![]() |
Оставьте ссылку на эту страницу в соцсетях:
Поиск по базе документов: | Контакты | Для поиска на текущей странице: "Ctr+F" | | ||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Утвержден и введен в
действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и
метрологии от 7 сентября 2011
г. N 255-ст НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАБЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ НАГРУЗКИ ЧАСТЬ 3-3 РАЗДЕЛЫ, КАСАЮЩИЕСЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ. КАБЕЛИ, ПЕРЕСЕКАЮЩИЕ ВНЕШНИЕ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА Electric cables. Calculation
of the current rating. Part
3-3. Sections on operating conditions. Cables crossing external heat
sources IEC 60287-3-3:2007 Electric cables - Calculation
of the current rating - Part 3-3: Sections on
operating conditions - Cables crossing external heat
sources (IDT) ГОСТ Р МЭК 60287-3-3-2011 Группа Е49 ОКС 29.060.20 ОКП 35 0000 Дата введения 1 июля 2012 года Предисловие Цели и принципы
стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27
декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила
применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации.
Основные положения". Сведения о
стандарте 1. Подготовлен на
основе аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4,
который выполнен Открытым акционерным обществом "Всероссийский
научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт
кабельной промышленности" (ОАО "ВНИИКП"). 2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 46
"Кабельные изделия". 3. Утвержден и
введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию
и метрологии от 7 сентября 2011 г. N 255-ст. 4. Настоящий стандарт
идентичен международному стандарту МЭК 60287-3-3:2007 "Кабели
электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 3-3. Разделы,
касающиеся условий эксплуатации. Кабели, пересекающие внешние
источники тепла" (IEC 60287-3-3:2007 "Electric
cables - Calculation of the current
rating - Part 3-3: Sections on operating conditions
- Cables crossing external heat sources"). При применении
настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных
стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации,
сведения о которых приведены в дополнительном Приложении ДА. 5. Введен впервые. Информация об
изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом
информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений
и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях
"Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены
настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в
ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные
стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются
также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте
Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети
Интернет. Введение В части 1 серии
стандартов ГОСТ Р МЭК 60287 содержатся общие формулы
номинальных токовых нагрузок и энергопотерь
электрических кабелей. В части 2
представлены формулы теплового сопротивления, при этом часть 2-1 содержит общие
методы расчета теплового сопротивления. Часть 2-1 также
содержит методы расчета, рассматривающие группы кабелей, проложенных в грунте
(см. 2.2.3). Эти методы предполагают, что кабели проложены параллельно, и
поэтому каждый кабель действует как параллельный линейный источник тепла. Настоящий стандарт
(часть 3-3) рассматривает пересечение кабеля под прямым или острым углом с
другим кабелем или, в более общем смысле, с любым линейным источником тепла,
таким, например, как трубы паропровода. Если поблизости от
кабеля находятся источники тепла, то во избежание перегрева допустимая токовая
нагрузка кабеля должна быть снижена. Но применение формул, которые
предназначены для расчета трасс, проложенных параллельно, приведет к завышенной
оценке теплового воздействия на кабель источника тепла, пересекающегося с
кабелем. В настоящем
стандарте приведен общий упрощенный метод оценки снижения допустимой токовой
нагрузки кабеля, пересекаемого источниками тепла. Предполагается, что
каждый кабель и источник тепла проложены
горизонтально. 1. Область
применения В настоящем
стандарте приведен метод расчета коэффициента токовой нагрузки в условиях
установившегося режима для кабелей на все напряжения в тех случаях, когда имеются пересечения с внешними источниками тепла. Данный метод
применим для любого типа кабеля. Данный метод
предполагает, что вся зона, окружающая кабель или кабели, имеет однородные
тепловые характеристики, и применяется принцип наложения. Принцип наложения
относится не только к соприкасающимся кабелям: метод расчета, приведенный в
настоящем стандарте, является оптимальным при его применении для
соприкасающихся кабелей. 2. Нормативные
ссылки В настоящем
стандарте использована нормативная ссылка на следующий международный стандарт: МЭК 60287 (все
части). Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки (IEC 60287 (all parts), Electric cables -
Calculation of the current rating). Примечание.
Необходимо использовать последнее издание ссылочного стандарта (включая
имеющиеся изменения). 3.
Обозначения A - сечение
токопроводящей жилы, мм2; DF - отношение
допустимого тока с учетом наличия пересекающего кабель источника тепла к
допустимому току кабеля, изолированного от источника тепла (коэффициент
снижения); I - максимально
допустимый ток рассматриваемого кабеля, если он изолирован от источника тепла,
А; L - глубина
прокладки рассматриваемого кабеля до его оси, м;
N - число
интервалов в пространственной дискретизации при расчетах;
T - эквивалентное
тепловое сопротивление кабеля на жилу, К x м/Вт;
k - число
источников тепла, пересекающих рассматриваемый кабель;
n - число жил;
4. Описание
метода 4.1. Общие
положения В настоящем
стандарте рассматривается наружный источник тепла, пересекающий трассу кабеля
(кабелей). Источник тепла, пересекающий кабель, может располагаться либо выше,
либо ниже рассматриваемого кабеля (кабелей) с пересечением под углом, в
диапазоне от параллельного взаиморасположения до
перпендикулярного. Пример такого расположения показан на рисунке 1. Рисунок 1.
Пример расположения источника тепла, пересекающего рассматриваемый кабель Повышение температуры
жилы вдоль трассы рассматриваемого кабеля, обусловленное теплом, выделяемым
пересекающим кабель источником тепла, может быть определено с помощью правила Кеннели. Температура достигает максимального значения в
точке пересечения и убывает по мере удаления от пересечения. Расстояние вдоль
трассы кабеля от точки пересечения до точки, где продольный тепловой поток
незначителен, обозначают Изменение степени
возрастания температуры по длине кабеля обусловлено тем, что продольный
тепловой поток генерируется в жиле, что приводит к меньшему возрастанию
температуры жилы при пересечении по сравнению с ситуацией, когда этот
продольный поток не учитывается. Максимально
допустимый ток в рассматриваемом кабеле с учетом наличия пересекающегося
источника тепла получают умножением токовой нагрузки в установившемся режиме
без пересекающегося источника тепла на коэффициент снижения DF, связанный с
нагревом, вызванным источником тепла: где 4.2.
Пересечение с одним источником тепла Значение
где
L - глубина
прокладки рассматриваемого кабеля;
Коэффициент
затухания где
где Для меди A - сечение жилы;
I - максимально
допустимый ток рассматриваемого кабеля, если он изолирован от источника тепла. Остальные
переменные величины приведены в других частях серии МЭК 60287. Обычно можно
использовать значение
Значение N
определяют по формуле
где -
Поскольку Первая оценка
4.3.
Пересечения с несколькими источниками тепла Коэффициент
снижения по уравнению (1) в 4.1 может быть обобщен для нескольких источников
тепла, пересекающих рассматриваемый кабель, с использованием принципа
наложения. Для проведения этого обобщения предполагается, что точка z = 0 - это
место, в котором температура рассматриваемого кабеля является максимальной. Примечание. Если
предварительно невозможно определить положение наиболее горячей точки,
необходимо провести расчет нескольких точек с тем, чтобы удостовериться в том,
что наиболее горячая точка определена. Если несколько
источников тепла пересекают рассматриваемый кабель (например, источником тепла
является другая кабельная сеть, состоящая из нескольких кабелей), действительно
то же самое уравнение, т.е. коэффициент снижения имеет
такое же выражение
где член
Пусть
рассматриваемый кабель имеет обозначение r, а z - координата наиболее горячей
точки кабеля r. Тогда для любого другого источника тепла h, расположенного на
координате
где k - число
источников тепла, пересекающих рассматриваемый кабель;
Коэффициент
затухания
4.4. Токовая нагрузка двух пересекающихся кабелей Для определения
максимально допустимого тока в каждом кабеле требуется итеративная методика.
Первый этап этой методики - определение коэффициента снижения для одного кабеля
при условии, что через другой кабель проходит максимально допустимый ток при
условии, что он расположен изолированно от первого кабеля. Затем определяют
коэффициент снижения для второго кабеля при допущении, что через первый кабель
проходит сниженный ток. Эту процедуру повторяют для каждого кабеля до тех пор,
пока не изменятся определяемые коэффициенты снижения. В качестве примера
рассмотрим две цепи, через которые проходят максимально допустимые токи (если
кабели расположены изолированно) a) Сначала
определяют коэффициент снижения для цепи 1 b) Затем определяют
коэффициент снижения для цепи 2 c) Новое значение
коэффициента снижения для цепи 1 d) Затем выполняют
перерасчет коэффициента снижения для цепи 2 в соответствии с изложенным
в перечислении c) для цепи 1. e) Операции в
соответствии с изложенным в перечислениях c) и d)
повторяют до тех пор, пока определенные коэффициенты снижения не будут
изменяться. Приложение
A (справочное) Для примера выбрана
цепь, состоящая из одножильных кабелей на напряжение 10 кВ
с медной жилой сечением 300 мм2, изоляцией из сшитого
полиэтилена, проложенных в одной плоскости (с зазором 0,072 м), и трехжильного
маслонаполненного кабеля на напряжение 132 кВ с
медными жилами сечением 400 мм2. Рисунок A.1.
Расположение кабелей Для определения
коэффициента снижения необходимы следующие данные: - температура
окружающей среды - удельное
сопротивление грунта, равное 0,8 К x м/Вт; - угол пересечения
равен 90° (цепи расположены под прямым углом). Таблица A.1 Данные о кабеле и
его прокладке ┌─────────────────────────────────────────┬───────────────────────────────┐ │ Тип кабеля │ Характеристики кабеля │ │
│ (нагретый
кабель) │ │
├─────────────┬────────┬────────┤ │ │ │ 10 кВ │ 132 кВ
│ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Сечение │ A (мм2) │
300 │ 400
│ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Максимально
допустимая температура │тета (°C)
│ 90 │
85 │ │
│ max │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Токовая
нагрузка кабеля, изолированного
│ I (А) │
665 │ 585
│ │от
внешнего источника тепла
│ │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Сопротивление
токопроводящей жилы при │ R (Ом/км) │ 0,0781 │ 0,0615 │ │тета
│ │ │ │ │ max │ │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Коэффициент
потерь в концентрических │
лямбда │ 0,089 │ 0,135
│ │металлических оболочке/экране │ 1
│ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Коэффициент
потерь в броне │ лямбда
│ 0 │
0 │ │
│ 2 │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Тепловое
сопротивление изоляции │Т (К x м/Вт)│ 0,214 │ 0,835
│ │
│ 1 │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Тепловое
сопротивление шланга/оболочки │Т (К x м/Вт)│ 0,104 │ 0,090
│ │
│ 3 │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Наружное
тепловое сопротивление при │Т (К x м/Вт)│ 1,427 │ 0,445
│ │100%-ном
коэффициенте нагрузки │ 4 │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Потери
в токопроводящей жиле на фазную │
W (Вт/м) │ 34,54
│ 21,05 │ │жилу │ c
│ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Диэлектрические
потери на фазную жилу │ W
(Вт/м) │ 0
│ 2,01 │ │
│ d │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Общие
джоулевы потери на фазную жилу │
W (Вт/м) │ 37,61
│ 23,89 │ │
│ I │ │ │ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Общие
потери на фазную жилу
│ W (Вт/M) │ 37,61 │ 25,90
│ ├─────────────────────────────────────────┼─────────────┼────────┼────────┤ │Глубина
прокладки │
L (м) │ 1,20
│ 0,90 │ └─────────────────────────────────────────┴─────────────┴────────┴────────┘ Таблица A.2 Коэффициент
снижения токовой нагрузки для цепи с кабелем, имеющим
жилы сечением 300 мм2 с изоляцией из сшитого
полиэтилена, на напряжение 10 кВ ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Тип кабеля: сечение жилы - 300 мм2, изоляция - сшитый полиэтилен, напряжение - 10 кВ ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Характеристики
Урав-
нение ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Продольное
тепловое К/м
x Вт сопротивление
жил ───────────────────────────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Т К x м/Вт 0,214 + 1,09(0,104 + 1,427) = 1,88 6 ───────────────────────────────────────────────────────────────────────────
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Расчетный
коэффициент
При снижения
токовой нагрузки ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Первая
оценка ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Первая
оценка ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Первая
оценка ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Окончательная
оценка °C 14,1 2
─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Коэффициент
снижения токовой
нагрузки DF ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Указанный выше
расчетный коэффициент снижения токовой нагрузки относится к токовой нагрузке
кабелей на напряжение 10 кВ для учета повышения
температуры, обусловленного пересечением с кабелем на напряжение 132 кВ. Данный коэффициент не учитывает повышение температуры
кабеля на напряжение 132 кВ при его пересечении с
кабелями на напряжение 10 кВ (см. 4.4). Таблица A.3 Коэффициент
снижения токовой нагрузки кабеля на напряжение 132 кВ с жилами сечением 400 мм2 ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Тип кабеля: сечение жил - 400 мм2, напряжение - 132 кВ ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Характеристики Урав-
нение ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Продольное
тепловое К/м x Вт
сопротивление
жил ───────────────────────────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── T К x
м/Вт 0,835 + 3 x 1,135(0,09 + 0,445)
= 6 = 2,66 ───────────────────────────────────────────────────────────────────────────
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────
───────────────────────────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Расчетный
коэффици- При ент снижения токовой
нагрузки ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Первая
оценка ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Первая
оценка ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Первая
оценка ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Первая
оценка взаимного
теплового сопротивления: -
кабель слева К/м
x Вт 0,156
16 -
кабель по центру К/м
x Вт 0,165
16 -
кабель справа К/м
x Вт 0,174
16 ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Вторая
оценка (1-я
итерация) ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Окончательная °C 18,5 15 + 16 оценка (2-я
итерация) ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Коэффициент снижения
токовой нагрузки
DF ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── Указанный выше
расчетный коэффициент снижения токовой нагрузки относится к токовой нагрузке
кабеля на напряжение 132 кВ, учитывающий повышение
температуры, обусловленное пересечением с кабелями на напряжение 10 кВ. Этот коэффициент не учитывает повышение температуры
кабелей на напряжение 10 кВ при их пересечении с
кабелем на напряжение 132 кВ (см. 4.4). Одновременная
нагрузка двух линий При использовании
метода, приведенного в 4.4, потребовались четыре итерации для получения
коэффициентов снижения для двух линий с учетом тепловых воздействий.
Окончательный результат приведен в таблице A.4. Таблица A.4 Коэффициенты
токовой нагрузки
Приложение
B (справочное) РАСЧЕТ ПОВЫШЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ В ЛЮБОЙ ТОЧКЕ ТРАССЫ Повышение
температуры в любой точке z можно определить по формуле
для при этом постоянные
Приложение
ДА (справочное) СВЕДЕНИЕ О
СООТВЕТСТВИИ ССЫЛОЧНЫХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ НАЦИОНАЛЬНЫМ
СТАНДАРТАМ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Таблица ДА.1
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
|