ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУ^О-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТНО-КОНСТРУТО’ОРСКТШ ИНСТИТУТ

УКАЗАН И Я

ПО ПРОВЕРКЕ КАБЕЛЛЕЙ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ НА НАПРЯЖЕНИЕ ДО 1 КВ НА ТЕРМИЧЕСКУЮ СТОЙКОСТЬ

М788-1083

Москва1993 г.

4- ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРОВОДНИКОВ В КОНЦЕ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ПРИ ЗАЩИТЕ АВТОМАТИЧЕСКИМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ-

В табл- 3.-6 приведены сечения трехжильных кабелей и их длительно допустимые токи при прокладке в воздухе (1д_ОП) в соответствии с табл. 1-3-6 и 1-3*7 ПУЭ. Для защиты кабелей применены автоматические выключатели. Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей (I ) выбраны по табл. 1 ближайшими большими к длительно допустимому току кабелей- Время короткого замыкания определено по табл. 1 как среднее арифметическое двух значений: по верхней и нижней кривым.

Для этих условий, которые по выполнению защиты очень близки к реальным, сделан расчет температуры жилы в конце IC3. Расчет выполнялся по формулам (8) - (11), (18) - (21).

Граница зоны, в которой даже при адиабатическом процессе нагрева температура жил не выходит за допустимые пределы, показана в каждой таблице ломаной линией.

15

16

Примечания: 1. Расчет по формулам (8), (9)-2. Первое значение времени отключения (и конечной температуры жилы) дано для КЗ с холодного состояния, второе (под первым) -для КЗ с нагретого состояния.

17

18

Примечания: 1. Расчет по формулам (10), (11).

2- См. примечание 2 к табл. 3-

19

СОДЕРЖАНИЕ

1 - Общие положения .......................................... 3

2. Время-токовые характеристики

аппаратов защиты ......................................... 5

3-    Вывод формул для определения

температуры проводников при адиабатическом процессе нагрева ..................................................... 10

4-    Определение температуры про

водников в конце короткого замыкания при защите автоматическими выключателями .................................. 15

5-    Определение температуры про

водников в конце короткого замыкания при защите предохранителями ............................................... 24

6-    Определение температуры проводников в конце короткого замыкания при независимом от тока времени срабатывания

защиты................................................... 29

7-    Предельные время-токовые ха

рактеристики проводников при адиабатическом процессе нагрева ..................................................... 33

8-    Сравнение методов расчета ................................ 37

9-    Анализ полученных результатов, выводы и рекомендации ............................... 42

20

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Проверка кабелей на термическую стойкость заключается в определении температуры их жил в конце короткого замыкания (КЗ). Предельное допустимое значение этой температуры зависит от свойств изоляции кабелей и оговаривается в нормативных документах- Нормативными документами регламентируется и необходимость проверю! кабелей на термическую стойкость.

В 1977 г- в связи с недостаточной теплостойкостью пластмассовой изоляции кабелей, выпускаемых отечественной промышленностью, Минэнерго СССР решением Главного технического управления по эксплуатации энергосистем от 10-03-77 N Э-1/77 предложило проверять кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ на термическую стойкость при КЗ. В 1979 г. ГТУ Минэнерго    письмом от 13-02-79 N 8-6/12 сообщило, что его

рекомендации, изложенные в решении N Э-1/77, не распространяются на кабельные сети промышленных предприятий.

Таким образом, в настоящее время кабели до 1 кВ на промышленных предприятиях проверять на термическую стойкость при КЗ не требуется.

Однако в проекте следующего (7-го) издания "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ) проверка кабелей напряжением до 1 кВ на термическую стойкость при КЗ предусматривается для всех сетей (исключения для кабельных сетей промышленных предприятий не делается). Следовательно, после выхода нового издания ПУЗ проверка кабелей напряжением до 1 кВ на термическую стойкость при КЗ станет обязательной.

Согласно п. 1-4-16 действующих ПУЭ температура жил в конце КЗ не должна превышать для кабелей и проводов с поливинилхлоридной и резиновой изляцией 150°С, для кабелей и проводов с полиэтиленовой изоляцией 120°С-

Расчеты реальных тепловых процессов, происходящих в кабеле при быстром нагревании его жил током КЗ и переходе тепла к изоляции жил, оболочке кабеля и окружающей среде, при существующем многообразии конструктивных исполнений кабелей являются очень

3

сложными для практического использования, и поэтому такие методики не разрабатывались.

Известное уравнение теплового состояния идеального тела, учитывающее теплоотдачу непосредственно в окружающую среду и описывающее изменение температуры в переходном процессе с помощью экспоненциального закона, когда скорость переходного процесса определяется постоянной    времени    нагрева,    не может    быть

использовано в данном случае, так как это уравнение выводилось для условий, существенно отличающихся от рассматриваемых.

Для решения поставленной задачи необходимо определить количество тепла, которое за время действия защиты успевает перейти от жилы кабеля к его изоляции, оболочке и окружающей среде. Но поскольку определить эти потери тепла (по отношению к жиле) с достаточной степенью точности не представляется возможным, в настоящей работе выполняются расчеты повышения температуры проводников при адиабатическом процессе, когда все выделяющееся за время КЗ тепло никуда не рассеивается и идет только на нагрев жилы. Такая методика обеспечивает высокую точность расчетов для заведомо ужесточенных исходных предпосылок. Адиабэтический процесс - это- крайний случай: в реальных условиях какая-то часть тепла для жилы теряется и ее температура всегда будет меньше температуры, рассчитанной с высокой точностью для адиабатического процесса. Причем, чем меньше время отключения КЗ, тем меньше разница между расчетной и реальной температурами-

Результаты расчетов, выполненных при таких предпосылках для проводников всех сечений с учетом реальных время-токовых характеристик аппаратов защиты, позволяют представить общую картину повышения температуры проводников при КЗ и сделать определенные обобщения и выводы.

4

2- ВРЕМЯ-ТОКОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АППАРАТОВ ЗАЩИТЫ

Количество тепла, выделяющегося в проводнике, зависит от длительности короткого замыкания, т. е. от времени срабатывания защиты. Поэтому в табл. 1 и 2 приводятся время-токовые характеристики автоматических выключателей и предохранителей, которые используются в настоящей работе при дальнейших расчетах.

Расчеты повышения температуры проводников при КЗ выполняются для того и другого вида аппаратов защиты, так как время-токовые характеристики автоматических выключателей и предохранителей отличаются друг от друга и имеют некоторые характерные особенности -

В тех случаях, когда время-токовая характеристика аппарата защиты в исходной документации задана двумя предельными кривыми, для расчетов берется среднее арифметическое значение времени отключения. Зто надо иметь в виду, оценивая конечные результаты расчетов.

К сожалению, как это видно из табл. 1 и 2, разброс значений времени отключения при одной и той же кратности тока КЗ очень большой. Но было бы неправильно делать обобщения, исходя из самых неблагоприятных условий, т. е. принимая для расчетов наибольшее время отключения. К тому же надо иметь в виду, что адиабатический процесс, положенный в работе в основу расчетов, уже является крайним (неблагоприятным) случаем.

5

6

Приме ч а н и я:    1- Время-токовые характеристики

автоматических выключателей в заводской документации даются в виде двух предельных кривых, которыми определяется возможный разброс времени отключения. В таблице в числителе указано время отключения по верхней кривой, в знаменателе - по нижней.

2. ТКЗ - ток короткого замыкания.

7

8

Примечание. Для предохранителей ПН2 в числителе указано время отключения по верхней кривой, в знаменателе - но нижней. Характеристики остальных предохранителей даны в заводской документации одной линией.

9