Грунин О. М, Савицкий Л.В. Электроэнергетические системы и сети. Сборник задач

Подождите немного. Документ загружается.

При отказе одной из цепей ВЛ, вся нагрузка передается по

другой цепи, то есть I=300 А.Для провода АС-120/19 по табл. П1.8

значение I

доп

=390 А (для t

=25

С).

Температура допустимого нагрева неизолированных проводов

составляет t

доп

=70

С. Подставляя эти данные в (3.16), получим

t=(I/ I

доп

)

/(t

доп

- t

)+ t

=(300/390)

(70-25)+20=46,6

С.

Поскольку в послеаварийном режиме температура проводника

не превысит допустимую (t< t

доп

), то работа одной цепи допустима по

нагреву. Этот же вывод следует из соблюдения условия I≤ I

доп

, где

=1,05 ( табл. П1.25). Так как неравенство 300≤390·1,05 выполняется,

то послеаварийный режим ВЛ длительно допустим.

Пример 3.3.3. Нагрузка, потребляющая ток 600 А при

напряжении 10 кВ, питается с помощью кабелей марки АПвП – 1 x

120, проложенных в траншее. Температура грунта равна t

= 5

С.

Сколько трехфазных кабелей должно быть проложено в траншее?

Каков допустимый ток каждого из кабелей?

Решение. Значение I

доп

=295 А по табл.П1.20 (здесь учтено, что

трехфазная линия состоит из трех одножильных кабелей, уложенных

горизонтально и вплотную друг к другу). Для кабелей с изоляцией из

сшитого полиэтилена t

доп

=90

С ( табл. 3.1). Поправочный

коэффициент, учитывающий отличие фактической температуры

среды от расчетной, можно принять по табл. П1.25 или рассчитать по

формуле

06,1)1590/()590()tt/()tt(k

0доп

0допt

 .

Условие допустимого нагрева (3.6) примет вид

пtдоп

kkIn/I





, (3.17)

где



I - суммарная нагрузка А; n – количество трехфазных кабелей;

коэффициент, учитывающий условия прокладки (ухудшение

охлаждения кабелей) и зависящий от числа кабелей и расстояния

между ними (табл. П1.23).

Из (3.17) следует n ≥



I /(

пtдоп

kkI ). Подставляя числовые

значения, получим n≥600/(295·1,06 k

)=1,92/ k

. Пробуем взять n=2.

При расстоянии между пучками кабелей d =100 мм

величина k

=0,84

и условие (3.18) не выполняется. При n=3 величина k

=0,72

(табл.П1.23) и требуемое условие соблюдено. Принимаем количество

трехфазных кабелей равными трем (девять одножильных кабелей), а

допустимый ток определим как I'

доп

=295·1,06·0,72=225 А. В

послеаварийном режиме (отказ одного из трех кабелей) должно

выполняться условие: I

ав

∑

/(n-1)

≤I

доп

ав

, где k

ав

=1,17 (см.

приложения к табл. П1.24). Подставляя числовые значения, имеем

600/2≤295· ·0,84·1,06·1,17 или 300≤307 А, то есть такой

послеаварийный режим является допустимым. Окончательно:

количество кабелей n=3; допустимый по нагреву ток I

доп

=225 А.

Пример 3.3.4. Двигатель с полезной мощностью на валу P=400

кВт (cosφ=0,9; η=0,92) и продолжительностью включения ПВ=40%

питается при напряжении 6 кВ кабелем ААШВ, проложенным по

стене цеха. Температура воздуха равна 30

С. Выбрать по условию

нагрева сечение кабеля и определить его допустимую нагрузку.

Решение. Через мощность двигателя определим рабочий ток

кабеля: I

=P/(  cosU3 ) = 400/( 3 ·6·0,92·0,9)=46,5 А.

По табл. П1.25 найдем k

=0,94. Вычислим k

ПВ

=0,875/

ПВ

=0,875/ 4,0 =1,38. Из условия I

≤ I

доп

пв

, имеем I

доп

≥ I

/( k

пв

), при

этом коэффициенты k

пв

учитывается для алюминиевых жил сечением

не менее 16 мм

Рассмотрим два случая:

1. Учитывая k

пв

=1,38, при этом F

≥16 мм

доп

≥ 46,5/( 0,94·1,38) или I

доп

≥ 36 А.

По табл. П1.18 этому условию отвечает кабель сечением 10 мм

но с учетом ограничения, принимаем F

=16 мм

2. Игнорируем k

пв

, при этом сечение не ограничиваем.

доп

≥ I

/ k

=46,5/0,94 или I

доп

≥ 49,5 А. Этому условию отвечает

сечение F

=16 мм

с I

доп

=50 А.

Окончательно принимаем F=min(F

), то есть F=16 мм

Допустимую нагрузку на кабель определим по (3.5):

доп

пв

=50·0,94·1,38=65 А.

3.4. Задачи для самостоятельного решения

3.1. Голый алюминиевый провод А-50 при температуре провода +70

и окружающей среды +25

С допускает протекание тока 215 А.

Определить допустимую нагрузку при температуре воздуха +35

С.

3.2. Линия электропередачи, выполненная проводом АС-150/24, при

температуре -5

С покрылась гололедом. Определить, какой ток

необходимо пропустить по проводу, чтобы сбросить гололед при

температуре провода 70

С.

3.3. Линия электропередачи, выполненная проводом АС 120/19, в

нормальном режиме имеет нагрузку 100 А. Во сколько раз можно

увеличить ток в линии при аварийном режиме и температурах

окружающей среды +25

С и -15

С, если температура провода не

должна превышать +70

С?

3.4. Двигатель с продолжительностью включения ПВ=40 % питается

при напряжении 10 кВ кабелем ААБ-350, проложенным по стене

цеха. Температура воздуха равна 20

С. Какую нагрузку допускает

кабель?

3.5. Нагрузка, потребляющая ток 600 А при напряжении 10 кВ,

питается с помощью кабелей, проложенных в канале. Температура

окружающей среды равна +30

С. Сколько кабелей марки ААБ-3150

должно быть проложено в канале? Какова допустимая нагрузка этих

кабелей?

3.6. Определить длительно допустимый ток в линии электропередачи

110 кВ, выполненной проводом АС 120/19, если температура

окружающей среды равна +30

С.

3.7. Определить допустимый по нагреву ток в послеаварийном

режиме сети, выполненной проводом АС 70/11, если известно, что

температура окружающей среды равна -20

С.

3.8. Определить температуру нагрева кабеля ААБ-370 при

увеличении нагрузки на 60 %, которая в нормальном режиме

составляет 100 А. Напряжение сети 10 кВ. Температура окружающей

среды +15

С. Кабель проложен в земляной траншее.

3.9. Главная понижающая подстанция завода питается по двухцепной

воздушной ЛЭП 110 кВ и несет нагрузку в 210 А. Определить, можно

ли отключить одну цепь линии при аварии и до какой температуры

при этом нагреется провод. Марка проводов ЛЭП - АС 95/16,

температура воздуха +25

С.

3.10. Нагрузка, потребляющая ток 420 А при напряжении 6 кВ, питается с

помощью кабелей, проложенных в канале. Температура окружающей

среды равна +35

С. Сколько кабелей марки ААБ-3120 должно быть

проложено в канале из условия допустимого их нагрева и какова

допустимая нагрузка для этих кабелей?

3.11. Распределительный пункт в цехе питается при напряжении 6 кВ

посредством четырех кабелей ААБ-350, проложенных в земле.

Расстояние между кабелями 100 мм, температура почвы +5

С.

Определить допустимую нагрузку каждого из кабелей.

3.12. Выбрать сечение провода сети по допустимому току, если она

питает двигатель мощностью 30 кВт при cos  = 0,7.

Продолжительность включения двигателя ПВ = 25 %. При

напряжении 380 В питание подводится с помощью трёх алюминиевых

проводов АПРТО, проложенных в трубе. Температура окружающей

среды равна +25

С.

3.13. Выбрать по условиям длительно допустимого нагрева сечение

кабельной линии 6 кВ, питающей отдельный электродвигатель,

который работает в повторно-кратковременном режиме.

Предполагается проложить кабель с алюминиевыми жилами на

открытом воздухе. Номинальная мощность двигателя, коэффициент

ПВ и температура окружающей среды указаны в таблице.

Коэффициент полезного действия двигателя =0,85, а коэффициент

мощности cos= 0,85.

Номер варианта

Данные

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

ном

, кВт 320 800 800 400 500 630

1000 320 160 800

ПВ, % 25 50 20 30 40 40 35 45 40 30



30 35 15 5 15 35 10 25 35 30

3.14. Проектируемая сеть напряжением 10 кВ выполняется кабелем с

бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами сечением 25 мм

который будет прокладываться по стене помещения. Максимальная

температура окружающей среды равна +35°С. Определить длительно

допустимый ток в сети. Как изменится величина допустимого тока,

если сеть выполнить кабелем с медными жилами того же сечения?

3.15. Завод с максимальной нагрузкой 280 А питается по двухцепной

линии, выполненной проводом АС 120/19. Проверить, является ли

допустимой по условию нагрева работа одной цепи при аварии на

другой? До какой температуры нагревается при этом провод, если

температура воздуха равна +35

С?

3.16. Для алюминиевого провода А-70 допустимая по нагреву токовая

нагрузка равна 265 А. Найти температуру провода при токе 300 А и

температуре воздуха +5

С.

3.17. Определить допустимое по нагреву сечение алюминиевых жил

кабелей для питания распределительного пункта городской сети 10 кВ

(рис. 3.1). Наибольшая нагрузка РП составляет 5000 кВт, cos  = 0,9.

Кабели прокладываются в земле с расчётной температурой почвы

+10°С. Расстояние между кабелями в траншее равно 10 см.

Решить задачу, если расчётная температура почвы равна 0°С.

3.18. На проектируемой воздушной линии предположено подвесить

провода марки АЖ с номинальным сечением 50 мм

. Высшая

температура воздуха в этом районе в летние месяцы достигает +20

С.

Определить длительно допустимый ток по проводам проектируемой

линии. Предельно допустимую температуру провода считать равной

+70

С.

3.19. Линия трёхфазного переменного тока, выполняемая медными

проводами 16 мм

с резиновой изоляцией, прокладывается открыто на

роликах в помещении с температурой воздуха +40

С. Определить

длительно допускаемый ток в линии , принимая допускаемую

температуру жилы провода +65

С.

3.20. Вновь строящийся цех с наибольшей нагрузкой 3200 кВт при

cos=0,8 предполагается питать от шин 10 кВ заводской ГПП двумя

линиями, выполняемыми трёхжильными кабелями с медными

жилами. Оба кабеля будут проложены в общей траншее с расстоянием

между ними в свету 100 мм. Высшая среднемесячная температура

почвы по трассе +20

С. Технологический процесс цеха не допускает

перерывов электроснабжения и поэтому при выходе из работы одного

кабеля по второму должна быть обеспечена подача заводу полной

мощности.

Определить из условий допустимого нагрева сечение жил кабелей.

Рис. 3.1

Рис. 3.2

3.21. Два асинхронных электродвигателя будут питаться от сети 380 В

по схеме, изображенной на рис. 3.2. Характеристики

электродвигателей приведены в таблице.

Электродвигатели

Характеристики электродвигателей

Мощность электродвигателей, кВт 40 10

Типы электродвигателей

С фазным

ротором

С короткозам-

кнутым

ротором

Отношение пусковых и номинальных

токов электродвигателей

2,0 7,0

Коэффициент полезного действия

электродвигателей при номинальных

нагрузках

0,89 0,87

Коэффициенты мощности

электродвигателей при номинальных

нагрузках

0,85 0,83

Коэффициенты загрузки

электродвигателей

1 0,95

Электродвигатели будут работать одновременно и поэтому

коэффициент одновременности равен 1,0. Провода с алюминиевой

жилой и резиновой изоляцией от щита РЩ-2 к электродвигателям Д

Д1

Д2

РЩ-1

РЩ-2

предположено проложить в стальных трубах. Щиток РЩ-2 будет

получать питание от РЩ-1 по кабелю с алюминиевыми жилами,

проложенному в канале. Температура воздуха в помещении и в канале

+25

С.

Расставить в сети плавкие предохранители с малой тепловой

инерцией, определить их номинальные токи и выбрать сечения жил

проводов и кабеля, обеспечивающие надёжную работу установки.

3.22. Электроснабжение одного из цехов сооружаемого химического

комбината будет осуществляться двумя кабельными линиями 10 кВ от

шин ГПП. Оба кабеля с медными жилами предполагается проложить в

общей траншее с расстоянием между ними в свету 100 мм. Высшая

среднемесячная температура почвы в зимние месяцы равна 0

С, а в

летние месяцы +10

С. Наибольшая нагрузка цеха в зимние месяцы

составляет 1900 кВт, а в летние месяцы - 1700 кВт. Коэффициент

мощности при этих нагрузках равен 0,85. Производственный процесс

цеха не допускает перерыва в подаче электроэнергии. При выходе из

работы одной линии вторая должна обеспечить подачу цеху полной

мощности.

Выбрать сечение жил кабелей из условий допустимого нагрева.

Ответить на вопрос, какие условия явились определяющими при

выборе сечений.

3.23. Провод воздушной линии марки АС-95/16 в нормальном режиме

работы электроустановки имеет нагрузку 100 А.

Во сколько раз может быть увеличена нагрузка при аварийном

режиме без превышения предельно допустимой температуры, если

известно, что температура воздуха в момент аварии равна -10

С?

3.24. Кабель марки АСБ 325 напряжением 10 кВ проложен открыто и

питает двигатели портального крана. Продолжительность включения

двигателей ПВ= 35 %. Температура воздуха достигает 30

С.

Определить допустимую нагрузку на кабель при заданных условиях.

3.25. Животноводческая стоянка на летнее время подключается через

трансформатор мощностью 630 кВА к воздушной линии

напряжением 6 кВ. Ответвление выполняется алюминиевыми

проводами. Определить необходимое сечение проводов, если

известно, что температура воздуха не выходит за пределы +35

С.

Трансформатор загружен полностью.

3.26. Грузовой лифт предприятия имеет продолжительность

включения равную 25 %. Мощность двигателя 400 кВт; коэффициент

мощности cos=0,7. Питание к двигателю подводится по

трёхжильному кабелю с алюминиевыми жилами и бумажной

изоляцией. Определить необходимое сечение кабеля, если напряжение

6 кВ, а температура в цехе +30

С.

3.27. Воздушная линия выполнена проводом АС-70/11. По условиям

работы (производство опыта) нагрузка на линию должна возрасти по

сравнению с расчётной допустимой. Определить величину

допустимого тока, если температура воздуха в момент опыта равна -

С.

3.28. Кабель марки ААБ 325 напряжением 6 кВ проложен в земле

совместно с двумя другими. Определить допустимую нагрузку на этот

кабель, если температура почвы +10

С, а расстояние между кабелями

100 мм.

3.29. В мастерской устанавливаются два асинхронных

электродвигателя трёхфазного переменного тока, которые будут

присоединены к сети 380 В. Схема сети представлена на рис. 3.2.

Данные об электродвигателях приведены в таблице.

Электродвигатели

Характеристики электродвигателей

Мощность электродвигателей, кВт 15 11

Типы электродвигателей

С фазным

ротором

С короткозам-

кнутым

ротором

Отношение пусковых и номинальных

токов электродвигателей

3 7

Коэффициент полезного действия

электродвигателей при номинальных

нагрузках

0,87 0,88

Коэффициенты мощности

электродвигателей при номинальных

нагрузках

0,85 0,90

Коэффициенты загрузки

электродвигателей

1 1

Оба электродвигателя будут продолжительно работать одновременно

(коэффициент спроса равен 1,0). Всю сеть предположено выполнить

изолированными медными проводами, проложенными на роликах по

стенам помещения. Высшая температура воздуха +25

С, помещение

взрывобезопасное. Расставить в сети плавкие предохранители,

определить их номинальные токи и выбрать сечения жил проводов,

обеспечивающие надёжную работу установки.

3.30. На понижающей подстанции устанавливаются два трёхфазных

трансформатора 115/11 кВ мощностью по 16 MBА. Каждый

трансформатор соединяется с распределительным устройством 10 кВ

четырьмя кабелями. В здании подстанции кабели укладываются в

канале, в котором в летнее время температура воздуха держится +30

С .

На открытой части подстанции пучки кабелей к каждому