У нестаціонарному режимі

4.2 У нестаціонарному режимі

Модель нагрівання кабеля базується на рівнянні теплового балансу, згідно з яким тепло, що виділяється в жилі кабеля йде на нагрівання самого кабеля та відводиться в навколишнє середовище:

, (4.14)

де P – потужність тепловиділення в кабелі;

С – теплоємність кабеля;

τ – поточний перегрів кабеля відносно температури оточуючого середовища;

S – тепловий опір оточуючого середовища.

Рішення диференційного рівняння теплового балансу відносно поточного перегріву кабеля, що має температуру довкілля таке:

При t = 0, τ = 0:

, (4.15)

де τ_max = Θ_ж – Θ_ос – максимальний перегрів кабеля;

де Θ_ж, Θ_ос – відповідно температури жили та оточуючого середовища;

β – стала нагріву кабеля.

Cтала нагріву кабеля розраховується за формулою:

β = С_еф·S_із , (4.16)

де S_із –– тепловий опір ізоляції, який дорівнює 0,285 ;

С_еф –– ефективна теплоємність кабеля, яка розраховується за формулою:

, (4.17)

де С_ж, С_із, С_S –– відповідно теплоємності жили, ізоляції без межижильних проміжків та ізоляції з межижильними проміжками відповідно;

k –– коефіцієнт, пов’язаний з тим, що температура захисних покривів приблизно вдвічі менша за температуру жили, тому k дорівнює 0,5.

Теплоємність жили:

С_ж = С_m · 3·F , (4.18)

де С_m –– питома теплоємність міді, яка дорівнює 3,344  ;

F –– площа перерізу матеріалу, яка дорівнює 120 мм².

С_ж = 3,344 · 120·3 = 1,203 · 10³

Теплоємність ізоляції з межижильними проміжками:

, (4.19)

де С_m –– питома теплоємність паперової імпрегнованої ізоляції, яка дорівнює 1715  ;

d_k –– зовнішній діаметр кабеля, який дорівнює 49,71 мм.

,

Теплоємність ізоляції без межижильних проміжків:

, (4.20)

де

D_ф, D_п, D_об –– товщини фазної, поясної ізоляції та оболонки відповідно.

Ефективна теплоємність кабеля дорівнює:

Стала нагрівання кабелю дорівнює:

хв

Рішення диференційного рівняння теплового балансу відносно поточного перегріву при включенні попередньо нагрітого кабеля таке:

при t = 0, τ = τ₁:

 (4.21)

 За умови, що якщо поточний перегрів не перевищує максимально допустимий можливе перевантаження кабеля. Величина допустимого перевантаження залежить від часу протікання струму перевантаження.

 Таблиця 4.1 – Допустимі аварійні перевантаження кабельних ліній на напругу до 10 кВ

Коефіцієнт завантаження в нормальному режимі	Вид прокладання	Коефіцієнт допустимого перевантаження при тривалості максимуму, годин
		1	2	3
0,6	В повітрі	1,35	1,25	1,25
	В трубах (землі)	1,30	1,20	1,15
0,8	В повітрі	1,30	1,25	1,25
	В трубах (землі)	1,20	1,15	1,10

Залежність відношення допустимого струму до номінального від часу протікання струму наведена на рисунку 4.4

t, хв

I/IН

Рисунок 4.4 –– Залежність відношення допустимого струму до номінального від часу протікання струму, значення характерних точок: I₁/I_н = 0,25; I₂/I_н = 0,75; I₃/I_н = 1,2; I₄/I_н = 0,6; I₅/I_н = 1,1; I₆/I_н = 1,45; I₇/I_н = 0,6; I₈/I_н = 0,2; t₁ = 10 хв; t₂ = 20 хв; t₃ = 25 хв; t₄ = 31 хв; t₅ = 35 хв; t₆ = 42 хв; t₇ = 53 хв; t₈ = 59 хв

1)  Перегрів в кінці першого участку:

, (4.22)

де t_max1 = (I₁/I_н)² × t_maxн, (4.23)

t_maxн залежить від матеріалу ізоляції, тобто від граничної температури для даного виду ізоляції;

t_maxн = Q_доп - Q_ос, (4.24)

де Q_доп –– максимально допустима температура ізоляції, яка для паперової імпрегнованої ізоляції на напругу 10 кВ дорівнює 70°С;

Q_ос –– характерна температура навколишнього середовища, в даному разі для грунту дорівнює 15°С.

t_maxн = 70 – 15 = 55°С

Тоді

, (4.25)

°С

Температура кабеля в кінці першого участку: 1,06 + 15 =16,06°С.

2)  Перегрів в кінці другого участку:

, (4.26)

°С

Температура кабеля в кінці другого участку: 10,3 + 16,06 = 26,37.

3)  Перегрів в кінці третього участку:

, (4.27)

°С

Температура кабеля в кінці третього участку: 26,37 + 17,12 = 43,49°С.

4)  Перегрів в кінці четвертого участку:

, (4.28)

°С

Температура кабеля в кінці четвертого участку: 43,49 + 27,42 = 70,91°С.

5)  Перегрів в кінці п’ятого участку:

, (4.29)

°С

Температура кабеля в кінці п’ятого участку: 70,91 + 32,81 = 103,72°С.

В заданому нестаціонарному режимі навантаження кабеля температура поверхні кабеля вже в кінці п’ятого участку становить 103,72°С і має тенденцію до збільшення. Таку температуру ізоляція не витримає. Тому треба зменшити кратність допустимого струму до номінального.

5 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС ВИГОТОВЛЕННЯ КАБЕЛЯ

СБлШнгд 3´120–10

 

5.1 Виготовлення струмопровідних жил

Загальна схема виготовлення струмопровідних жил наведена на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Схема технологічного процесу виготовлення струмопровідних жил

5.2 Ізолювання струмопровідних жил

Використовують два основних способи ізолювання: обмотка стрічками та пресування. Перший спосіб досить трудомісткий і зумовлює необхідність сушіння та імпрегнування ізоляції, але він забезпечує шарувату структуру ізоляції.

Загальна схема ізолювання наведена на рисунку 5.2.

 

 

на сушіння та імпрегнування

Загальна схема сушіння та імпрегнування ізоляції представлена на рисунку 5.4.

 

 

на накладання оболонки

Рисунок 5.4 – Схема технологічного процесу сушіння та імпрегнування ізоляції