке кабелей треугольником вплотную и заземлением экрана с двух сторон. ****Токи рассчитаны для глубины прокладки 1,5 м, удельного термического сопротивления грунта 1,20 К·м/Вт, и коэффициента нагрузки Кн = 0,8. *****Токи рассчитаны при прокладке в воздухе и расположении в плоскости, расстояние между фазами кабеля — диаметр в свету, воздействия солнечной радиации нет, двухстороннее заземление. А М

Sном Sэкр* Толщина изоляции Толщина оболочки Dвнеш. Таблица П.5 Технические характеристики кабеля напряжением 220 кВ. 1000 1200 1600 2000 265 265 265 265 мм2 мм2 400 265 500 265 630 265 800 265 мм 24 24 24 24 22 22 22 22 мм 4 4 4 4 4 4 4 4 мм 92,3 95,3 98,9 105,4 106,1 108,9 119,7 122,7 9158 9739 10463 11630 11999 12834 14960 16352 Вес ≈** кг/км 11685 12899 14445 16670 18269 20934 25074 28899 Rmin изгиба см 138 142 148 158 159 163 179 184 А 16 20 25,2 32 40 48 64 80 Fдоп.тяж кН М 28 35 44,1 56 70 84 112 140 М 0,047 0,0366 0,028 0,0221 0,0176 0,0151 0,0113 0,009 Rпост.току Ом/км А 0,0778 0,0605 0,464 0,0367 0,0291 0,0247 0,0186 0,0149 Индуктивность*** мГн/км 0,254 0,236 0,219 0,203 0,18 0,167 0,152 0,139 Емкость мкФ/км 0,133 0,143 0,154 0,174 0,199 0,22 0,24 0,26 М 638 711 785 868 938 986 1072 1133 Iдд в земле А TF**** А 519 585 657 731 803 858 948 1018 М 620 670 725 774 812 862 910 940 Iдд в земле FF А А 521 572 631 686 734 782 841 883 М 800 908 1031 1160 1281 1380 1547 1669 Iдд воздухе А TF***** А 641 734 841 955 1071 1174 1339 1464 М 796 884 977 1063 1136 1232 1327 1393 Iдд в воздухе FF А А 658 743 836 927 1013 1101 1211 1295 *Сечение экрана приведенное в таблице минимальное и может быть изменено исходя из условий протекания тока КЗ. **Вес дан для кабелей марок с полиэтиленовой оболочкой и основным сечением экрана. ***Расчет сделан при прокладке кабелей треугольником вплотную и заземлением экрана с двух сторон. ****Токи рассчитаны для глубины прокладки 1,5 м, удельного термического сопротивления грунта 1,20 К·м/Вт, и коэффициента нагрузки Кн = 0,8. *****Токи рассчитаны при прокладке в воздухе и расположении в плоскости, расстояние между фазами кабеля — диаметр в свету, воздействия солнечной радиации нет, двухстороннее заземление. А М

Sж, мм2 50 70 95 120 150 185 Таблица П.6 Расчетные размерные данные кабелей 10 кВ отечественного производства 240 300 400 500 630 800 1000 1200 r1, мм* 3,99 4,72 5,50 6,18 6,91 7,67 8,74 9,77 11,28 12,62 14,16 15,96 17,84 19,54 δж, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 δи, мм 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 3,4 δпп1, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 r2, мм** 7,79 8,52 9,30 9,98 10,71 11,47 12,54 13,57 15,08 16,42 17,96 19,76 21,64 23,34 Sэкр, мм2 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35 35 35 35 50 r3, мм* 8,11 8,81 9,57 10,23 11,08 11,82 12,85 13,86 15,45 16,75 18,27 20,04 21,90 23,68 δпп2, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 δо, мм 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,7 2,7 2,9 2,9 r4, мм** 10,81 11,51 12,27 12,93 13,78 14,52 15,55 16,56 18,15 19,45 21,17 22,94 25,00 *Внешний радиус жилы кабеля и внешний радиус экрана кабеля рассчитываются с коэффициентами заполнения жилы и экрана равными 1. **Толщина полупроводящих слоев по жиле, по изоляции, по экрану считается равным 0,2 мм. 26,78

Sж, мм2 50 70 95 120 150 185 Таблица П.7 Расчетные размерные данные кабелей 20 кВ отечественного производства 240 300 400 500 630 800 1000 1200 r1, мм* 3,99 4,72 5,50 6,18 6,91 7,67 8,74 9,77 11,28 12,62 14,16 15,96 17,84 19,54 δж, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 δи, мм 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 δпп1, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 r2, мм** 9,89 10,62 11,40 12,08 12,81 13,57 14,64 15,67 17,18 18,52 20,06 21,86 23,74 25,44 Sэкр, мм2 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35 35 35 35 50 r3, мм* 10,14 10,86 11,62 12,29 13,12 13,86 14,91 15,92 17,50 18,81 20,34 22,11 23,97 25,75 δпп2, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 δо, мм 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,7 2,7 2,9 2,9 2,9 r4, мм** 12,84 13,56 14,32 14,99 15,82 16,56 17,61 18,62 20,20 21,71 23,24 25,21 27,07 *Внешний радиус жилы кабеля и внешний радиус экрана кабеля рассчитываются с коэффициентами заполнения жилы и экрана равными 1. **Толщина полупроводящих слоев по жиле, по изоляции, по экрану считается равным 0,2 мм. 28,85

Sж, мм2 50 70 95 120 150 185 Таблица П.8 Расчетные размерные данные кабелей 35 кВ отечественного производства 240 300 400 500 630 800 1000 1200 r1, мм* 3,99 4,72 5,50 6,18 6,91 7,67 8,74 9,77 11,28 12,62 14,16 15,96 17,84 19,54 δж, мм 1,2 2,2 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 9,2 10,2 11,2 12,2 13,2 14,2 δи, мм 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 δпп1, мм 1,2 2,2 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 9,2 10,2 11,2 12,2 13,2 14,2 r2, мм** 15,39 18,12 20,90 23,58 26,31 29,07 32,14 35,17 38,68 42,02 45,56 49,36 53,24 56,94 Sэкр, мм2 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35 35 35 35 50 r3, мм* 15,55 18,26 21,02 23,69 26,46 29,21 32,26 35,28 38,83 42,15 45,68 49,47 53,35 57,08 δпп2, мм 1,2 2,2 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 9,2 10,2 11,2 12,2 13,2 14,2 δо, мм 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,7 2,7 2,9 2,9 2,9 2,9 2,9 r4, мм** 19,25 22,96 26,72 30,39 34,16 37,91 41,96 46,18 50,73 55,25 59,78 64,57 69,45 *Внешний радиус жилы кабеля и внешний радиус экрана кабеля рассчитываются с коэффициентами заполнения жилы и экрана равными 1. **Толщина полупроводящих слоев по жиле, по изоляции, по экрану считается равным 0,2 мм. 74,18

Таблица П.9 Расчетные размерные данные кабелей 110 кВ отечественного производства 400 500 630 800 1000 1200 Sж, мм2 185 240 300 350 r1, мм* 7,67 8,74 9,77 10,56 11,28 12,62 14,16 15,96 17,84 19,54 δж, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 δи, мм 16 16 16 16 15 15 15 15 15 15 δпп1, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 r2, мм** 24,07 25,14 26,17 26,96 26,68 28,02 29,56 31,36 33,24 34,94 Sэкр, мм2 35 35 35 35 35 35 35 35 35 50 r3, мм* 24,30 25,36 26,38 27,16 26,89 28,21 29,75 31,53 33,41 35,17 δпп2, мм 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 δо, мм 3 3 3,2 3,4 3,4 3,4 3,6 3,6 3,8 4 r4, мм** 27,50 28,56 29,78 30,76 30,49 31,81 33,55 35,33 37,41 *Внешний радиус жилы кабеля и внешний радиус экрана кабеля рассчитываются с коэффициентами заполнения жилы и экрана равными 1. **Толщина полупроводящих слоев по жиле, по изоляции, по экрану считается равным 0,2 мм. 39,37

Таблица П.10 Расчетные размерные данные кабелей 220 кВ отечественного производства 800 1000 1200 1600 2000 Sж, мм2 400 500 630 r1, мм* 11,28 12,62 14,16 15,96 17,84 19,54 22,57 25,23 δж, мм 1,2 2,2 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 δи, мм 24 24 24 24 22 22 22 22 δпп1, мм 1,2 2,2 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 r2, мм** 37,68 41,02 44,56 48,36 50,24 53,94 58,97 63,63 Sэкр, мм2 265 265 265 265 265 265 265 265 r3, мм* 38,79 42,03 45,50 49,22 51,07 54,72 59,68 64,29 δпп2, мм 1,2 2,2 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 δо, мм 4 4 4 4 4 4 4 4 r4, мм** 43,99 48,23 52,70 57,42 60,27 64,92 70,88 *Внешний радиус жилы кабеля и внешний радиус экрана кабеля рассчитываются с коэффициентами заполнения жилы и экрана равными 1. **Толщина полупроводящих слоев по жиле, по изоляции, по экрану считается равным 0,2 мм. 76,49

Таблица П.11 Электрические погонные параметры кабелей 10 кВ отечественного производства. Sж, мм2 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 800 1000 1200 2 Sэкр, мм 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35 35 35 35 50 М 3,50 2,50 1,84 1,46 1,17 0,95 0,73 0,58 0,44 0,35 0,28 0,22 0,18 0,15 R*ж, Ом/м∙10-4* А 5,42 3,87 2,85 2,26 1,81 1,46 1,13 0,90 0,68 0,54 0,43 0,34 0,27 0,23 -4 R*э, Ом/м∙10 10,94 10,94 10,94 10,94 7,00 7,00 7,00 7,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 3,50 R*з, Ом/м∙10-4 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 Dз, м** 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 L*ж, мкГн/м 2,51 2,48 2,45 2,42 2,40 2,38 2,35 2,33 2,30 2,28 2,26 2,23 2,21 2,19 L*э, мкГн/м 2,38 2,36 2,34 2,33 2,31 2,30 2,28 2,27 2,24 2,23 2,21 2,19 2,17 2,16 М*жэ, мкГн/м*** 2,38 2,36 2,34 2,33 2,31 2,30 2,28 2,27 2,24 2,23 2,21 2,19 2,17 2,16 М*к, мкГн/м 2,08 2,07 2,06 2,05 2,04 2,03 2,02 2,00 1,99 1,98 1,96 1,94 1,93 1,91 С*жэ, пФ/м**** 199,45 225,97 254,04 278,47 304,54 331,77 369,68 406,27 459,79 506,86 561,42 624,78 691,16 751,14 С*жз, пФ/м**** 464,38 499,42 536,94 569,89 611,72 648,45 699,94 749,92 828,53 893,06 905,79 987,34 1007,93 1084,89 *Активное сопротивление жилы рассчитывается при удельном сопротивлении жилы из меди 1,75∙10 -8 Ом∙м и из алюминия 2,71∙10-8 Ом∙м **Глубина протекания тока рассчитывается с учетом удельного сопротивления грунта 100 Ом∙м ***Удельная взаимная индуктивность между жилой и соседним кабелем рассчитывается с учетом того, что кабели расположены в плоскости и расстояние в свету между кабелями равно диаметру кабеля. ****Диэлектрическая проницаемость изоляции и диэлектрическая проницаемость оболочки для кабелей с изоляцией из СПЭ при 20ºС принимается 2,4.

Таблица П.12 Электрические погонные параметры кабелей 20 кВ отечественного производства. Sж, мм2 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 800 1000 1200 2 Sэкр, мм 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35 35 35 35 50 М 3,50 2,50 1,84 1,46 1,17 0,95 0,73 0,58 0,44 0,35 0,28 0,22 0,18 0,15 R*ж, Ом/м∙10-4* А 5,42 3,87 2,85 2,26 1,81 1,46 1,13 0,90 0,68 0,54 0,43 0,34 0,27 0,23 -4 R*э, Ом/м∙10 10,94 10,94 10,94 10,94 7,00 7,00 7,00 7,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 3,50 R*з, Ом/м∙10-4 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 Dз, м** 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 L*ж, мкГн/м 2,51 2,48 2,45 2,42 2,40 2,38 2,35 2,33 2,30 2,28 2,26 2,23 2,21 2,19 L*э, мкГн/м 2,33 2,31 2,30 2,29 2,28 2,27 2,25 2,24 2,22 2,20 2,19 2,17 2,15 2,14 М*жэ, мкГн/м*** 2,33 2,31 2,30 2,29 2,28 2,27 2,25 2,24 2,22 2,20 2,19 2,17 2,15 2,14 М*к, мкГн/м 2,05 2,04 2,03 2,02 2,01 2,01 1,99 1,98 1,97 1,96 1,94 1,93 1,91 1,90 С*жэ, пФ/м**** 147,01 164,58 183,08 199,13 216,20 234,00 258,72 282,53 317,30 347,83 383,18 424,19 467,11 505,87 С*жз, пФ/м**** 565,48 600,92 638,77 671,96 712,98 750,01 801,83 852,07 930,36 930,94 1001,12 1017,15 1097,49 1174,21 *Активное сопротивление жилы рассчитывается при удельном сопротивлении жилы из меди 1,75∙10 -8 Ом∙м и из алюминия 2,71∙10-8 Ом∙м **Глубина протекания тока рассчитывается с учетом удельного сопротивления грунта 100 Ом∙м ***Удельная взаимная индуктивность между жилой и соседним кабелем рассчитывается с учетом того, что кабели расположены в плоскости и расстояние в свету между кабелями равно диаметру кабеля. ****Диэлектрическая проницаемость изоляции и диэлектрическая проницаемость оболочки для кабелей с изоляцией из СПЭ при 20ºС принимается 2,4.

Таблица П.13 Электрические погонные параметры кабелей 35 кВ отечественного производства. Sж, мм2 50 70 95 120 150 185 240 300 400 500 630 800 1000 1200 2 Sэкр, мм 16 16 16 16 25 25 25 25 35 35 35 35 35 50 М 3,50 2,50 1,84 1,46 1,17 0,95 0,73 0,58 0,44 0,35 0,28 0,22 0,18 0,15 R*ж, Ом/м∙10-4* А 5,42 3,87 2,85 2,26 1,81 1,46 1,13 0,90 0,68 0,54 0,43 0,34 0,27 0,23 -4 R*э, Ом/м∙10 10,94 10,94 10,94 10,94 7,00 7,00 7,00 7,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 3,50 R*з, Ом/м∙10-4 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 Dз, м** 1128 1129 1130 1131 1132 1133 1134 1135 1136 1137 1138 1139 1140 1141 L*ж, мкГн/м 2,51 2,48 2,45 2,42 2,40 2,38 2,35 2,33 2,30 2,28 2,26 2,24 2,21 2,19 L*э, мкГн/м 2,24 2,21 2,18 2,16 2,13 2,11 2,09 2,08 2,06 2,04 2,03 2,01 1,99 1,98 М*жэ, мкГн/м*** 2,24 2,21 2,18 2,16 2,13 2,11 2,09 2,08 2,06 2,04 2,03 2,01 1,99 1,98 М*к, мкГн/м 2,01 2,00 2,00 1,99 1,98 1,97 1,96 1,95 1,94 1,93 1,92 1,91 1,90 1,88 С*жэ, пФ/м**** 98,85 99,21 99,96 99,66 99,82 100,19 102,49 104,20 108,32 110,93 114,20 118,19 122,06 124,79 С*жз, пФ/м**** 625,37 582,68 556,22 535,80 522,50 511,91 507,70 495,75 499,20 493,10 496,13 500,99 505,99 509,32 *Активное сопротивление жилы рассчитывается при удельном сопротивлении жилы из меди 1,75∙10 -8 Ом∙м и из алюминия 2,71∙10-8 Ом∙м **Глубина протекания тока рассчитывается с учетом удельного сопротивления грунта 100 Ом∙м ***Удельная взаимная индуктивность между жилой и соседним кабелем рассчитывается с учетом того, что кабели расположены в плоскости и расстояние в свету между кабелями равно диаметру кабеля. ****Диэлектрическая проницаемость изоляции и диэлектрическая проницаемость оболочки для кабелей с изоляцией из СПЭ при 20ºС принимается 2,4.

Таблица П.14 Электрические погонные параметры кабелей 110 кВ отечественного производства. Sж, мм2 185 240 300 350 400 500 630 800 1000 1200 2 Sэкр, мм 35 35 35 35 35 35 35 35 35 50 М 0,95 0,73 0,58 0,50 0,44 0,35 0,28 0,22 0,18 0,15 R*ж, Ом/м∙10-4* А 1,46 1,13 0,90 0,77 0,68 0,54 0,43 0,34 0,27 0,23 -4 R*э, Ом/м∙10 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 3,50 R*з, Ом/м∙10-4 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 Dз, м** 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 L*ж, мкГн/м 2,38 2,35 2,33 2,32 2,30 2,28 2,26 2,23 2,21 2,19 L*э, мкГн/м 2,15 2,14 2,13 2,13 2,13 2,12 2,11 2,10 2,09 2,08 М*жэ, мкГн/м*** 2,15 2,14 2,13 2,13 2,13 2,12 2,11 2,10 2,09 2,08 М*к, мкГн/м 1,96 1,95 1,94 1,94 1,94 1,93 1,92 1,91 1,90 1,88 С*жэ, пФ/м**** 116,73 126,32 135,46 142,34 155,06 167,27 181,33 197,56 214,46 229,67 С*жз, пФ/м**** 1078,946 1123,08 1100,99 1072,22 1062,23 1111,3 1110,16 1172,96 1180,1 1183,03 *Активное сопротивление жилы рассчитывается при удельном сопротивлении жилы из меди 1,75∙10 -8 Ом∙м и из алюминия 2,71∙10-8 Ом∙м **Глубина протекания тока рассчитывается с учетом удельного сопротивления грунта 100 Ом∙м ***Удельная взаимная индуктивность между жилой и соседним кабелем рассчитывается с учетом того, что кабели расположены в плоскости и расстояние в свету между кабелями равно диаметру кабеля. ****Диэлектрическая проницаемость изоляции и диэлектрическая проницаемость оболочки для кабелей с изоляцией из СПЭ при 20ºС принимается 2,4.

Таблица П.15 Электрические погонные параметры кабелей 220 кВ отечественного производства. Sж, мм2 400 500 630 800 1000 1200 1600 2000 2 Sэкр, мм 265 265 265 265 265 265 265 265 М 0,44 0,35 0,28 0,22 0,18 0,15 0,11 0,09 R*ж, Ом/м∙10-4* А 0,68 0,54 0,43 0,34 0,27 0,23 0,17 0,14 -4 R*э, Ом/м∙10 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 R*з, Ом/м∙10-4 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 Dз, м** 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 1127 L*ж, мкГн/м 2,30 2,28 2,26 2,23 2,21 2,19 2,16 2,14 L*э, мкГн/м 2,06 2,04 2,03 2,01 2,00 1,99 1,97 1,96 М*жэ, мкГн/м*** 2,06 2,04 2,03 2,01 2,00 1,99 1,97 1,96 М*к, мкГн/м 1,88 1,88 1,87 1,86 1,85 1,85 1,83 1,83 С*жэ, пФ/м**** 110,67 113,19 116,42 120,37 128,90 131,45 138,95 144,27 С*жз, пФ/м**** 1060,77 969,922 908,412 866,104 805,761 780,778 775,922 768,067 *Активное сопротивление жилы рассчитывается при удельном сопротивлении жилы из меди 1,75∙10-8 Ом∙м и из алюминия 2,71∙10-8 Ом∙м **Глубина протекания тока рассчитывается с учетом удельного сопротивления грунта 100 Ом∙м ***Удельная взаимная индуктивность между жилой и соседним кабелем рассчитывается с учетом того, что кабели расположены в плоскости и расстояние в свету между кабелями равно диаметру кабеля. ****Диэлектрическая проницаемость изоляции и диэлектрическая проницаемость оболочки для кабелей с изоляцией из СПЭ при 20ºС принимается 2,4.

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв