Расчет зависимости температуры жилы от времени для тока перегрузки

Для построения кривой нагрева я выбрала произвольный ток I_пер = 361 А.

Рассчитаем кривую нагрева по формуле:

где θ = T–T₀ – перепад температуры между жилой и окружающей средой, ˚С;

– максимальный перепад температуры между жилой и окружающей средой, ˚С;

P_ж – мощность теплового потока, идущего от жилы;

S – тепловое сопротивление элементов конструкции кабеля и окружающей среды;

β – постоянная времени нагрева п.5.4.

Вт

˚С

Результаты расчетов для построения кривой нагрева в табличном виде (вычисления произведены на ЭВМ):

Таблица 5.8.

Нагрев	Охлаждение
t,мин	T,0С	t,мин	T,0С

Продолжение таблицы 5.8.

Нагрев	Охлаждение
t,мин	T,0С	t,мин	T,0С

Расчет тока короткого замыкания от времени срабатывания защиты

Возможны два варианта: короткое замыкание с предшествующей нагрузкой и короткое замыкание без предшествующей нагрузки.

Короткое замыкание с предшествующей нагрузкой. [10]

^, (5.7.1)

где C_ж = 904 – теплоемкость жилы, Дж/м ;

4,15·10^–3 1/⁰С – температурный коэффициент удельного объёмного сопротивления алюминия;

– температура, до которой можно кратковременно нагреть изоляцию, ;

– время короткого замыкания, с;

Зависимость тока короткого замыкания от времени срабатывания защиты с предшествующей нагрузкой

Таблица 5.9.

t, c	Iкз, кА
0,1	40,82
0,5	18,26
	12,91

Продолжение таблицы 5.9.

t, c	Iкз, кА
1,5	10,54
	9,13
2,5	8,16
	7,45
3,5	6,9
	6,45
4,5	6,09
	5,77
5,5	5,5
	5,27
6,5	5,06
	4,88
7,5	4,71
	4,56
8,5	4,43
	4,3
9,5	4,19
	4,08

Короткое замыкание без предшествующей нагрузки[10]

(5.7.2)

где C_ж = 904 – теплоемкость медной жилы, Дж/˚С (см. пункт 5.4);

T_к.з. = 250 – температура, до которой можно кратковременно нагреть изоляцию, ⁰C;

t_к.з. – время короткого замыкания, с;

T₀ = 12 – температура окружающей среды, ˚С;

= 0,00031 – сопротивление токопроводящей жилы переменному току при температуре T₀ ,Ом;

a = 0,00403 – темп. коэффициент удельного объемного сопротивления алюминия, 1/˚С.

Результаты вычислений занесены в таблицу 5.10.

таблицу 5.10.

t, c	Iкз, кА
0,1	62,81
0,5	28,09
	19,86

Продолжение таблицы 5.10.

t, c	Iкз, кА
1,5	16,22
	14,04
2,5	12,56
	11,47
3,5	10,62
	9,93
4,5	9,36
	8,88
5,5	8,47
	8,1
6,5	7,79
	7,51
7,5	7,25
	7,02
8,5	6,81
	6,62
9,5	6,44
	6,28

По данным таблицам построим графики зависимости токов короткого замыкания от времени

Рис.5.4. Зависимость тока короткого замыкания от времени срабатывания защиты: 1- с предшествующей нагрузкой; 2 – без предшествующей нагрузки

Расчет массы кабеля

Определим массу кабеля как:

M = M_al+M_пэ+M_ст (5.8.1)

где M_i– масса элемента конструкции кабеля на 1 метр длины.

M_i= g_i*V_i

где g_i– плотность вещества, кг/м³;

V_i– объем элемента конструкции на 1 метр длины кабеля, м³.

Произведем расчет объема конструктивных элементов:

V_cu= 3*S_o (5.8.2)

где S_o =120 – сечение токопроводящей жилы по металлу, мм².

V_al= 3*120*10^-6 = 36*10^-5 м³

V_пэ=π*(r₂² - r₁²)*3 (5.8.3)

где r₁ = 7,11 – радиус ТПЖ, мм;

r₂ = r₁ +D_из =7,11+1,5 = 8,61 –внешний радиус по изоляции, мм.

V_пэ= π *((8,61*10^-3 )²-(7,11*10^-3)²) *3=22,21*10^-5 м³

V_б=V_каб­– (V_al +V_пэ ) = – (V_al +V_пэ ) (5.8.4)

где = 38,9 – диаметр кабеля, мм.

V_б= - 36*10^-5 – 22,23*10^-5 =60,5*10^-5 м³

В приложении представлены необходимые для расчета массы кабеля данные, сведенные в таблицу.

Приложение 2

Материал Параметр	алюминий	полиэтилен	сталь
g,кг/м3
V,м3	36*10-5	22,21*10-5	60,5*10-5

M_al = 2700 *36*10^-5 = 0.972 кг;

M_пэ =960*22,21*10^-5= 0,21кг;

M_ст= 7800*60,5*10^-5= 4,72кг;

Рассчитаем массу 1 метра кабеля: M=Mal+Mпэ+Mст = 0,972+0,21+4,72=5,902кг. Тогда масса 1 километра кабеля: Ml=1км = 5,902*1000=5902кг.

Список литературы

1. Основы кабельной техники / Л.А. Ковригин. Пермь. Пермский государственный технический университет.: 2006. - 93 с.

2. Белоруссов и др. Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник/ Н. И. Белоруссов, А.Е. Саакян, А.И. Яковлева; Под ред. Н.И. Белоруссова. М.: Энергоатомиздат, 1987. – 536 с.

3. Основы кабельной техники: учеб. для студ. высш. учеб. заведений / В.М. Леонов, [И.Б. Пешков, И.Б. Рязанов, С.Д. Холодный]; под ред. И.Б. Пешкова. – М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 432 с.

4. Ларина Э.Т. Силовые кабели и кабельные линии: Учебн. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 368 с.

5. Справочник по электротехническим материалам /Под.ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынков, Б.М., Тареев т. 1. – М.: Энергия, 1986. – 584 с.

6. Справочник по электротехническим материалам /Под.ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев, т. 2. – М.: Энергия, 1987. – 616 с.

7. Справочник по электротехническим материалам /Под.ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев, т. 3. – М.: Энергия, 1988. – 728 с.

8. Кранихфельд Л.И., Рязанов И.Б. Теория, расчет и конструирование кабелей и проводов. М.: Высш. Шк., 1972. 384 с.

9. Журнал Кабель-news.-2007.-№5.-С.42-45.-Рус.

10. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. Учебное пособие для вузов/ Под общ.ред. В.А. Привезенцев. М., «Энергия», 1970. – 424 с.

11. Электронный каталог продукции: http://kamkabel.ru/catalog.

12. Труды 11 Международной конференции «Проблемы управления и моделирования в сложных системах», Самара,22-24 июня, 2009.-С.318-324.-Рус.;рез.англ

13. http://www.kabel-news.ru/

14. Патент на полезную модель № 2000140874, дата публикации: 16.03.2011, Патентообладатель: Furukawa Electric Co Ltd: The.

15. http://www.kamkabel.ru/catalog/group?product=338&type=2&group=11

16. http://kamkabel.ru/catalog/group?group=41&product=1307

17. Кабель-news. - 2009%2009. - № 12%№ 1. - С. 98. - Рус. Патент на полезную модель №201014807, дата публикации 20.04.2011, Патентообладатель: ОАО «ВНИИИ КП», ОАО «Иркутсккабель».

18. Электронный каталог продукции: http://kamkabel.ru/catalog.

19. МКИ Н 01 В 9/00 Полезная модель РФ № 42352 Заявлено 11.08.2004 Опубликовано 27.11.2004 Заявитель: ОАО "ВНИИКП", ОАО "Иркутсккабель"

20. http://www.c-es.org/press-center/smi-o-nas/452/