Выбор сечения КЛ выполняется по нормативной плотности тока, установленной в зависимости от конструкции кабеля и числа часов использования максимальной нагрузки (табл. 3.36).

Таблица 3.36

Экономическая мощность КЛ, рассчитанная по нормированной плотности тока, приведена в табл. 3.37 и 3.38.

Таблица 3.37

Таблица 3.38

Таблица 3.39

Сечение жил кабеля, выбранное по нормированным значениям плотности тока, должно удовлетворять условиям допустимого нагрева в нормальных и послеаварийных режимах работы.

В ряде случаев (например, при прокладке в воздухе) сечение кабеля определяется допустимой длительной нагрузкой, которая (особенно для маслонаполненных кабелей) ниже экономической. Значение допустимого длительного тока для кабелей зависит от конструкции кабеля, условий прокладки, количества параллельно проложенных кабелей и расстояния между ними.

Для каждой КЛ должны быть установлены наибольшие допустимые токовые нагрузки, определяемые по участку трассы с наихудшими тепловыми условиями при длине участка не менее 10 м.

Длительно допустимые токовые нагрузки для разных марок кабелей напряжением до 35 кВ при различных условиях прокладки принимаются в соответствии с ПУЭ. В табл. 3.40-3.42 приведены допустимые длительные мощности КЛ, рассчитанные при среднем эксплуатационном напряжении (1,05 U_ном).

Допустимые нагрузки для маслонаполненных кабелей в большой степени зависят от условий прокладки. Данные табл. 3.38 приведены для среднерасчетных условий и конструкций отечественных кабелей переменного тока. Приведенные значения соответствуют длинам, не превышающим 8-10 км. Для КЛ длиной более 10 км определение передаваемой мощности производится специальным расчетом или ориентировочно по данным 3.

Допустимые длительные мощности соответствуют условию прокладки в земле одного кабеля. При прокладке нескольких кабелей вводятся поправочные коэффициенты: 0,9 — для двух кабелей, 0,77 — для четырех, 0,72 — для шести кабелей. При прокладке в воздухе и воде допустимые длительные мощности соответствуют любому количеству кабелей.

Данные табл. 3.40-3.42 определены исходя из температуры окружающей среды: при прокладке кабеля в земле +15 °C и при прокладке в воздухе (туннеле) +25 °C. При другой температуре окружающей среды данные умножают на коэффициенты, приведенные в табл. 3.43.

Таблица 3.40

Таблица 3.41

Таблица 3.42

Окончание табл. 3.42

Таблица 3.43

Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ, несущих нагрузки меньше допустимых, кратковременную перегрузку допускается принимать в соответствии с таблицей 3.44.

Таблица 3.44

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена допускается перегрузка до 17 % номинальной при их прокладке в земле и до 20 % при прокладке в воздухе, а для кабелей из поливинилхлоридного пластика и полиэтилена — до 10 % при их прокладке в земле и в воздухе на время максимума нагрузки, если его продолжительность не превышает 8 ч в сутки, а нагрузка в остальные периоды времени не превышает 1000 ч за срок службы кабелей.

Для кабелей, находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузка по току не должна превышать 10 %.

Допустимый ток нагрузки одноцепных и двухцепных КЛ 110–220 кВ, проложенных в земле и воздухе, приведен в табл. 3.45—3.51. В случае двухцепных линий ток приведен для одной цепи.

В табл. 3.49-3.50 указан допустимый ток нагрузки одноцепных и двухцепных линий 110 и 220 кВ, проложенных в земле кабелем марки МВДТ.

Расстояние между центрами параллельных линий высокого давления, проложенных в земле, при расчете взаимного теплового влияния принято равным 800 мм. Допустимые нагрузки линий высокого давления, проложенных в земле, даны для случаев как естественного, так и искусственного охлаждения кабелей с помощью продольной циркуляции масла со скоростью 0,1 м/с, осуществляемой на участках различной длины.

В таблице 3.51 указан допустимый ток нагрузки линий 110 и 220 кВ, проложенных в воздухе кабелями МВДТ.

При прокладке в воздухе влияние параллельных линий высокого давления не учитывалось.

Таблица 3.45

Таблица 3.46

Таблица 3.47

Таблица 3.48

Таблица 3.49

Таблица 3.50

Таблица 3.51

Для маслонаполненных КЛ 110–220 кВ разрешается перегрузка до повышения температуры жилы не более чем на 10 °C выше нормированной заводом. При этом длительность непрерывной перегрузки не должна превышать 100 ч, а суммарная — 500 ч в год. Этим условиям примерно соответствуют кратности перегрузок, указанные в табл. 3.52.

Таблица 3.52

Кабель 110 кВ с пластмассовой изоляцией при заполнении суточного графика нагрузки 0,8 допускает перегрузку в 1,2 раза.

При прокладке нескольких кабелей в земле, а также в трубах продолжительно допустимые мощности (токи) должны быть уменьшены путем введения соответствующих коэффициентов (табл. 3.53).

Для кабелей, проложенных в земле, продолжительно допустимые мощности (токи) приняты из расчета, что удельное тепловое сопротивление земли составляет 1,2 мК /Вт. Если сопротивление отличается от указанного, следует применять поправочные коэффициенты по табл. 3.54.

Таблица 3.53

Таблица 3.54

Удельные емкостные токи однофазного замыкания на землю кабелей 6-35 кВ с бумажной изоляцией и вязкой пропиткой приведены в табл. 3.55.

Таблица 3.55

Технические параметры кабелей 10–70 кВ и 110–500 кВ с пластмассовой изоляцией фирмы «АВВ» приведены в табл. 3.56-3.68 В табл. 3.56-3.59 приведены длительно допустимые токи для одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией 10–70 кВ и 110500 кВ, проложенных в земле и воздухе.

Таблица 3.56

Таблица 3.57

Таблица 3.58

Таблица 3.59

Поправочные коэффициенты для одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией приведены в табл. 3.60-3.68

Поправочный коэффициент на сечение экрана применяется к одножильным кабелям, проложенным треугольником при заземлении экранов с двух сторон. Поправочный коэффициент на сечение экрана при заземлении с одной стороны или при транспозиции экранов не применяется. Поправочный коэффициент к таблицам 3.56 и 3.57 приведен в табл. 3.60

Таблица 3.60

Поправочный коэффициент к таблицам 3.58 и 3.59 приведен в табл. 3.61.

Таблица 3.61

В табл. 3.62-3.68 приведены поправочные коэффициенты: при прокладке кабелей в земле на глубину прокладки (табл. 3.62), на температуру грунта (табл. 3.63), на термическое удельное сопротивление грунта (табл. 3.64), на межфазное расстояние (табл. 3.65,

Таблица 3.62

Таблица 3.63

Таблица 3.64

Таблица 3.65

Таблица 3.66

Таблица 3.67

Поправочный коэффициент на кабели, проложенные в воздухе, приведен в табл. 3.68.

Таблица 3.68

Кабель с СПЭ-изоляцией может подвергаться перегрузкам с температурой свыше 90 °C, но как можно реже; при этом температура жилы может достигать 105 °C. Отдельные аварийные перегрузки не нанесут значительных повреждений кабелю. Тем не менее частота и длительность таких перегрузок должны быть сведены к минимуму.

Пример применения поправочных коэффициентов

Две группы кабелей с СПЭ-изоляцией на напряжение 110 кВ с алюминиевыми жилами 1x500/150 мм², проложенные в земле треугольником. Экраны заземлены с двух сторон, температура жилы 90 °C. По табл. 3.59 определяется номинальный ток 595 А без поправки.

Линии напряжением 6—10–20 кВ подлежат проверке на максимальную потерю напряжения от ЦП до удаленной трансформаторной ПС (ТП) 6-10-20 кВ.

Опыт проектирования линий 6-10-20 кВ показывает, что достаточно анализировать только режимы крайних ТП: ближайшей к ЦП и наиболее удаленной.

Средние значения потерь напряжения в КЛ 6-10-20 кВ составляют 5–7 %, при этом меньшие значения соответствуют длинным, а большие — коротким линиям 0,4 кВ, отходящим от ТП 6—10–20/0,4 кВ. Линии 6-10 кВ, идущие к электроприемникам этого напряжения, проверяются на допустимые отклонения напряжения, регламентируемые ГОСТ 13109-97.

Кабельные линии (кроме защищаемых плавкими предохранителями) подлежат проверке по термической стойкости при токах КЗ. Температура нагрева проверяемых проводников при КЗ должна быть не выше следующих предельно допустимых значений, °С:

Кабели до 10 кВ включительно с изоляцией:

бумажно-пропитанной — 200;

поливинилхлоридной или резиновой — 150;

полиэтиленовой — 120;

Кабели 20-220 кВ — 125.

Предельные значения установившегося тока КЗ, соответствующего термической стойкости кабелей 10 кВ с медной и алюминиевой жилой и бумажной изоляцией, приведены на 6.

Наибольшее развитие в России получили сети 6 кВ, на их долю приходится около 50 % протяженности сетей среднего напряжения. Одним из направлений развития сетей среднего напряжения является перевод сети 6 кВ на 10 кВ. Это наиболее сложно осуществить в городских сетях, где сеть 6 кВ выполнена кабелем.

Влияние повышенного напряжения на срок службы кабелей, переведенных с 6 на 10 кВ, определяет следующую последовательность принятия решений.

Целесообразность использования кабелей 6 кВ на напряжении 10 кВ или их замены при переводе КЛ 6 кВ на напряжение 10 кВ следует определять исходя из технико-экономического анализа с учетом местных условий. При этом следует учитывать, что сроки работы кабелей 6 кВ, переведенных на напряжение 10 кВ, в зависимости от их состояния на момент перевода и с учетом режимов работы линий распределительной и питающей городской сети (до и после перевода), а также предшествующего срока работы кабелей на номинальном напряжении могут быть приняты равными:

20 годам — для кабельных линий городской распределительной сети со сроком эксплуатации кабелей до перевода не более 15 лет;

15 годам — для кабельных линий городской распределительной сети со сроком эксплуатации кабелей до перевода более 15 лет и для кабельных линий, токовая нагрузка которых после перевода в течение ближайших пяти лет может превысить 0,5 длительно допустимой;

8-12 годам — для линий городской питающей сети и для кабельных линий, токовая нагрузка которых после перевода будет превышать 0,5 длительно допустимой.

Следует считать, что указанные сроки работы кабельных линий после их перевода с 6 кВ на напряжение 10 кВ не являются предельными и могут быть увеличены с учетом технического состояния кабельных линий и степени старения и износа изоляции кабелей.

По истечении указанных сроков эксплуатации кабельных линий, переведенных с 6 кВ на напряжение 10 кВ, степень старения и износа изоляции рекомендуется устанавливать путем измерения электрических характеристик (сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь), вскрытия и разборки трех образцов кабелей одного и того же года прокладки и перевода на повышенное напряжение и определения значения эквивалентного напряжения пробоя.

Потери электроэнергии в кабеле складываются из потерь в токоведущей части и изоляции кабеля. Потери в токоведущей части определяются в зависимости от номинального напряжения, материала жилы и загрузки КЛ, а в изоляции кабелей — от напряжения и тангенса угла диэлектрических потерь. Для эксплуатируемых в настоящее время кабелей годовые потери электроэнергии в изоляции составляют:

Меньшие значения относятся к кабелям малых сечений.