Назначение и виды кабельных линий
Кабельная линия — это линия, которая предназначена для электрической энергии или ее отдельных импульсов, состоящая из одного и более параллельных кабелей с соединительными элементами и крепежными деталями.
Кабель — это совокупность скрученных вместе изолированных токопроводящих жил, которые заключены в общую оболочку.
Основными элементами кабельных линий являются: монтажные сооружения, кабели и арматура. Кабель, состоит из токоведущих жил, которые изолированы друг от друга и размещаются в защитной оболочке. В некоторых случаях кабель покрывается броней, которая изготавливается из стальных проволоки и лент. К монтажным сооружениям кабельных линий относятся ящики, опоры и прочие элементы, при помощи которых они прокладываются и фиксируются. Арматура необходима для разветвления и соединения кабелей в процессе монтажа. К арматуре линий относятся групповые и соединительные муфты и распределительные конструкции.
Кабельные линии широко применяются для распределения и передачи электрической энергии на промышленных предприятиях, в системах городского электроснабжения, а также для обеспечения работы светофоров в железнодорожном транспорте. Основной классификацией кабельных линий является классификация по способу прокладки, согласно которой линии делятся на:
- Подводные.
- Воздушные.
- Подземные.
Проектирование кабельных линий
Сооружение и проектирование кабельных линий осуществляется на основе технико-экономических расчетов, которые учитывают развитие сети, характера трассы, способа прокладки, конструкции используемого кабеля, назначения и ответственности линии и т.п. Сам процесс проектирования кабельной линии состоит из следующих основных этапов:
- Выбор кабеля по нагреву.
- Проверка сечения кабеля по экономической плотности электрического тока.
- Проверка кабеля по термической стойкости.
Для кабельных линий, которые прокладываются по трассам, проходящим в различных условиях окружающей среды и грунта, выбор сечений и конструкции кабелей производится по участку с самыми тяжелыми условиями, но в том случае, когда протяженность легкого участка не больше, чем строительная длина кабеля. Когда длина участков с различными условиями прокладки значительна, то для каждой из них выбираются соответствующие сечения и конструкции кабеля. Если кабельная линия прокладывается по трассе с различными условиями охлаждения, то сечения кабелей должны быть выбраны по участку трассы с худшими условиями, если его длина не более 10 метров. Для определения сечения кабеля необходимыми исходными данными являются величины тока на участках линии, для которых производится расчет. Ток нормального режима максимальной нагрузки нужны для определения сечения по экономической плотности тока и нагреву, токи установившегося послеаварийного режима необходимы для проверки кабеля по нагреву. Токи короткого замыкания являются исходными данными для расчета кабеля на термическую стойкость.
Для выбора сечения кабеля линии по нагреву принимается получасовой максимум тока кабеля. В случае кратковременных и повторно-кратковременных режимах работы приемников электроэнергии в качестве расчетного тока используется тот, который приведен к длительному режиму. Условие выбора кабеля по нагреву можно записать следующим образом:
$Iнаиб ⩽I доп$
где: Iнаиб — максимальный ток, которые протекает по участку; Iдоп — длительно допустимый ток с учетом внешних условий, способа прокладки и т.п.
$Iдоп = It*ky*kв*kп*kз*ko$
где: It – длительно допустимый ток выбранной марки кабеля; ky – коэффициент, который учитывает температуру окружающей среды; кв — коэффициент, учитывающий число парралельных кабелей; kп — коэффициент теплового сопротивления грунта; kз — коэффициент перегрузки кабеля; kо — коэффициент, учитывающие прочие факторы.
Экономически целесообразное сечение кабеля может быть определено из следующего отношение:
$F = I/jэк$
где: I – расчетный электрический ток нормального режима работы в час максимальной нагрузки; jэк — экономическая плотность тока для установленных условий работы.
Полученное по вышепредставленной формуле сечение должно быть округлено до ближайшего стандартного. Экономическая плотность тока зависит от часов использования максимума нагрузок и регламентируется правилами устройства электрических установок.
Проверка кабеля на термическую стойкость заключается в том, что температура, до которой нагревается кабель при коротком замыкании не должна быть больше допустимой для рассматриваемого вида изоляции.
